DE2804592A1

DE2804592A1 - Klaervorrichtung zum kontinuierlichen dekantieren

Info

Publication number: DE2804592A1
Application number: DE19782804592
Authority: DE
Inventors: Ribeiro Pinto Luiz Anton Mello
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-01-18
Filing date: 1978-02-03
Publication date: 1979-08-09
Also published as: BE863062A; FR2414939A1; US4192752A

Description

804592

Luiz Antonio Gerveira de Mello Iibeiro Pinto,
Bandeirantes Avenue 384, 14100 Pibeiräo Preto,
Sao Paulo/Brasilien,

Klärvorrichtung zum kontinuierlichen Dekantieren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Klärung von abklärbare Peststoffe enthaltenden Flüssigkeiten durch Absetzen.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen finden insbesondere Anwendung zur Klärung von Zuckersäften bei der
Herstellung von Zucker, können aber auch zur Behandlung anderer Flüssigkeiten verwendet werden, die schwebende, abklärbare Festsubstanz enthalten.

Bei bekannten derartigen Vorrichtungen, sogenannten Dekantern, mit mehreren Schalen, die dem klassischen Konzept folgen, wird die von einem Bodensatz abzugießende Flüssigkeit von oben nach unten durch eine zentrale
Achse in das Innere eines einzigen Zylinders eingelassen, aus welchem sie radial nach außen in kegelstumpfförmige Kammern fließt, die allgemein "Pfannen" bzw.
"Schalen" (trays) genannt werden und in denen sich die Feststoffe durch einfache Absitzung ablagern. Die Feststoffe werden meachnisch auf dem Boden der Pfannen gefegt und in die zentrale Achse zurückbefördert, durch welche sie auf den Boden absinken, wo sie einen dicken

909832/0188

Scheideschlamm oder Bodensatz bilden, der seinerseits auch fortlaufend durch den Boden der Vorrichtung entfernt wird während klarer Saft im oberen Umfangsbereich jeder Pfanne gewonnen wird. Der Absitzungsvorgang der Festsubstanz geht bei diesen nach dem bekannten Verfahren arbeitenden Vorrichtungen sehr langsam vor sich, so daß die Klärung der Flüssigkeit erhebliche Zeit beansprucht. Vor allem kleinere Partikel sinken nicht nur sehr langsam zu Boden, sondern werden von der Flüssigkeit häufig mitgenommen, so daß die erzielbare Klarheit der Flüssigkeit nicht zufriedenstellend ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Klärung von Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten zu schaffen, nach denen der KlärungsVorgang schneller und wirkungsvoller abläuft, so daß ein reinerer, klarerer Saft in einer kürzeren Zeitspanne als mit den herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen erhalten werden kann.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in einem ersten Verfahrensschritt die zu klärende Flüssigkeit während einer abwärts gerichteten Fließbewegung homogenisiert und zur Ausflockung gebracht wird, daß in einem zweiten Verfahrensschritt die Strömungsrichtung der Flüssigkeit umgekehrt wird und während dieser vertikal aufsteigenden Bewegung

909832/0158 - 3 -

der zu klärenden Flüssigkeit die aneinanderstoßenden festen Partikel und Flocken sich zu größeren Partikeln mit größerer Absinkgeschwindigkeit zusammenballen und daß in einem dritten Verfahrensschritt die zu klärende Flüssigkeit radial nach außen in nahezu horizontaler Lichtung über Flächen bzw. Schalen oder Pfannen geleitet und an deren Außenumfang aufgefangen wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist im wesentlichen in drei, von der zu klärenden Flüssigkeit nacheinander passierbare Zonen unterteilt, eine erste Zone, in der die zu klärende, langsam und gleichmäßig in das Innere der Vorrichtung fließende Flüssigkeit homogenisiert und fIookuliert wird und die von der Flüssigkeit in einer im wesentlichen vertikal absteigenden Richtung passiert wird, eine zweite Zone, in der die Bewegungsrichtung der Flüssigkeit umgekehrt wird und die Flüssigkeit durch die in ihr schwebenden, in dieser Zone auf den Boden der Vorrichtung sinkenden Flocken und festen Partikel im vertikal aufsteigenden Sinne hindurch bewegt wird, und eine dritte Zone, in der die Flüssigkeit radial nach außen in einer im wesentlichen horizontalen Richtung über kegelstumpfförmige Flächen bzw. Schalen oder Pfannen geleitet wird, über denen der Dekantierungsvorgang abgeschlossen wird, wonach die geklärte Flüssigkeit nahe den Außenumfängen der Schalen aufgefangen wird.

