DE2821365A1

DE2821365A1 - Verfahren und vorrichtung zur entwaesserung von schlammfoermigem material

Info

Publication number: DE2821365A1
Application number: DE19782821365
Authority: DE
Inventors: Hiroo Okada
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1977-05-16
Filing date: 1978-05-16
Publication date: 1978-11-23
Also published as: DE2821365C3; GB1594304A; US4186089A; DE2821365B2

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung eines schlammförmigen Materials, nämlich einer Flüssigkeit, in der Feststoffteilchen suspendiert enthalten sind, um aus der Flüssigkeit die suspendierten Feststoffe in einem konzentrierten entwässerten Zustand zu entfernen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abtrennung suspendierter Feststoffteilchen in einem konzentrierten entwässerten Zustand, und die Erfindung wird in vorteilhafter Weise verwendet, um suspendierte Feststoffteilchen in einem konzentrierten entwässerten Zustandvcn Flüssigkeiten abzuscheiden, die organische oder anorganische suspendierte Feststoffteilchen enthalten, wie beispielsweise aktivierten Schlamm, Überschußschlamm und sedimentierten Schlamm aus Wasser- und Abwasserbehandlungsanlagen, und die Erfindung kann ebenfalls verwendet werden, um Proteine aus dem Abfluß von Lebensmittelerzeugungsanlagen wiederzugewinnen, insbesondere bei der Herstellung von Fisch, Fleisch-Pasten oder die Erfindung kann verwendet werden, um ausgequetschten Saft aus Fruchtpulpen bei der Herstellung von Fruchtsäften zu entfernen.

Zur Behandlung von Feststoffen enthaltenden Flüssigkeiten zur Abtrennung der Feststoffe in einem konzentrierten entwässerten Zustand, wie es oben beschrieben wurde, wurden verschiedene Vorrichtungen, wie Filterpressen, Entwässerungsanlagen mit sich bewegenden Filtertüchern und Vakuumfilter verwendet. Bei all diesen Vorrichtungen wurde zum Abtrennen der Flüssigkeit von den Feststoffen Filtertücher verwendet. Filtertücher weisen den Nachteil auf, daß sie verstopfen, wenn sie kontinuierlich verwendet werden, und deshalb nimmt deren Leistungsfähigkeit ab. Diese Filter-

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tücher können im Betrieb ebenfalls sehr leicht brechen oder beschädigt werden.

Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen in wirkungsvoller Weise ein schlammförmiges Material entwässert werden kann, ohne daß leicht verstopfende Materialien, wie beispielsweise Filtertücher, verwendet werden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entwässern eines schlammförmigen Materials zu schaffen, mit denen in wirkungsvoller Weise eine schlammförmige Substanz in eine klare Flüssigkeit und einen Kuchen getrennt werden kann.

Um diese Ziele zu erreichen, ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Entwässerung einer schlammförmigen Substanz vorgesehen, die eine Kammer aufweist, welche ein oder mehrere Einlasse in der oberen und/oder unteren Wand aufweist, um ein schlammförmiges Material zur Entwässerung zuzuführen und einen Auslaß in einer senkrechten Wand, um den entwässerten Kuchen aus dem schlammförmigen Material

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abzuleiten, zwei Filterstrecken, von denen jede aus mehreren Filterelementen besteht und die in der Kammer so angeordnet sind, daß sie über einem Zwischenkanal einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei ein Ende des Kanals mit dem Auslaß verbunden ist und wobei die Filterelemente in jeder Strecke aus mehreren dünnen Platten bestehen, die mehrere öffnungen aufweisen und die nebeneinander in axialer Richtung in festen Abständen so angeordnet sind, daß die öffnungen fluchten, um Kanäle für das Filtrat zu bilden, wobei die Platten und die Filterelemente derart angeordnet sind, daß die Platten eines jeden Filterelementes teilweise in die entsprechenden Zwischenräume zwischen den Platten des benachbarten Filterelementes eingreifenkönnen und wobei ferner Einrichtungen vorgesehen sind, um die Filtratöffnungen einer jeden Platte an einem Ende der Filterelemente mit der Außenseite der Kammer in Verbindung zu bringen und wobei Mittel vorgesehen sind, um die Filterelemente derart zu drehen, daß die Kanten der Platten, die zu dem Zwischenkanal hinweisen, zum Auslaß hin bewegt werden. Das Material, das durch den Einlaß in die Kammer eingeführt wird, wird in Kontakt mit den einander gegenüberliegenden Seiten der Drehfilterelementenkette gebracht und durch den Kanal hindurchgefördert und der Wassergehalt des Materials wird abgeschieden und durch die Zwischenräume zwischen den Platten abgezogen. Die Drehgeschwindigkeiten der Drehfilterelemente nehmen allmählich in Richtung des Auslasses, und zwar proportional zur Abnahme des Volumens des behandelten Materials ab, wenn dieses im wesentlichen entwässert wird, wenn es die Filterelemente dicht beim Auslaß erreicht. Im letzten Abschnitt des Kanals wird das Material mit einem allmählich höher werdenden Druck entwässert. Schließlich wird das Material als ein Kuchen in einem hoch-

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konzentrierten entwässerten Zustand über den Auslaß abgegeben. Die Entwässerung des schlammförmigen Materials kann
durch diese Vorrichtung wesentlich leistungsfähiger dadurch ausgeführt werden, daß dem Material ein Koagulierungsitiittel zugesetzt wird, welches dazu dient, die suspendierten Feststoffe in dem Material zu verflocken.

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Diese und andere Ziele und andere Merkmale der Erfindung sollen in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entwässerung von schlammigen Materialien,

Fig. 2 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Filterelementes, welches bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung verwendet wird,

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht mehrerer der in Fig. gezeigten Filterelemente, die ineinander eingreifen,

Fig. 5 eine schematische Ansicht, die die in Fig. 1 dargestellten Filterelemente in ihrer Drehbewegung veranschaulicht,
und

Fig. 6 eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

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Ein erste Ausführungsform der Vorrichtung zur Entwässerung von schlammigen Materialien soll unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 erläutert werden. Die dargestellte Entwässerungsvorrichtung weist eine Kammer 1 auf, die aus einer oberen Wand 2, einem Boden 3, einer senkrechten Vorderwand 4 und einer senkrechten Rückwand 5 und senkrechten Seitenwänden 6 und 7 besteht. Die Kammer 1 hat von außen die Form eines im wesentlichen rechteckigen, parallelepipedischen Kastens. Die Kammer 1 weist einen Einlaß 8 in der oberen Wand 2 auf, über den eine Flüssigkeit zur Entwässerung zugeführt wird, | und einen Auslaß 9 in der senkrechten Rückwand 5. Die Kammer 1 kann ebenfalls im Boden 3, falls erforderlich, mit einem Einlaß 8' ausgerüstet sein. Obwohl in den Fig. 1, 2 und 5 zwei Einlasse dargestellt sind, von denen einer in der oberen Wand 2 und der andere im Boden 3 angeordnet sind, sei bemerkt, daß die Einlaßöffnung im Boden, falls gewünscht, fortgelassen werden kann. Die Einlasse zur Zuführung der Speisematerialien werden in der oberen Wand 2 und im Boden 3 am besten so dicht wie möglich bei der senkrechten Rückwand 5 angeordnet, damit die Strecke, über welche hinweg die Entwässerung der Materialien durch eine Filtration erfolgt, so lang wie möglich gestaltet werden kann. Innerhalb der Kammer 1 sind zwei Filterstrecken 10a und 10b angeordnet. Jede besteht aus mehreren Filterelementen, von denen jede die Form eines Zylinders hat, wobei die Strecken einander zu beiden Seiten eines Kanals gegenüberliegen, von dem ein Ende mit dem Auslaß 9 in Verbindung steht. Die Filterelemente 11 der einander gegenüberliegenden Filterstrecken 10a und 10b sind drehbar in den gegenüberliegenden senkrechten Seitenwänden 6 und 7 gelagert.