909832/0158

In einer bevorzugten Ausführungsfοrm der Erfindung sind die drei Zonen im wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnet; dabei liegt die erste Zone in der Mitte, die zweite Zone in Bezug auf die erste Zone außen und die dritte Zone über der zweiten Zone und in Bezug auf diese außen.

Auf dem Boden der Vorrichtung kann eine vierte Zone vorgesehen sein, die von der durch Absetzen zu klärenden Flüssigkeit im wesentlichen unpassiert bleibt und die mit einem unteren, in der Mitte des Bodens gelegenen Auslaß zur Entfernung des sich in dieser Zone ansammelnden Scheideschlamms versehen ist.

Für den gleichmäßigen Fluß der Flüssigkeit durch die Vorrichtung ist vorzugsweise an einer oben in der Mitte gelegenen Stelle ein radialer (rotationssymmetrischer) Verteiler vorgesehen, dessen unteres Ende sich immer unter dem normalen Flüssigkeitsstand befindet; vorzugsweise ist die erste Zone der Flockung und Homogenisierung nach unten durch ein Sieb oder eine perforierte Platte abgegrenzt.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird die erste Zone durch einen inneren Zylinder bestimmt, der vertikal in der Mitte einer kegelstumpfförmigen Anordnung aufgehängt ist; diese wird gebildet durch einen unteren, die zweite Zone bestimmenden Zwischenzylinder, der einen

909832/0158

größeren Durchmesser als der innere Zylinder und einen konischen Boden hat, und durch einen über dem Zwischenzylinder angeordneten, vertikalen, äußeren Zylinder, der die dritte Zone bestimmt und in seinem oberen Teil eine Reihe von kegelstumpfförmigen Schalen oder Pfannen trägt, welche die Form von fingen haben, die in gleichmäßigem Abstand übereinander angeordnet sind, deren in der Aufwärtsrichtung ihrer Anordnung jeweils abnehmender Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des inneren Zylinders und deren Außenumfang durch die Innenwand des vertikalen, äußeren Zylinders begrenzt ist, dessen Durchmesser größer ist als die Durchmesser der beiden erst genannten Zylinder; dabei ist die Anordnung der Zylinder nach oben durch einen konischen Deckel abgeschlossen und die vierte Zone wird durch den konischen Boden des unteren Zwischenzylinders bestimmt.

Vorzugsweise sind drehbare Schaber vorgesehen, durch die die Oberflächen der Schalen bzw. Pfannen und der Boden des unteren Zwischenzylinders abschabbar sind, wodurch jeder sich darauf absetzende Scheideschlamm
langsam und allmählich zur Mitte der Vorrichtung gelenkt wird.

Vorgesehen sind außerdem Mittel zum Auffangen von klarem Saft durch an den Außenumfängen der Schalen oder Pfannen angeordnete, einstellbare Überlaufrohre und
Sammelbehälter für den sich auf der Oberfläche der

909832/0158 - 6 -

Flüssigkeit im Innern der ersten Zone bildenden Schaum.