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Jedes Element 11 wird dadurch gebildet, daß alternierend auf einer Welle 15 Platten 12, die beispielsweise aus rostfreiem Stahl bestehen und mehrere Filteröffnungen aufweisen und ringförmige Distanzstücke 14 , angeordnet werden, die eine etwas größere Dicke und einen wesentlich kleineren Durchmesser als die Platten 12 haben. Diese Platten 12 haben eine Dicke, die vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 2 mm, und zwar je nach Art des Feststoffes, aufweist, die in den zu behandelnden schlammigen Materialien suspendiert sind. Wenn die suspendierten Feststoffe in dem Material beispielsweise große feste Flocken sind, so müssen die kreisförmigen Platten 12 eine etwas größere Dicke aufweisen, damit sie ausreichende mechanische Festigkeit haben. Für eine feste Länge der Wellen 15, die in der Vorrichtung verwendet werden, wird ganz allgemein die Wirkung der Feststoff-Flüssigkeitstrennung, die durch die Kapillarwirkung erzielt wird, proportional verstärkt, wenn die Dicke der einzelnen Platten abnimmt und wenn die Anzahl der Zwischenräume zwischen den Platten und der ringförmigen Distanzstücke zunimmt. Wenn die Dicke der Platten 2 mm übersteigt, so haben die Zwischenräume natürlicherweise eine Breite, die größer ist als die Dicken der Platten, und diese großen Zwischenräume ermöglichen es, daß Feststoffe im Filtrat verbleiben, welche durch diese Zwischenräume hindurchgeführt werden. Eine Plattendicke über dieser oberen Grenze von 2 mm ist deshalb unerwünscht. Der Behänd Iu ng sber eich nimmt selbstverständlich mit zunehmendem Durchmesser der einzelnen Platten zu. Derartige Platten können in wirksamer Weise dadurch hergestellt werden, daß geeignete Materialien gepreßt oder gestanzt werden, und bezüglich der Leichtigkeit und Einfachheit der Herstellung von einer möglichst kleinen Bauweise der Kammer ist es vorteilhaft, einen Durchmesser im Bereich von 50 bis zu

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300 mm zu wählen. Die Filteröffnungen 13, die in jeder Platte 12 ausgebildet sind, müssen außerhalb des ümfangs der ringförmigen Distanzstücke 14 liegen. Der Durchmesser einer jeder Filteröffnung 13 sollte unter Berücksichtigung des Durchmessers der kreisförmigen Platte 12, des Durchmessers des ringförmigen Distanzstückes 14 und der Zusammensetzung des zu behandelnden Materials ausgewählt werden. Im allgemeinen liegt der Durchmesser dieser öffnung im Bereich von 5 bis zu 30 mm. Die Anzahl der öffnungen in jeder Platte wird unter Berücksichtigung der verschiedenen vorstehenden Faktoren ausgewählt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind vorzugsweise vier derartige Öffnungen vorgesehen. Die Distanzstücke bestehen aus geeigneten Materialien, wie beispielsweise aus rostfreiem Stahl, und haben eine Dicke, die größer als die der Platte ist, wobei diese um 0,1 bis 0,5 mm dicker sind.

Wenn die Platten 12 und die ringförmigen Distanzstücke 14 alternativ angeordnet werden, um ein Filterelement zu bilden, so entstehen Zwischenräume 16 in der Form von flachen Ringen um die ringförmigen Distanzstücke 12 herum. Die Filtrataustrittsöffnungen 13 in jeder der Platten 12 sind derart ausgebildet und angeordnet, daß sie sich miteinander in Registerlage befinden oder miteinander fluchten, wenn die Platten nebeneinander auf der Welle 15 angeordnet und an dieser befestigt sind. Auf diese Weise bilden die Filtrataustrittsöffnungen 13 in den Platten geradlinige kontinuierliche Kanäle, die durch die Vielzahl der Zwischenräume 16 parallel zur Welle sich erstrecken.

Jedes Filterelement 11 wird drehbar in den senkrechten Seitenwänden 6, 7 durch zwei Ringe 17 getragen, die eine größere Dicke aufweisen als die der senkrechten Seitenwände 6 und 7, und diese Ringe sind an der Welle 15 mon-

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tiert, und jeder Ring steht in direktem Kontakt mit der äußeren Platte. Damit das FiItrat/ welches durch die vorbeschriebenen kontinuierlichen Kanäle hindurchströmen, aus der Kammer austreten kann, weisen diese Ringe 17 Filtratöffnungen 17' an Stellen auf, die den Stellen der Filtrataustrittsöffnungen 13 in den Platten entspricht.

An den beiden Seitenwänden 6,7 der Kammer 1 sind Sammelkästen 18 befestigt, die dazu dienen, das Filtrat aufzunehmen, welches aus den Filtrataustrittsöffnungen 17· in den Ringen 17 austritt. Diese Kästen bilden Filtratbehälter 19. Jedes Filterelement 11 wird drehbar mittels der Ringe 17 in der senkrechten Seitenwand 6 und 7 getragen und mittels der Welle 15 im Sammelkasten 18. Die vorhandenen Lager werden beispielsweise durch nicht dargestellte O-Ringe wasserdicht gemacht.

Die einzelnen Drehfilterelemente 11 sind nebeneinander in den beiden Filterstrecken 10a und 10b angeordnet, die sich in senkrechter Richtung einander gegenüberliegen, und diese Filterelemente 11 sind derart angeordnet, daß die äußeren Ränder der Platten 12 in jedem Filterelement 11 teilweise in die entsprechenden Zwischenräume 16 zwischen den Platten und den ringförmigen Distanzstücken des unmittelbar benachbarten Drehfilterelementes eintreten, wie es Fig. 4 zeigt.

Die Platten dieser Filterelemente kämmen derart miteinander, daß die äußeren Kanten eines Elementes wenigstens die Drehbahn oder den Drehort der Filtrataustrittsöffnungen der Zwischenräume des unmittelbar benachbarten Filterelementes erreichen, um eine mögliche Verstopfung der Filtrataustrittsöffnungen 13 zu verhindern. Dies bedeutet, daß die

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in die Zwischenräume eintretenden Kanten wenigstens die nächstliegende der Filtrataustrittsöffnungen erreichen. Vorzugsweise decken die Platten eines Filterelementes vollständig die nächstliegende der Filtrataustrittsöffnungen des unmittelbar benachbarten Filterelementes ab, um ein Verstopfen dieser öffnungen besser verhindern zu können. Hinsichtlich einer glatten und störungsfreien Förderung des schlammigen Materials während der Behandlung ist es vorteilhaft, die Lage der beiden senkrecht einander gegenüberliegenden Filterstrecken 10a und 10b derart einzustellen, daß die Breite des Zwischenkanals c, der zwischen den beiden Strecken ausgebildet wird, allmählich in der Breite in Richtung zum Auslaß 9 hin abnimmt, wobei ferner die beiden Filterstrecken derart angeordnet werden, daß die einzelnen Drehfilterelemente 11 in einer Filterstrecke gegenüber den Filterelementen 11 in der anderen Filterstrecke um eine Strecke verschoben sind, die dem Radius der Kreisplatten 12 entspricht. Der Abstand zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Filterstrecken liegt im Bereich von 5 bis 50 mm, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 20 mm.

Die Abschnitte der Wellen 15 eines jeden Filterelementes 11, die sich über den Sammelkasten 18 an einem Ende hinaus erstrecken, tragen Kettenräder 20, die an diesem befestigt sind, um die Drehfilterelemente zu drehen. Ein typisches Beispiel des Mechanismus, der zum Drehantrieb der Drehfilterelemente verwendet wird, ist in Fig. 5 dargestellt. Eine endlose Antriebskette 21, die mit einem Antriebskettenrad 22 kämmt, welches von einem Motor 23 betätigt wird, läuft zuerst um das Kettenrad herum, welches am ersten Filterelement in der oberen Filterstrecke 10a befestigt ist, wobei dieses erste Filterelement den Auslaß 9 am nächsten

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liegt. Dann läuft diese Kette um das Kettenrad herum, welches am ersten Filterelement in der unteren Filterstrecke 10b befestigt ist, und anschließend um das Kettenrad im zweiten Filterelement in der oberen Filterstrecke 10a und danach um das Kettenrad am zweiten Filterelement in der unteren Filterstrecke 10b usw. Auf diese Weise ist die endlose Kette 21 zickzackförmig um die Filterelemente der oberen Filterstrecke 10a und der unteren Filterstrecke 10b alternierend herumgeführt. Nachdem die Kette um alle Kettenräder aller Filterelemente herumgeführt ist, wird die Kette 21 über ein Hilfskettenrad 22' geführt und läuft schließlich zurück zum Antriebskettenrad 22. Die einzelnen Filterelemente 11 der oberen Filterstrecke 10a und der unteren Filterstrecke 10b werden deshalb in zueinander entgegengesetzten Richtungen, jedoch derart gedreht, daß beide Strecken zum Auslaß hin fördern. Praktisch liegt die Umfangsgeschwindigkeit dieser brehfilterelemente im Bereich von 15 bis 1000 mm/min, in Abhängigkeit von der speziellen Art der behandelnden Materialien. Die Umfangsgeschwindigkeiten können erhöht werden, wenn die im Material suspendierten Feststoffe große und feste Flocken bilden. Eine gewünschte Trennung von Feststoff und Flüssigkeit des Materials kann besser und wirksamer in der Weise erfolgen, daß vorher ein Koagulierungsmittel oder Flockungsmittel zugesetzt wird, welches im folgenden allgemein als Koagulierungsmittel bezeichnet wird, um eine Flockenbildung in dem Material zu erzeugen, wonach das Material in der erfindungsgemäßen Vorrichtung entwässert wird.

Dichtungen 24 sind zwischen der hinteren senkrechten Wand 5 und den Drehfilterelementen der oberen und unteren Filterstrecken 10a und 10b eingesetzt, die am dichtesten am

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Auslaß 9 liegen. Diese Dichtungen 24 weisen auf der Seite der Filterelemente Zähne auf/ und diese kämmen mit den Platten der Filterelemente derart, daß diese Zähne teilweise in die Zwischenräume 16 eintreten, die von den Distanzstücken 14 und den Platten 12 gebildet werden.

In der Ecke, die durch die obige Wand 2 und die Vorderwand 4 gebildet wird und in derjenigen Ecke, die vom Boden 3 und der Vorderwand 4 gebildet wird, sind innerhalb der Kammer 1 Einrichtungen 25 zur Verhinderung eines Staues vorgesehen, die aus mehreren Schaufeln besteht, welche an einer Drehwelle angeordnet sind. Diese Einrichtungen sind an Stellen angeordnet, an denen sie die Drehbewegung der Drehfilterelemente 11 nicht stören. Die Drehwellen dieser Einrichtungen 25 zur Verhinderung eines Staues sind drehbar in den Seitenwänden 6 und 7 gelagert. Nicht dargestellte Kettenräder sind an diesen Drehwellen befestigt, und zwar ähnlich wie an den Wellen der Drehfilterelemente. Durch die Kette 21, die ebenfalls um diese Kettenräder herumgeführt ist, werden die Einrichtungen 25 zur Verhinderung eines Staues in Richtungen entgegengesetzt zu den Richtungen gedreht, in denen die nächstliegenden Filterelemente gedreht werden. Um einen Stau des Materials in den entsprechenden Ecken innerhalb der Kammer 1 zu verhindern, werden vorzugsweise diese Einrichtungen mit Drehzahlen gedreht, die wenigstens gleich oder vorzugsweise größer als diejenigen der Drehfilterelemente sind. Bei der vorbeschriebenen Vorrichtung, die zur Entwässerung eines schlammigen Materials bestimmt ist, wird das zu behandelnde Material durch eine Speiseleitung 26 in einen Mischbehälter 27 eingeleitet, in dem dieses Material mittels eines Rührers 28 mit einem Koagulierungsmittel gemischt wird, welches getrennt von einem

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Koagulierungsmittelvorratsbehälter 29 zugeführt wird. Durch den Druckhöhenunterschied zwischen dem Mischbehälter 27 und der Kammer 1 wird das Material, welches mit dem Koagulierungsmittel im Mischbehälter 27 gemischt wurde, durch eine Leitung 30 gedrückt, die einen Schieber V1 aufweist und über Leitungen 31 und 32 in die Kammer 1 über die Einlaßöffnungen 8 und 8' eingeführt, die in der Oberwand 2 und im-Boden 3 angeordnet sind. Der Teil des zugespeisten Materials, der durch den oberen Einlaß 8 zugeführt wird, wird in einem Kanal a vorwärtsbewegt, der zwischen der Oberseite der oberen Filterstrecke 10a und der Innenseite der oberen Wand 2 der Kammer 1 vorgesehen ist, und zwar zur vorderen senkrechten Wand 4 hin. Diese Förderung erfolgt unter der Einwirkung der Drehung der Filterelemente der oberen Filterstrecke 10a und des Speise- oder Förderdruckes. In ähnlicher Weise wird derjenige Teil des zugespeisten Materials, der durch den Bodeneinlaß 8' eingeführt wird, durch die Drehung der Filterelemente der unteren Filterstrecke 10b zusammen mit dem Speise- oder Förderdruck in einem Kanal b vorwärtsbewegt, der zwischen der Unterseite der unteren Filterstrecke 10b und der Oberseite des Bodens 3 der Kammer 1 angeordnet ist, wobei die Förderung zur vorderen senkrechten Wand 4 hin erfolgt. Wenn das Material, welches, wie in vorbeschriebener Weise gefördert wird, die vordere senkrechte Wand 4 erreicht,

ändert ein Strom des Materials, der sich durch den Kanal a hindurchbewegt, einen Verlauf nach unten und der andere Strom, der sich durch den Kanal b hindurchbewegt, ändert seinen Verlauf nach oben,und zwar durch die Einwirkung der Drehung der letzten Drehfilterelemente der oberen und unteren Filterstrecke 10a und 10b unter zusätzlicher Einwirkung des Förder- oder Speisedruckes. Da sich nun die beiden Ströme treffen und miteinander mischen, wird dann ein kom-

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binierter Strom in Richtung zum Auslaß 9 im Zwischenkanal c gefördert, der durch die inneren Oberflächen der oberen und unteren Filterstrecke gebildet wird. Während die Materialien in den Kanälen a und b gefördert werden, werden Äie vom Wasserbestandteil durch eine Ausscheidung und eine Saugwirkung befreit, wie es noch beschrieben werden soll. Die Förderung des Materials in Kanal c erfolgt hauptsächlich durch die Reibung des Materials mit den äußeren Kanten der ringförmigen Platten, die die Drehfilterelemente der oberen und unteren Filterstrecken 10a und 10b bilden. Durch die Drehung der Drehfilterelemente der Fliterstrecken und die Einwirkung des Förder- oder Speisedruckes werden die Kanäle a und b immer mit Material gefüllt gehalten. Es besteht eine Möglichkeit, daß sich das Material in den Ecken stauen kann, die im oberen und unteren Abschnitt der vorderen senkrechten Wand 4 ausgebildet sind. Um diese Schwierigkeit auszuschalten, sind Einrichtungen 25 zur Verhinderung eines Staus in jeder dieser vorher erwähnten Ecken angeordnet und werden betätigt, um zu verhindern, daß das Material in diesen Ecken zurückgehalten wird. Anstatt die Ecken mit derartigen Einrichtungen zur Verhinderung eines Staues auszurüsten, kann die Kammer selbst von vornherein in der Art ausgebildet sein, daß anders als rechtwinklig abgebogene Ecken glatt abegrundete Ecken vorgesehen sind, so daß kein Teil der behandelten Materialien während des Stromes durch die Kanäle a und b einen Stau bilden kann.

Wie im Vorstehenden dargelegt, wird das zu behandelnde Material, währ end es durch die Kammer 1 hindurchgefördert wird, allmählich von seinem Wassergehalt unter der Einwirkung einer Ausscheidung und einer Absaugung befreit, was durch die Zusammenarbeit der zahlreichen Drehfilterelemente

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bewirkt wird. Wenn das zu behandelnde Material in Kontakt mit den sich bewegenden Drehfilterelementen gelangt, so wird dessen Wassergehalt in die Zwischenräume zwischen den Platten durch die Kapillarwirkung und/oder die Druckdifferenz ausgeschieden. Der Wassergehalt, der so in diese Zwischenräume abgezogen wurde, wird durch die FiI-trataustrittsöffnungen 13 in den ringförmigen Platten und die öffnungen 17' in den Ringeni7 hindurchgeführt und wird im Filtratbehälter 19 aufgefangen. Das Filtrat, welches in den Filtratbehältern 19 gesammelt wurde, wird über eine Leitung 33 abgezogen, welche einen Schieber V enthält und über eine Leitung 34, welche einen Schieber V₃ enthält, wird dann über eine Leitung 37 in einem außerhalb eingebauten Filtratbehälter 38 gesammelt. Die Leitung 37 kann derart aufgebaut sein, daß sie das Filtrat unter der Einwirkung der Schwerkraft fördert. Sie kann aber auch derart ausgebildet sein, daß das Filtrat mit Hilfe einer Pumpe gepumpt wird. Bei der Verwendung einer Pumpe werden die Filtratbehälter 19 in einem dekomprimierten Zustand gehalten, so daß das Absaugen des Wassergehaltes aus dem Material verstärkt erfolgen kann. Die Förderung des Filtrates zum Filtratvorratsbehälter 38 kann auch unter Verwendung eines Siphons erfolgen.