Die erfindungsgemäße Klärvorrichtung führt die Absitzung auf Pfannen durch intensive Koaleszenz bzw. eine intensive Zusammenballung der abklärbaren Partikel aus. Diese Koaleszenz wird durch eine aufwärts gerichtete Bewegung der durch Absitzung zu klärenden Flüssigkeit durch eine Wolke von in der Flüssigkeit schwebenden Scheideschlammpartikeln, die sich in einer langsamen Abwärtsbewegung
befinden. Ein solches System schafft ein echtes Phänomen der Saftfiltrierung, bei dem die kleineren Schlammpartikel, die wegen ihrer großen spezifischen Flächeninhalte durch die Aufwärtsbewegung des Saftes mitgenommen werden, wenn sie die Wolke der größeren und auf Grund ihrer kleineren spezifischen Flächeninhalte bereits in Abwärtsbewegung befindlichen Partikel kreuzen, mit diesen zusammenstoßen und durch das Anlagerungsphänomen an ihnen haften bleiben, wodurch die Größe der größeren Partikel
noch zunimmt und dadurch fortschreitend ihre nach unten gerichtete Geschwindigkeit erhöht wird.

Dieses Phänomen sorgt für eine schnelle und nahezu vollkommene Klärung, woraus sich ein reinerer und klarerer
Saft in einer, verglichen mit den bekannten Verfahren
wesentlich verringerten Gesamtzeit ergibt, was bei der
Zuckerherstellung ein sehr bedeutender Faktor ist. Wenn der Absitzungsvorgang nach der Erfindung auch hauptsächlich in der zweiten Zone, also während der Aufwärtsbe-

909832/0158

-r-

wegung des Saftes stattfindet, so ist doch, nicht zu übersehen, daß der Klärvorgang insgesamt wirkungsvoller und in kürzerer Zeit als bei bekannten Verfahren abläuft, weil in allen drei Zonen der Vorrichtung Absitzung von Partikeln stattfindet, d. h. in der ersten Zone der Abwärtsbewegung sozusagen eine Vorklärung und in der dritten Zone der radialen Bewegung über die Rückhalteschalen eine Nachklärung vor sich geht.

Das Gleichgewicht der oben beschriebenen Bedingungen wird duroh den besonderen Entwurf der Vorrichtung erreicht, der es erlaubt, die planmäßige und absolut gleichmäßige Zirkulation des Saftes innerhalb der Vorrichtung als eine grundlegende Bedingung für ihr wirkungsvolles Funktionieren aufrecht zu erhalten.

Weitere Aufgabenstellungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der anhängenden Zeichnung.

Pig. 1 zeigt im Schnitt einen schematischen Aufriß einer bevorzugten Ausführungsform der kontiuierlich arbeitenden Klärvorrichtung nach der Erfindung; dabei werden in der rechten Hälfte der Figur und mit Hilfe langer Pfeile die Bewegungsrichtung klarer Säfte und in der linken Hälfte mit Hilfe kurzer Pfeile die Wege der festen Partikel bei ihrer

909832/0158

./13.

Absitzbewegung dargestellt.

Fig. 2 zeigt eine gleiche Ansicht wie Fig. 1, nur ist die kontinuierlich arbeitende Klärvorrichtung in mehr Einzelheiten dargestellt.

Wie aus der Zeichnung (insbesondere Fig. 2) zu ersehen, umfaßt die dargestellte Ausführungsform der kontinuierlich arbeitenden Absitzungsklärvorrichtung gemäß der Erfindung im Grunde einen inneren Zylinder 3, der mit Hilfe eines Trägers 18 vertikal mittig zu einer durch einen Zwischenzylinder 11 gebildeten Kegelstumpfanordnung montiert ist. Dieser Zwischenzylinder 11 hat einen größeren Durchmesser als der innere Zylinder 3, weist einen konischen Boden auf und trägt an seinem oberen Teil eine Reihe konischer Flächen oder schräg stehender, ringförmiger Schalen bzw. Pfannen 5, die in vertikaler Bichtung in gleichmäßigem Abstand zueinander angeordnet sind. Diese Schalen 5 haben einen Innendurchmesser, der nach oben fortschreitend abnimmt; je höher die Schale 5 liegt, umso kleiner ist ihr Innendurchmesser, dabei ist der kleinste dieser Innendurchmesser aber immer noch größer als der Außendurchmesser des inneren Zylinders 3, und die Schalen 5 enden mit ihrem jeweiligen Außenumfang an einem äußeren vertikalen Zylinder 13» dessen Durchmesser größer ist als die Durchmesser der Zylinder 3 und 11, Auf dem äußeren Zylinder 13 befindet sich ein kegelförmiger Deckel, der einen Zentralmechanismus 10