Wenn der Wassergehalt aus dem zu behandelnden Material, wie im Vorstehenden beschrieben, fortschreitet, nimmt die Konzentration der auf den Elementen verbleibenden Materialteilchen allmählich zu. Demzufolge kann das Material evtl. die Form eines Kuchens annehmen. Wenn dieser entwässerte Kuchen, der durch die Behandlung des Materials entstanden ist, die Umgebung des Auslasses 9 erreicht, so kann sich dieser zu einer Masse ansammeln, die praktisch den Auslaß verschließt. Der sich in der Umgebung des Auslasses 9

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ansammelnde Kuchen wird allmählich aus dem Auslaß durch den Druck ausgestoßen, der von dem Teil des Kuchens ausgeübt wird, der anschließend die Umgebung des Auslasses erreicht, sowie durch die Drehung der Filterelemente. Da das Material allmählich zusammengedrückt wird, wenn es sich in der Umgebung des Auslasses sammelt, ehe es aus dem Auslaß herausgedrückt wird, wird eine zusätzliche Entwässerung des Materials in wirksamer Weise durchgeführt. Dieser Entwässerungseffekt des Materials wird durch eine Einstellung der öffnung des Auslasses 9 mittels einer Klappe 39 verstärkt, die am Auslaß 9 angeordnet ist.

Irgendein Material kann in wirkungsvoller Weise mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung entwässert werden, wenn dieses in Form eines Schlammes vorliegt, der Feststoffe in einer Flüssigkeit suspendiert enthält. Bekannte Beispiele sind schlammige Substanzen in Wasser und eine Abwasserbehandlung von Flußwasser, Abwässer, Industrieabfall u. dgl., sowie Fruchtpulpen, die beim Auspressen von Früchten bei der Fruchtsaftherstellung entstehen.

Die Entwässerungsbehandlung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann mit einer zusätzlichen Leistungserhöhung durchgeführt werden, wenn Substanzen, die in einer Flüssigkeit suspendiert oder gelöst sind, dadurch auskristallisiert oder ausgeflockt werden, daß ein pH-Einstellmittel oder ein Koagulierungsmittel zugesetzt wird. Ein derartiger Zusatz eines Koagulierungsmittels ist insbesondere vorteilhaft, wenn ein Schlamm von einer Wasser- oder Abwasserbehandlungsanlage stammt und mit dieser Vorrichtung entwässert werden soll. Im Falle eines organischen Schlammes von der Art, wie er in Abwasserbehandlungsanlagen auftritt, ist beispielsweise bei der Entwässerung dieses Schlammes der Zusatz eines hochmolekularen kationischen Koagulierungs-

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mittels sehr wirksam. Irgendein übliches hochmolekulares kationisches Koagulierungsmittel kann für diesen Zweck verwendet werden. Bevorzugte Ausführungsbeispiele derartiger Koagulierungsmittel sind solche, die Amino-Gruppen, Imino-Gruppen, quaternäre Amonium-Salz-Gruppen, Pyridinium-Gruppen, einzeln oder im Gemisch in ihren Polymer-Komponenten enthalten, wie beispielsweise in Amino-Alcyl-Estern der Acryl-Säure oder Methacryl-Säure in den Polymeren von Alcyl-Amino-Alcyl-Ester oder quaternären Derivaten von diesen in Polymeren des Mannich-Reaktlonsproduktes oder des Hoffman-Umlagerungs-(Zersetzungs)Produkt von Acrylamid oder deren quaternären Derivaten oder von Polyalcylenpolyaminen. Im Fall eines anorganischen Schlammes der Art, wie er bei einer Flußwasserbehandlungsanlage beispielsweise auftritt, kann die Entwässerung durch die erfindungsgemäße Vorrichtung in wirksamer Weise so ausgeführt werden, daß ein nicht ionisches oder ein anionisches hochmolekulares Koagulierungsmittel vorher dem Schlamm zugeführt wird. Der Zusatz eines derartigen Koagulierungsmittels unter Berücksichtigung der Zusammensetzung des zu behandelnden Materials vor der Entwässerung trägt in jedem Fall dazu bei, die Größe der suspendierten Feststoffteilchen zu erhöhen, und ferner diese Feststoffteilchen in feste Flocken umzuwandeln. Es ist ebenfalls möglich, zwei oder mehr Koagulierungsmittel gleichzeitig zu verwenden, oder ein Koagulierungsmittel zusammen mit einem pH-Einstellmittel oder mit anderen Wasserbehandlungsmitteln zu verwenden. Die Menge des dem zu behandelnden Materials zugesetzten Koagulierungsmittels ist entsprechend der Zusammensetzung des Materials, den Bedingungen der Behandlung, der Art des ausgewählten Koagulierungsmittels und anderer Faktoren veränderlich. Als Standard kann angenommen werden, daß die

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Menge des Koagulierungsmittels üblicherweise im Bereich von 0,1 bis 2,5 % liegt, basierend auf dem Trockengewicht der Feststoffkomponente des schlammigen Materials.

Die Breite des Raumes 16, der zwischen benachbarten Platten 12 eines jeden Drehfilterelementes ausgebildet ist, ist etwas größer als die Dicke der einzelnen Platten und liegt im Bereich von 0,2 bis 2,5 mm. Wenn die äußere Kante der entsprechenden Platte 12 des unmittelbar benachbarten Filterelementes in diesem Raum 16 eintritt, so ist der Spalt, der auf jeder Seite der eingesetzten Platte verbleibt, 0,05 bis 0,25 mm breit. Wenn ein Koagulierungsmittel dem zu behandelnden Material zugesetzt ist, werden die Feststoffteilchen zu Flocken von einer derartigen Größe koaguliert, die zu groß ist, um durch diese Spalte und diese Räume, wie sie im Vorstehenden erwähnt wurden, hindurchzugehen. Auch wenn die Flocken einen Durchmesser aufweisen, der kleiner als die Breite dieser Spalte oder Räume ist, so haben sie doch durch die Einwirkung eines Koagulierungsmittels eine verstärkte Festigkeit und können kleine Blöcke in diesen Zwischenräumen überbrücken, so daß sie nicht zu den Filtrataustrittsöffnungen 13 gelangen können.

Falls Feststoffteilchen in diese Zwischenräume oder Spalte gelangen sollten oder in diesen gefangen werden sollten, so werden diese unabhängig davon, ob ein Koagulierungsmittel dem zu behandelnden Material zugesetzt wurde oder nicht, aus diesen Zwischenräumen oder Spalten hinausgedrückt, da die äußeren Kanten der Platten 12 eines jeden Drehfilterelementes beim Drehen in den entsprechenden Spalten oder Räumen im unmittelbar benachbarten Drehfilterelement derart tief liegen, daß sie sich wenigstens bis

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zur oder über die Filtrataustrittsöffnung 13 hinauserstrecken, so daß diese sich drehenden äußeren Kanten das Innere der Zwischenräume zu allen Zeiten sauberhalten. Es kann keine Verstopfung in den Zwischenräumen zwischen den Platten 12 eines jeden Drehfilterelementes 11 oder in den Filtrataustrittsöffnungen 13 in jeder Platte 12 auftreten.

Da das Material allmählich von seinen Wasserbestandteilen durch Ausscheidung und Saugen befreit wird, während dieses Material längs der Strecken der Drehfilterelemente zum Auslaß 9 am Ende des Kanals c gefördert wird, wird dieses Material kuchenartig, und dessen Volumen nimmt ab. Um weiterhin eine vorteilhafte Entfernung des Wasserbestandteiles aus dem schlammigen, zu behandelnden Material sicherzustellen, ist es erforderlich, der allmählichen Volumenabnahme des Materials durch gewisse Maßnahmen zu entsprechen, beispielsweise dadurch, daß allmählich die Fördergeschwindigkeit des Materials mit abnehmendem Abstand es Materials vom Auslaß vermindert wird und/oder daß die beiden Filterstrecken zueinander derart angeordnet werden, daß der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen der Strecken allmählich zum Auslaß hin abnimmt. Wenn derartige Vorkehrungen nicht getroffen werden, so wird das Material nicht in ausreichender Weise ^a einem kuchenförmigen Zustand entwässert, durch den sich das Material zu einer Masse sammeln kann, die in wirksamer Weise den Auslaß verschließt. Demzufolge könnte das Material in einem noch schlammförmigen oder fluiden Zustand aus dem Auslaß abgegeben werden.

Es kann leicht verhindert werden, daß das Material den Auslaß der Kammer in einem schlammförmigen oder fluiden Zustand verläßt, und zwar dadurch, daß die Fördergeschwindig-

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keit des schlammförmigen zu behandelnden Materials auf den sich drehenden Elementen durch Verminderung der Umfangsgeschwindigkeit der Drehfilterelemente der einander gegenüberliegenden Filterstrecken proportional zu deren Abnahme des Abstandes vom Auslaß gesteuert wird. In den Kanälen a und b befindet sich das zu behandelnde Material noch in einem schlammförmigen Zustand und weist einen hohen Wassergehalt auf und wird deshalb hauptsächlich unter Einwirkung des Pörder- oder Speisedruckes statt durch die Drehung der Filterelemente gefördert. Im Kanal c jedoch wird das Material nur gering durch den Förderoder Speisedruck beeinflußt und wird hauptsächlich durch die Drehung der Filterelemente gefördert. Wenn die Umfangsgeschwindigkeiten der Drehfilterelemente graduell mit abnehmendem Abstand vom Auslaß, wie oben beschrieben, abnehmen, so wird die Verweilzeit des Materials innerhalb dieses Kanals verlängert, und der Druck, der auf das Material ausgeübt wird, wird allmählich erhöht und die Dichte des Materials wird ebenfalls erhöht. Deshalb besteht keine Möglichkeit mehr, daß das Material in einem Zustand abgegeben wird, in dem es noch einen hohen Wassergehalt hat.

Es kann auch dadurch verhindert werden, daß das Material in einem fluiden Zustand abgegeben wird, daß die beiden Filterstrecken derart angeordnet werden, daß der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen dieser Strecke allmählich in Richtung zum Auslaß hin abnimmt.

Wenn die beiden Filterstrecken so angeordnet und ausgebildet werden, daß deren einander gegenüberliegenden Oberflächen abrupt näher zusammenkommen, so entsteht der Nachteil, daß die Formen der Kanäle a und b abgeändert werden

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müssen und die Abmessungen der Vorrichtung vergrößert werden müssen. Wenn jedoch die im Vorstehenden beschriebenen Faktoren in richtiger Weise abgeglichen werden, so erhält man eine Vorrichtung, mit der in wirksamer und vorteilhafter Weise eine Entwässerungsbehandlung von schlammigen Materialien durchgeführt werden kann.

Eine Art, die Umfangsgeschwindigkeiten der Drehfilterelemente mit abnehmenden Abständen vom Auslaß zu vermindern, besteht darin, Kettenräder mit graduell zunehmenden Durchmessern an den Wellen 15 der Drehfilterelemente 11 zum Auslaß, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, vorzusehen. Die Umfangsgeschwindigkeit der Drehfilterelemente kann in anderer Weise verringert werden, und der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen der Filterstrecken kann vermindert werden, wenn der Durchmesser der Platten der Drehfilter zum Auslaß hin zunimmt.

Die vorstehende Steuerung oder Einstellung der Umfangsgeschwindigkeiten der Drehfilterelemente, die zur Anpassung an die Abnahme des Wassergehaltes des Materials erforderlich ist, die infolge der fortschreitenden Entwässerung auftritt, muß bezüglich der Kanäle a und b nicht berücksichtigt werden. Dies ist so, weil in den Kanälen a und b das zu behandelnde Material sich noch in einem schlammartigen Zustand befindet und deshalb glatt und stoßfrei gefördert werden kann.

Wenn zwei Filterstrecken derart angeordnet sind, daß die Drehfilterelemente einer Strecke in einem festen Abstand gegenüber den Drehfilterelementen der anderen Strecke angeordnet sind, wie es Fig. 1 zeigt, so wird das behandelte Material als Ganzes in einer Zickzackform gefördert. Die

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Mittellageschicht des Materials wird jedoch im wesentlichen geradlinig vorwärtsbewegt. Demzufolge werden die Feststoffteilchen im Mittelschichtabschnitt des Materials derart durcheinander bewegt, daß eine gewisse Verformung oder eine Art Dehnung entsteht, mit dem Ergebnis, daß der Wassergehalt, der zwischen den Feststoffteilchen vorhanden ist, ebenfalls durch die Drehfiltereleraente entfernt wird. DerMaterialkuchen, der durch diese Behandlung erzeugt wird, befindet sich in einem sehr hohen Grad in einem entwässerten Zustand und das Filtrat, welches im Sammelbehälter gesammelt wird, enthält praktisch keine Feststoffteilchen, und es wird ein außerordentlich sauberes Filtrat erhalten.

Zur gleichen Zeit, zu der die Vorrichtung in Betrieb gesetzt wird, wird die öffnung des Auslasses 9 durch die Klappe 39 geschlossen. Wenn die Behandlung fortschreitet und sich ein ausreichender Kuchen angesammelt hat, um den Teil des Kanals c in der unmittelbaren Umgebung des Auslasses 9 innerhalb der Kammer zu füllen, wird die Klappe 39 bis zu einem vorbestimmten Öffnungsgrad geöffnet. Durch die Einstellung der öffnung der Klappe 39 wird zusammen mit der Einstellung der Umfangsgeschwindigkeiten der drehenden Filterelemente die Verweilzeit des Materials innerhalb der Kammer eingestellt, und daraus folgt, daß der Wassergehalt des Kuchens, der durch den Auslaß abgegeben wird, eingestellt oder gesteuert werden kann.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Einlasse 8, 8¹ zur Zuführung des Materials, welches entwässert werden soll, dicht bei der Rückwand 5 der Kammer angeordnet. Dadurch kann das Material beim Fördern in einem

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wirksamen Kontakt mit beiden Oberflächen einer jeden Filterstrecke 10a, 10b gehalten werden. Der Bereich, der zum Filtern des Materials zur Verfügung steht, ist doppelt so groß wie derjenige, der verwendet wird, wenn die Einlasse sieht bei der Vorderwand 4 der Kammer angeordnet sind. Die Entwässerungskapazität der Vorrichtung ist deshalb etwa doppelt so groß wie diejenige, die erhalten wird, wenn das Material alternativ lediglich in Kontakt mit der oberen oder unteren Strecke gebracht wird.

Die Drehfilterelemente und das Innere der Kammer 1 können dadurch gewaschen werden, daß der Schieber V₁ in der Speiseleitung 30 zur Zuleitung des Materials, welches entwässert werden soll, geschlossen wird, und daß die Schieber V₂ und V₃ in den Filtratausleißleitungen 33 und 34 geschlossen werden und daß die Schieber V. und V₅ in den Druckwasserzuführungsleitungen 35, 36 geöffnet werden, die mit den Leitungen 33 und 34 verbunden sind, um Druckwasser in das Innere der Kammer einzuführen (s. Fig. 2). Das Druckwasser strömt von den Leitungen 35 und -36 in die Räume 16 zwischen den Platten der Drehfilterelemente über den Filtratbehälter 19, die Filtrataustrittsöffnungen 17' und 13. Das verbrauchte Druckwasser wird dann durch die Einlasse 8, 8¹ herausgedrückt und wird durch die Leitungen 31 und 32, die mit den Einlassen verbunden sind, geführt und schließlich aus dem System über eine Ablaßleitung 40 abgeführt, die von der Speiseleitung 30 abzweigt und einen Schieber V, aufweist.