909832/0158

zum Drehen der mechanischen Mittel trägt, welche eine zentrale, vertikale Achse 15 und radiale Arme 9 und Träger 9 umfaßt ₉ die mit drehbaren Schabern 9 und einem Rührwerk 17 für die sich absetzende Masse verbunden sind, um jeweils die oberen Flächen der Schalen 5 bzw. den Boden der Vorrichtung zu schaben.

Aus einem Kondensatbehälter 1 kommender Zuckersaft wird der Vorrichtung durch einen radialen Verteiler 2 zugeführt, der in einer mittigen Stellung in dem inneren Zylinder 3 angeordnet ist und nach unten bis unterhalb des normalen Flüssigkeitsstandes innerhalb des inneren Zylinders 3 ragt, wenn der Apparat in Betrieb ist. Das untere Ende des inneren Zylinders 3 ist durch ein Sieb oder eine perforierte Platte 4 abgedeckt.

Der Apparat enthält außerdem einen oberen Gasauslaß 14, einen unteren, mittigen Auslaß 8 im Boden des Zwischenzylinders 11, um den Scheideschlamm oder die Scheidemasse abzuführen, einen Fangraum 12 von der Ausweitung am oberen !Peil des inneren Zylinders 3 und wenigstens einen unteren, Schaum sammelnden Ablaufbehälter 16, der den von dem genannten oberen Raum 12 gesammelten Schaum aufnimmt.

An dem jeweiligen Außenumfang der Schalen 5 und in deren jeweiliger Höhe sind Vorrichtungen vorgesehen, um den gereinigten Saft durch jeweilige Überlaufrohre oder

909832/0158

- 10 -

-Ak-

-sammler 6 abzuführen, die den gereinigten Saft zu einem Sammelbehälter 7 für den klaren Saft leiten.

In der oben beschriebenen Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind drei verschiedene Zonen definiert, die langsam und planvoll von den zu klärenden Säften durchlaufen werden. Diese drei Zonen sind: eine Flockungs- und Homogenisierzone Z₁ , eine Filtrier- und Koaleszenzzone Zp und eine Schlußdekantierzone Z·,.

Die Flockungs- und Homogenisierzone Z-, ist bestimmt durch den zentralen, inneren Zylinder 3. Die Säfte von dem Verteiler 2 bewegen sich durch diese Zone Z., abwärts und werden dabei zur Ausflockung gebracht, während sie sich gleichzeitig mischen und homogenisieren, wodurch jeder kleine Unterschied hinsichtlich Temperatur und Dichte eliminiert wird. In diesem Stadium oder bei diesem Schritt des Verfahrens, das in dem Apparat stattfindet, beginnt bereits die Fällung von Schlammflocken, während alle Partikel hoher Dichte (Sand z. B.) durch die Schwerkraft schnell auf den Boden sinken. Am Auslaß dieser Zone Z₁ ist der Saft in radialem Sinne gleichmäßig verteilt, wobei, hervorgerufen durch das Sieb oder die perforierte Platte 4 ein geringfügiger Druckverlust auftritt.