Es wurde eine bevorzugte Ausführungsform des Drehfilterelementes beschrieben, und diese wies einen derartigen Aufbau auf, daß Platten und ringförmige Distanzstücke alternierend angeordnet und an einer Mittelwelle befestigt sind. Alternativ kann ein Drehfilterelement, welches in

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wirksamer Weise in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden kann, als einteiliger oder ganzteiliger Bauteil dadurch hergestellt werden, daß ein metallischer Zylinder derart geschnitten wird, daß Ringnuten einer Breite ausgebildet werden, die der der Zwischenräume bei der vorher beschriebenen Ausführungsform entspricht, wobei diese Nuten in festen oder vorbestimmten Abständen in axialer Richtung ausgebildet werden und wobei mehrere Filtrataustrittsöffnungen in den verbleibenden Platten ausgebohrt werden, und zwar parallel zur Achse des Zylinders. Die einzelnen Platten 12 des Drehfilterelementes können irgendeine beliebige Form haben, beispielsweise eine Kreisform, eine elliptische Form, eine rechteckige Form oder eine quadratische Form, und zwar insoweit, wie die vorspringenden Kanten der Platten in einem Drehfilterelement teilweise in die entsprechenden Zwischenräume zwischen Platten des benachbarten Drehfilterelementes eintreten können. Dieses Eintreten erfolgt dabei bis zu einer Tiefe, die ausreicht, damit die eingesetzten oder eintretenden Kanten der Platte eines Drehfilterelementes an den Filtrataustrittsöffnungen vorbeigleiten, die in den Platten eines anderen Drehfilterelementes ausgebildet sind.

Beispielsweise können kreisförmige Platten aus rostfreiem Stahl einen Durchmesser von 96 mm und eine Dicke von 0,1 mm haben, und die ringförmigen Distanzstücke aus rostfreiem Stahl können einen Durchmesser von 64 mm und eine Dicke von 0,2 mm haben, und diese Teile sind alternierend bis zu einer Gesamtdicke von 50 mm angeordnet und befestigt, um ein Filterelement 11 zu bilden. Sieben derartige Filterelemente waren so angeordnet, daß eine Filterstrecke gebildet wird, wobei die ringförmigen Platten eines jeden Filterelementes bis zu einer Tiefe von 6 mm in die entsprechenden Zwischenräume zwischen den ringförmigen Platten des nächst benachbarten Filterelementes eingreifen. Zwei derartige Filter-

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strecken werden drehbar in einer derartigen relativen Lage durch die senkrechten Seitenwandungen einer Kammer gelagert, so daß ihre gegenüberliegenden Oberflächen aufeinanderzu unter einem Winkel von 2 zum Auslaß hin geneigt sind, wobei diese voneinander um den kleinsten Abstand von 111 mm zwischen den Mitten der oberen und unteren kreisförmigen Platten an ihrem auslaßseitigen Ende getrennt sind. Am Ende einer jeden Welle der Drehfilterelemente, die sich aus der Seitenwand heraus erstrecken, war ein Kettenrad mit einer festen Anzahl von Zähnen befestigt. Eine endlose Kette war um diese Kettenräder in der Weise herumgeführt, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. In einer Vorrichtung, die,wie im Vorstehenden beschrieben, aufgebaut war, wurde ein aktivierter Schlamm aus einer Abwasseraufbereitungsanlage eingeführt, der eine Schlammkonzentration von 0,770 bis 0,808 % (Wassergehalt von 99,230 bis 99,192%) hat, wobei als Koagulierungsmittel ein kationisches anorganisches Polymer zugesetzt war. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Für Vergleichszwecke wurde die gleiche Entwässerungsbehandlung durch das im Vorstehenden beschriebene Verfahren durchgeführt, und zwar ohne Zusatz eines Koagulierungsmittels. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 dargestellt.

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Tabelle 1

Menge eines Drehzahl Menge des Gewicht Wasser- Feststoff-

Koagulierungs- der Dreh- abgegebe- der Fest- gehalt gehalt

mittels,welche filter- nen tent- stoffe des Ku- des FiI-

per geförderte elemente wässerten im Kuchen chens trates

Behandlungs- U/H) Materials (g/0) (%) (ppm)

substanzmenge (g/U)
zugesetzt
wurde
(ppm)

12	1252	184	85,3	855
12	1659	282	83,0	132
30	2784	426	84,7	758
30	2527	465	81,6	¹ 426
1,88	321	50,1	84,4	1325

Wie der Tabelle 1 zu entnehmen ist, ist die Menge des Materials, die ohne Zusatz eines Koagulierungsmittels entwässert werden kann, kleiner als die des Materials, die mit Zusatz eines Koagulierungsmittels entwässert werden kann. Wenn die Drehzahl der Drehfilterelemente erhöht wird, um die Fördermenge des Materials ohne zugesetztem Koagulierungsmittel zu erhöhen, so nimmt die Menge der Feststoffteilchen, die in das Filtrat durchsickern, ebenfalls zu. Die Drehzahl der Drehfilterelemente kann erhöht werden, und die Menge des Materials, welches behandelt werden kann, kann ebenfalls proportional erhöht werden, wenn die Menge des Koaguliermittels, welches dem Material zugesetzt wird, erhöht wird.

Obwohl die Menge des Koagulierungsmittels, welche dem zugeführten Material zugesetzt wird, unter Berücksichtigung von Faktoren, wie beispielsweise der Schlammkomponente,

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282136,

in der zugeführten Substanz und der Größe der Filterelemente bestimmt werden soll, ist es im allgemeinen wünschenswert, eine Menge im Bereich von 0,1 bis 2,5 Gew.-%, bezogen auf die trockenen Feststoffteilchen im Material, zu wählen. Diese Menge des Koagulierungsmittels ist etwa die Hälfte der Menge des gleichen Koagulierungsmittels, die erforderlich ist, wenn ein Kuchen mit dem gleichen Wassergehalt unter Verwendung eines Zentrifugalseparator erhalten werden soll.

Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entwässerung eines schlammigen Materials. Ein Merkmal dieser Ausführungsform besteht darin, daß das Material zugeführt werden kann, ohne daß eine Unterdrucksetzung, beispielsweise mittels einer Pumpe, erfolgt. Der Innenraum der Kammer dieser Vorrichtung befindet sich deshalb im wesentlichen auf atmosphärischem Druck, während das Material innerhalb der Kammer behandelt wird. Wie Fig. 6 zeigt, wird das zu behandelnde Material durch eine Pumpe 41 mit fester Verdrängung von einer Speiseleitung 26 einem Rührbehälter 42 zugeführt. In diesem Behälter wird es mittels eines Rührers 28 mit einem Koagulierungsmittel vermischt, welches getrennt von einem Koagulierungsmittelvorratsbehälter 29 zugeführt wird. Die Flüssigkeit, die einen Überfall 43 des Rührbehälters 42 überströmt, gelangt in einen Trog 44 und wird dann über eine Leitung 45 in die Kammer über einen Einlaß 8 eingeführt, der in der oberen Wand 2 der Kammer 1 ausgebildet ist. Die Zuführung des Materials in die Kammer erfolgt durch ein spontanes Fallen. Die Vorrichtung benötigt keine Unterdrucksetzungseinrichtungen, um das Innere der Kammer unter einem Druck zu halten. Wenn das Material das Innere der Kammer erreicht, so

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wird zur vorderen senkrechten Wand 4 durch dieDrehung der Filterelemente der oberen Filterstrecke 10a gefördert. Da bei diesem Ausführungsbeispiel das Material nichh durch die Bodenwand 3 der Kammer eingeführt wird, hat die untere Filterstrecke 10b eine Länge, die größer ist als die der oberen Filterstrecke 10a, so daß das Material, welches aus dem Kanal a nach unten fällt, besser in einen Kanal c zwischen den beiden Filterstrecken eingeführt werden kann. In der Bodenwand 3 der Kammer ist eine Abzugsleitung 46 angeordnet, um Wasser aus dem Inneren der Kammer abzuleiten und um einen freien Zugang in das Innere zu Wartungsund Prüfzwecken der Vorrichtung zu haben.