Die Filtrier- und Koaleszenzzone Zp» außerhalb und konzentrisch zur Flockungszone Z₁, ist bestimmt durch

909832/0158 - 11 -

. /15.

den Raum, der durch, den inneren Zylinder 3 "und den unteren oder Zwischenzylinder 11 begrenzt wird. In dieser Zone Zp kehrt der Saft seine Bewegungsrichtung um und beginnt aufwärts zu steigen, währenddessen er eine "Wolke" von Scheideschlammpartikeln kreuzt, die (teilweise) in der Flüssigkeit schweben und in der absinkenden Bewegung des Dekantiervorgangs begriffen sind. Während ihres Absinkens stoßen die kleinen Schlammflocken zusammen, ballen sich zusammen und sinken zu Boden, wobei, wenn sie tiefer und tiefer sinken, ihre Größe und die Fällgeschwindigkeit zunehmen.

Die Schlußdekantierzone Z-, wird durch die Schalen 5 gebildet, die über und konzentrisch zu der Filtrier- und Koaleszenzzone Z„ angeordnet sind. In dieser Zone Z-. findet die endgültige Klärung des Saftes statt, indem die Schlammpartikel, die durcL die Aufwärtsbewegung des Saftes noch mitgerissen werden, durch Dekantierung getrennt werden, wenn der Saft in radialer Richtung fließt, wobei die Partikel auf den Schalen 5 abgelagert werden. Der Scheideschlamm auf den Schalen 5 wird mit Hilfe von Schabern 9 mechanisch zur Mitte des Gerätes gewischt und fällt bereits in Form von großen, zusammengeballten Partikeln planmäßig und gleichmäßig in die Filtrier- und Koaleszenzzone Zg· Der klare Saft wird dann über die oberen Außenumfänge der Schalen 5 mit Hilfe von Überlaufrohren oder -Sammlern 6 abgeführt und in dem Sammelbehälter 7 für klaren Saft aufgefangen.

909832/0158

- 12 -

-γί-

Das Gerät hat außerdem eine vierte Zone Z-, die sich auf dessen Boden befindet, wo sich die Scheidesohlammpartikel ansammeln und konzentrieren; indem er durch die mechanischen Schaber 9 zu dem in der Mitte gelegenen runden Auslaß 8 gewischt wird, wird der Scheideschlamm fortlaufend in konzentrierter Form entfernt.

Pat entansprüche:

- 13 609832/0158

. /fr'

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur kontinuierlichen Klärung von abklärbare Peststoffe enthaltenden Flüssigkeiten durch Absetzen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Verfahrensschritt die zu klärende Flüssigkeit während einer abwärts gerichteten Fließbewegung homogenisiert und zur Ausflockung gebracht wird, daß in einem zweiten Verfahrensschritt die Strömungsrichtung der Flüssigkeit umgekehrt wird und während dieser vertikal aufsteigenden Bewegung der zu klärenden Flüssigkeit die aneinander stoßenden festen Partikel und Flocken sich zu größeren Partikeln mit größerer Absinkgeschwindigkeit zusammenballen und daß in einem dritten Verfahrensschritt die zu klärende Flüssigkeit radial nach außen in nahezu horizontaler Richtung über Flächen bzw. Schalen'oder Pfannen geleitet wird und nahe an deren Außenumfang aufgefangen wird.

2. Vorrichtung zur kontinuierlichen Klärung von abklärbare Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten durch Absetzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung im wesentlichen in drei, von der zu klärenden Flüssigkeit nacheinander passierbare Zonen (Z-j, Zp, Z^) unterteilt ist, eine erste Zone (Z.,), in der die zu klärende, langsam und gleichmäßig in das Innere der Vorrichtung fließende Flüssigkeit homogenisierbar und flockulierbar ist und die von der Flüssigkeit in einer im wesentlichen vertikal absteigenden Richtung passier-

909832/0150

- 14 -

-a-

bar ist, eine zweite Zone (Zp), in der die Bewegungsrichtung der Flüssigkeit umkehrbar und die Flüssigkeit durch die in ihr schwebenden, in dieser Zone (Zp) auf den Boden der Vorrichtung sinkenden Flocken und festen Partikel im vertikal aufsteigenden Sinne hindurch bewegbar ist, und eine dritte Zone (Z.,), in der die Flüssigkeit radial nach außen in einer im wesentlichen horizontalen Richtung über kegelstumpfförmige Flächen bzw. Schalen oder Pfannen (5) leitbar ist, über denen der Dekantierungsvorgang abschließbar ist, wonach die geklärte Flüssigkeit nahe den Außenumfängen der Schalen (5) auffangbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1_t dadurch gekennzeichnet, daß die drei Zonen (Z^, Zp, Z-.) im wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnet sind, daß die erste Zone (Z.J) in der Mitte liegt, daß die zweite Zone (Z₂) in Bezug auf die erste Zone (Z₁) außen liegt und daß die dritte Zone (ZO über der zweiten Zone (Ζ«) und in Bezug auf diese außen angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Boden der Vorrichtung eine vierte Zone (Z-) vorgesehen ist, die von der durch Ab-setzen zu klärenden Flüssigkeit im wesentlichen unpassiert bleibt und mit einem unteren, in der Mitte des Bodens gelegenen Auslaß (8) zur Entfer-

Ö09832/0158 - 15 -

nung des sich in dieser Zone (Z.) ansammelnden Scheidesohlamms versehen ißt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für den gleichmäßigen Fluß der Flüssigkeit durch die Vorrichtung an einer oben in der Mitte gelegenen Stelle ein radialer (rotationssymmetrischer) Verteiler (2) vorgesehen ist, dessen unteres Ende sich immer unter dem normalen Flüssigkeitsstand befindet, und daß die erste Zone (Z-j) der Flockung und Homogenisierung nach unten durch ein Sieb oder eine perforierte Platte (4) abgegrenzt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zone (Z..) durch einen inneren Zylinder (3) bestimmt ist, der vertikal in der Mitte einer kegelstumpfförmigen Anordnung aufgehängt ist, welche gebildet wird durch einen unteren, die zweite Zone (Zp) bestimmenden Zwischenzylinder (11), der einen größeren Durchmesser als der innere Zylinder (3) und einen konischen Boden hat, und durch einen über dem Zwieohenzylinder (11) angeordneten, vertikalen äußeren Zylinder (13)ι der die dritte Zone (ZO bestimmt und in seinem oberen !Peil eine Reihe von kegelstumpf förmigen Schalen oder Pfannen (5) trägt, welche die Form von Hingen haben, die in gleichmäßigem Abstand übereinander angeordnet sind, deren in der Aufwärts-

909832/0158 _ ₁₆ _

richtung ihrer Anordnung jeweils abnehmender Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des inneren Zylinders (3) und deren Außenumfang durch die Innenwand des vertikalen, äußeren Zylinders (13) "begrenzt ist, dessen Durchmesser größer ist als die Durchmesser der "beiden erst genannten Zylinder (3, 11), wobei die Anordnung der Zylinder (3, 11 _f 13) nach oben durch einen konischen Deckel abgeschlossen ist und die vierte Zone (Z-) durch den konischen Boden des unteren Zwischenzylinders (11) bestimmt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß drehbare Schaber (9) vorgesehen sind, durch die die Oberflächen der Schalen bzw. Pfannen (5) und der Boden des unteren Zwischenzylinders (11) abschabbar sind und dadurch jeder sich darauf absetzende Scheideschlamm langsam und allmählich zur Mitte der Vorrichtung lenkbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (7) zum Auffangen von klarem Saft durch an den Außenumfängen der Schalen oder Pfannen (5) angeordnete, einstellbare Überlaufrohre (6) und Sammelbehälter (12, 16) für den sich auf der Oberfläche der Flüssigkeit im Inneren der ersten Zone (Z^) bildenden Schaum vorgesehen sind.

909832/0158