Da es möglich ist, das Material in die Kammer ohne Druckerzeugungseinrichtungen einzuführen, ist es nicht erforderlich, daß die Kammer luftdicht ist. Neben diesem Vorteil weist diese Ausführungsform noch eine fortschrittliche Eigenschaft auf, die durch die erste Ausfuhrungsform nicht erreicht wird. Wenn bei der ersten Ausführungsform das Material in die Kanäle a und b unter Druck eingeführt wird, so hat das Material, welches bis zu einem gewissen Grad entwässert wurde, die Neigung, innerhalb der Kammer einen Stau zu bilden, und die Behandlungskapazitat der Drehfilterelemente zur Durchführung der Entwässerung wird bis zu einem gewissen Grad abgesenkt. Da bei der ersten Ausführungsform die Menge der zugespeisten Materialien durch die Einlasse in die Kammer zur Behandlung proportional zur Menge des Wassergehaltes ist, der aus dem Material entfernt und durch die öffnungen der Drehfilterelemente abgeleitet wurde, besteht eine Möglichkeit, daß, nachdem die Feststoffkonzentration des Materials bis zu einem bestimmten Ausmaß zunimmt, und zwar durch die Entfernung des Filtrates, welches aus dem Material in den Kanälen a und b und durch die Drehfilterelemente ausgeschieden wird,

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_₃₅_ 2821385

diese Feststoffteilchen im entwässerten Material zu feineren Teilchen durch die Drehung der Drehfilterelemente zerdrückt werden, wobei diese feineren Feststoffteilchen dann in das Filtrat unter der Einwirkung des Speisedruckes einsickern können. Wenn die Menge des der Kammer zugeführten zu behandelnden Materials erheblich herabgesetzt wird und wenn der Teil des Materials, der entwässert wurde, bis zu einem gewissen Ausmaß für eine lange Zeit innerhalb der Kanäle a und b gehalten wird, so bestehtdie Möglichkeit, daß Feststoffteilchen, die sich im Oberflächenbereich des Materials befinden, durch die Wirkung der Drehfilterelemente verdichtet werden und daß demzufolge verdichtete Feststoffteilchen in das Filtrat hineingelangen.

Da bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform das in die Kammer zur Behandlung eingeführte Material nicht gegen die Filterstrecken gedrückt wird, besteht kaum eine Möglichkeit, daß die Feststoffteilchen des Materials zerdrückt werden und in die Zwischenräumei6 hineingedrückt und vom Filtrat mitgenommen werden. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Entfernung des Filtrates aus den Filtratbehältern nicht dadurch, daß das Filtrat unter Druckeinwirkung herausgenommen wird, sondern die Abgabe erfolgt unter Einwirkung der Schwerkraft. Dadurch kann die Druckdifferenz, die an den Drehfilterelementen auftritt, auf eine vernachlässigbar kleine Größe vermindert werden. Dieses Merkmal zusammen mit der Tatsache, daß das Material in die Kammer ohne Einwirkung von Druck eingeführt wird, führt zu ganz erheblichen Vorteilhaften Bedingungen bei der Entwässerung.

Ein Versuch, der mit dieser Ausführungsform durchgeführt wurde, soll nunmehr beschrieben werden.

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Kreisförmige Platten aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 96 mm und einer Dicke von 0,3 mm und ringförmige Distanzstücke mit einem Durchmesser von 64 mm und einer Dicke von 0,4 mm wurden alternierend angeordnet und so befestigt, daß sie eine Gesamtlänge von 15O mm für ein vollständiges Drehfilterelement ergaben. Neun und zehn derartige Filterelemente wurden so angeordnet, um eine obere und eine untere Filterstrecke derart zu bilden, daß die kreisförmigen Platten eines jeden Filterelementes bis zu einer Tiefe von 6 mm in die entsprechenden Zwischenräume zwischen den kreisförmigen Platten des unmittelbar benachbarten Drehfilterelementes eintraten. Die oberen und unteren Strecken wurden unter Zwischenschaltung eines Kanals, der mit einem Auslaß in Verbindung steht, senkrecht einander gegenüberliegend innerhalb der Kammer angeordnet, wobei die untere Strecke von der oberen Strecke einen festen Abstand hatte, wie es Fig. 6 zeigt. Diese beiden Strecken wurden so angeordnet, daß die untere Strecke gegenüber der oberen Strecke um einen festen Abstand in Kammerlängsrichtung verschoben war, wie es Fig. 6 zeigt. Diese beiden Strecken wurden ferner so angeordnet, daß ihre einander gegenüberliegenden Oberflächen aufeinander zu unter einem Winkel von 2° zum Auslaß hin geneigt waren, wo diese beiden Strecken einen kleinsten Abstand von 11 mm am auslaßseitigen Ende hatten.

Die Drehfilterelemente in den Strecken wurden mit einer Drehzahl von 100 U/h gedreht. Es wurde ein Fördermaterial zugeführt, welches dadurch hergestellt wurde, daß aktivierter Schlamm mit einer Feststoffkonzentration von 1,5 % aus einer Abwasseraufbereitungsanlage mit einer kationischen Koagulierungspolymer in einer Menge von 1,2 Gew.-%, bezogen auf die trockenen Feststoffteilchen des aktivierten Schlammes, gemischt wurde. Dieses Speisematerial ließ man durch den Einlaß der Kammer lediglich unter der Ein-

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wirkung der Schwerkraft einströmen. Die Zuführung des Materials zur Kammer erfolgte mit einer Vorrichtung, mit der die Zuspeisung reguliert werden konnte. Das Material wurde durch die Kammer mit unterschiedlichen Fördergeschwindigkeiten hindurchgeführt, so daß ein Kuchen, der trockene Feststoffteilchen in den Mengen von 15 kg, 10 kg, 5 kg und 2,5 kg pro Stunde erzeugt wurde.

Zu Vergleichszwecken wurde das gleiche Material in die Kammer unter Druck eingeführt, der durch einen Druckhöhenunterschied erzeugt wurde, und das Filtrat v/arde durch die Saugwirkung einer Pumpe abgeführt, und eine Druckdifferenz wurde zwischen der Kammer und dem Filtratbehälter ausgebildet, um die Behandlung zu erleichtern. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 2

Gewicht	Drucklose	Förderung des
der Fest	Materials
stoffteil	Wasserge	Feststoff
chen, die	halt des	gehalt im
im Kuchen	Kuchens	Filtrat
enthalten	(%)	(ppm)
sind
(kg/h)
15	84,1	500
10	81,5	η
5	79,2	η
2,5	77,5	η

Druckförderung des Materials^

Wasser- Feststoff- Druckgehalt gehalt im diffedes Ku- Filtrat renz chens (ppm) (m/H.,0)

4,0 1,2 0,7 3,0

84,5	4500
82,0	3000
79,5	1500
81,5	4000

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Aus der vorstehenden Tabelle ist zu entnehmen, daß vorteilhafte Ergebnisse nicht immer dadurch erzielt werden, daß das Material unter Druck zugeführt wird, oder das Filtrat durch eine Saugwirkung abgezogen wird. In gewissen Fällen werden bessere Ergebnisse dadurch erzielt, daß das Material der Kammer mit einer festen Strömungsrate ohne Anwendung von Druck zugeführt wird.

Aus der vorhergehenden Beschreibung ist zu entnehmen, daß erfindungsgemäß zur Entwässerung eines schlammigen Materials eine Vorrichtung verwendet wird, die mehrere Platten aufweist, die in festen Abständen in axialer Richtung an einer Welle angeordnet sind, um einen Drehfilter zu bilden, wobei mehrere derartige Drehfilter derart angeordnet werden, daß die Platten eines jeden Drehfilterelementes teilweise in die entsprechenden Zwischenräume zwischen den Platten des unmittelbar benachbarten Drehfilterelementes eingreifen, um dadurch eine Filterstrecke zu bilden, wobei zwei derartige Filterstrecken einander gegenüberliegend angeordnet sind und zwischen sich einen Kanal von speziellen Abmessungen bilden, wobei diese dann eine Entwässerung dadurch herbeiführen, daß das Material in den Kanal zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen der beiden Filterstrecken hineingeführt wird, wobei das Filtrat aus der Substanz durch die Zwischenräume ausgeschieden wird und mittels Austrittsöffnungen in den Platten eines jeden Filterelementes abgeleitet wird. Der Feststoffgehalt des schlammigen Materials kann in wirksamer Weise konzentriert werden, und der Wassergehalt dieses Materials kann in wirksamer Weise dadurch abgeführt werden, daß sorgfältig derartige Faktoren ausgewählt werden, wie beispielsweise die Fläche oder die Dicke der Platten, der Abstand zwischen den im Abstand voneinander angeordneten Platten, die Drehzahl

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der einzelnen Drehfilterelemente und der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen der Filterstrecken,
und zwar gemäß der speziellen Art des zu behandelnden Materials. Sowohl das Zuführen und Fördern des zu entwässernden Materials als auch die Abscheidung und das Absaugen des Filtrates können in wirksamer Weise durchgeführt werden, ohne daß eine spezielle Isolierung gegenüber der Atmosphäre erfolgt. Die Menge des Koagulierungsmittels,
die dem Material zugeführt werden muß, ist gering. Durch
die Erfindung wird hinsichtlich der Entwässerungsleistung und der Wirtschaftlichkeit des Systems ein erheblicher
Fortschritt erzielt.

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Leerseite

Claims

MÜLLER-BORE · DBl'PEL · SCHÖN · HERTBL PATESfTANWIlTE DR. WOLFGANG MÜLLER-BOR]* (PATENTANWALTVON 1927-1975) DR. PAUL DEUFEL. DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL. DIPL.-PHYS. K 1286-Hl/Gei. Ig, HJU m KURITA WATER INDUSTRIES LIMITED, Osaka/Japan Verfahren und Vorrichtung zur Entwässerung von schlamraförmigem Material Patentansprüche

1.)Vorrichtung zur Entwässerung von schiammförmigem Material, gekennzeichnet durch eine Kammer, die zur Zuführung des zu entwässernden schlammförmigen Materials einen Einlaß aufweist und zur Abgabe des entwässerten Kuchens aus dem schlammförmigen Material einen Auslaß, zwei Filterstrecken, die an einem Zwischenkanal einander gegenüberliegend angeordnet sind, welcher mit dem Auslaß in der Kammer verbunden ist, wobei jede Filterstrecke aus mehreren Filterelementen besteht, von denen jedes aus einer Vielzahl von Platten gebildet, welche Filtratauslaßöffnungen aufweisen, wobei diese Platten nebeneinander in axialer Richtung in

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festen Abständen angeordnet sind und wobei die Filterelemente so angeordnet sind, daß sie miteinander kämmen können, damit die Platten eines jeden Filterelementes teilweise in die entsprechenden Zwischenräume zwischen den Platten des benachbarten Filterelementes eintreten können, Einrichtungen, welche die Filtrataustrittsöffnungen einer jeden der Platten an einem Ende des Filterelementes mit dem Außenraum der Kammer verbinden und Einrichtungen, mit denen die Filterelemente derart gedreht werden, daß die Kanten der Platten, die zu dem Mittel- oder Zwischenkanal hinweisen, zum Auslaß hin gedreht werden, wodurch das schlammförmige Material zum Auslaß hin gefördert wird und der flüssige Gehalt dieses Materials über die Filtrataustrittsöffnungen zum Außenraum der Kammer abgeführt wird und der Kuchenbestandteil des Materials aus dem Auslaß abgeführt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten kreisförmig ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die beiden Filterstrecken derart geneigt sind, daß sie in Richtung zum Auslaß hin konvergieren, so daß der Querschnitt des Zwischenkanals etwa proportional zur Volumenabnahme des durch diesen hindurchgeführten Materials abnimmt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente, die am weitesten vom Auslaß angeordnet sind, mit der höchsten Drehzahl angetrieben werden, und daß diejenigen, die näher am Auslaß liegen, mit fortschreitend geringeren Drehzahlen angetrieben werden, so daß die Fördergeschwindigkeit etwa proportional zur Abnahme des Volumens des geförderten Materials abnimmt.

809847/0953 -³ ~

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Filterstrecke um wenigstens ein Filterelement länger als die obere Filterstrecke ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß zur Zuführung des Materials außerhalb der beiden Filterstrecken in der oberen Wand der Kammer nahe beim Auslaß angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Einlaß in der Unterseite der Kammer vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Einrichtungen vorgesehen sind, um vorher ein Koagulierungsmittel dem Material zuzusetzen, welches in die Kammer durch den Einlaß eingegeben werden soll.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Kanten der Platten eines jeden Filterelementes und diese der Platten des unmittelbar benachbarten Filterelementes bis zu einer Tiefe ineinander eingreifen, die groß genug ist, damit die eingesetzten Kanten wenigstens die nächstliegenden Filtratdurchlaßöffnungen überlappen.

10. Vorrichtung zur Entwässerung von schlammförmigen Materialien, gekennzeichnet durch eine Kammer, in deren senkrechter Seitenwand ein Auslaß vorgesehen ist, durch den der entwässerte Kuchen aus dem schlammförmigen Material abgegeben wird und in deren oberer Wand dicht beim Auslaß ein Einlaß vorgesehen ist, durch den zur Entwässerung das schlammförmige Material eingegeben wird, Einrichtungen, um ein Koagulierungsmittel dem Material, welches dem Einlaß

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zugeführt wird, zuzusetzen, zwei Filterstrecken, die über einem Zwischenkanal einander gegenüberliegen, welche mit dem Auslaß in der Kammer in Verbindung steht, wobei jede Pilterstrecke aus mehreren Drehfilterelementen besteht, die ihrerseits aus einer Vielzahl von kreisförmigen Platten gebildet sind, die mehrere Filtrataustrittsöffnungen haben und die nebeneinander in axialer Richtung in festen Abständen voneinander angeordnet sind, wobei sie so angeordnet sind, daß sie kämmen, und zwar derart, daß die kreisförmigen Platten eines jeden Drehfilterelementes in die entsprechenden Zwischenräume zwischen den kreisförmigen Platten des benachbarten Drehfilterelementes bis zu einer Tiefe eintreten können, die ausreicht, daß die eintretenden Kanten der kreisförmigen Platten wenigstens die nächstliegende Filtrataustrittsöffnung in den kreisförmigen Platten des benachbarten Filterelementes überlappen, wobei ferner die beiden Strecken geneigt sind, um in Richtung zum Auslaß zu konvergieren und wobei die Drehfilterelemente, die am weitesten vom Auslaß entfernt liegen, mit der höchsten Drehzahl gedreht werden und diejenigen, die näher am Auslaß liegen, mit fortschreitend niedrigeren Drehzahlen, Einrichtungen, welche die Filtrataustrittsöffnungen einer jeden der kreisförmigen Platten an einem Ende der Drehfilterelemente mit dem Außenraum der Kammer verbinden und Einrichtungen, mit denen die Drehfilterelemente derart gedreht werden, daß die Kanten der kreisförmigen Platten, die zu dem Zwischenkanal hinweisen, sich zum Auslaß hin bewegen, wodurch das schlammförmige Material zum Auslaß hin gefördert wird und der flüssige Bestandteil zur Außenseite der Kammer hin über die Filtrataustrittsöffnungen entfernt wird und fernder der aus dem Material gebildete Kuchen aus dem Auslaß abgegeben wird.

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11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Einlaß zur Zuführung des schlammförmigen Materials im Boden der Kammer an einer Stelle, die dicht beim Auslaß liegt.

12. Verfahren zur Entwässerung eines schlammförmigen Materials, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung verwendet wird, die eine Kammer aufweist, welche einen Einlaß hat, um das schlammförmige Material zur Entwässerung zuzuführen und einen Auslaß, um den entwässerten Kuchen aus dem schlammförmigen Material abzuführen, zwei Filtrationsstrecken, die über einem Zwischenkanal, der mit dem Auslaß innerhalb der Kammer in Verbindung steht, einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei jede Filterstrecke aus mehreren Filterelementen besteht, die aus einer Vielzahl von Platten gebildet sind, welche Filtrataustrittsöffnungen aufweisen und welche nebeneinander in axialer Richtung in festen Abständen und so angeordnet sind, daß sie miteinander kämmen können, damit die Platten eines jeden Filterelementes teilweise in die entsprechenden Zwischenräume zwischen den Platten des benachbarten Filterelementes eintreten können und wobei Einrichtungen vorgesehen sind, mit denen die Filtrataustrittsöffnungen einer jeden Platte an einem Ende des Filterelementes mit der Außenseite der Kammer verbunden sind und wobei Einrichtungen vorgesehen sind, um die Filterelemente derart zu drehen, daß die Kanten der Platten, die zu dem Zwischenkanal hinweisen, zum Auslaß hin bewegt werden und wobei ein Koagulierungsmittel dem zuzuspeisenden Material vor dem Einlaß zugeführt wird, um die Feststoffteilchen, die in der zu behandelnden Substanz enthalten sind, zusammenzuschließen und zu verfestigen.

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13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Koagulierungsmxttels, die dem Speisematerial zugeführt wird,· im Bereich von 0,1 bis 2,5 Gew.-%, bezogen auf die trockenen Feststoffteilchen im Speisematerial, liegt.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Speisematerial in den Einlaß der Kammer in einem nicht unter Druck stehenden Zustand eingeführt wird.

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