DE2944038A1

DE2944038A1 - Verfahren und vorrichtung zur schlammentwaesserung

Info

Publication number: DE2944038A1
Application number: DE19792944038
Authority: DE
Inventors: Oldrich Dr Dracka; Svatopluk Dipl Ing Mackrle; Vladimir Dr Ing Mackrle
Original assignee: Agrotechnika NP
Current assignee: Agrotechnika NP
Priority date: 1978-10-31
Filing date: 1979-10-31
Publication date: 1980-05-08
Also published as: NL7907954A; CS203523B1; IT7926855A0; FR2440340B1; ES485523A1; GB2032794B; NL177801B; AT388909B; IT1124698B; NL177801C; CH642932A5; YU263479A; GB2032794A; FR2440340A1; ATA700679A; GR72476B

Description

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Agrotechnika, n.p. -e s Zvolen, CSSR

Verfahren und Vorrichtung zur Schlairanentwässerung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Schlairanentwässerung, insbesondere zur Entwässerung der bei der Abwasserreinigung anfallenden flockenartigen, fließfähigen Schlämme wie Klärschlämme, durch freies Vergießen mit überwiegender horizontaler Bewegungskomponente, wobei die Schlämme durch Abfließen von Wasser eingedickt werden, und frei zu fließen aufhören und sich eine entwässerte Festschlammschicht bildet.

Auf die Verarbeitung der bei der Abwasserreinigung entstehenden flockigen flüssigen Schlämme entfällt bisher ein wesentlicher Teil der Gesamtkosten der Abwasserreinigung. Wegen der verhältnismäßig niedrigen Konzentration dieser Schlämme und bei Schlämmen biologischen Ursprungs auch wegen ihrer biologischen Instabilität müssen

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diese Schlämme zu einem festen Material entwässert werden, das sich bequem handhaben und transportieren läßt; unter Umständen müssen auch unerwünschte biologische Prozesse begrenzt werden.

Die zur Zeit gebräuchlichste Art der Entwässerung für fließfähige, flockige Schlämme ist die Entwässerung auf Schlammfeldern. Ein Schlammfeld besteht im wesentlichen aus einem flachen Becken mit einer wasserdurchlässigen Unterlage. Die Entwässerung des flüssigen, flockigen Schlamms erfolgt durch den Abfluß von Wasser aus dem Schlamm über diese Unterlage, wobei der feste Schlamm als Schicht auf dieser Unterlage zurückbleibt. Der wesentliche Nachteil derartiger Schlammfelder liegt in der ausgeprägten Verringerung der Wasserdurchlässigkeit in senkrechter Richtung mit wachsender Dicke der festen Schlammschicht, so daß die maximale Schichtdicke für den festen Schlamm sehr begrenzt ist. Hierdurch sind wiederum sehr

große Schlammfeld, flächen erforderlich/ ferner ist eine

Mechanisierung der Abtragung des festen Schlamms in der Praxis unmöglich, auch können während der kalten Jahreszeit Betriebsstörungen auftreten. Weitere, oft verwendete Entwässerungsarten für flüssige, flockige Schlämme, sind die Entwässerung auf Schleudermaschinen bzw. auf Druckbandfiltern. Nachteilig sind bei beiden Verfahrensweisen die hohen Investitions- und Betriebskosten. Die relativ hohen Investitionskosten ergeben sich aus der mechanischen Kompliziertheit derartiger Anlagen sowie ihren großen Abmessungen, die wegen der mechanischen Eigenschaften des Schlamms erforderlich sind und die Funktion solcher Anlagen sehr beeinträchtigen. Die hohen Betriebskosten beruhen auf dem hohen Energieverbrauch, in vielen Fällen auch auf einem erheblichen Verbrauch an Koagulationsmitteln,

die zur Veränderung der mechanischen Eigenschaften des Schlamms erforderlich sind, um die obigen Anlagen überhaupt verwenden zu können, sowie auf dem benötigten qualifizierten Bedienungspersonal. Aufgrund dieser Gegebenheiten lassen sich solche Anlagen für kleinere Abwasserreinigungsbetriebe überhaupt nicht einsetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Schlammentwässerung coil anzugeben, die sich auch für kleine Betriebe eignen; die Vorrichtung einfach sein, nur geringe Investitionskosten erfordern, einen kleinen Flächenbedarf besitzen und die Verarbeitung hoher Schlammengen erlauben.

Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.

Die Erfindung beruht darauf, daß durch den Druck aufeinander aufgebrachter Schlammschichten ein thixotropes Fließen der entwässerten Unterschichten hervorgerufen wird, das hinter derGrenze des freien Fließens des flüssigen Schlamms mechanisch zum Stillstand gebracht wird, wobei das Schlammwasser über diese Grenze abfließt.

Es ist erfindungsgemäß ferner von Vorteil, wenn die einzelnen Schichten des entwässerten Schlamms die unmittelbar davor erzeugten Schichten von entwässertem Schlamm nur teilweise bedecken, wobei die Luft zum übrigen Teil freien Zutritt hat.

Dabei ist es ferner bevorzugt, mechanische Vibrationen einwirken zu lassen, die auch mit Unterbrechungen erfolgen können .

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Die Geschwindigkeit der Wasserableitung im Bereich der mechanischen Begrenzung des thixotropen Fließens des entwässerten Schlamms ist erfindungsgemäß kleiner als 10 m /d, bezogen auf 1 m waagerechte Breite quer über dem Wasserabfluß.

Das Konzept der erfindungsgemäßen Vorrichtung beruht darauf, daß eine undurchlässige Unterlage vorgesehen ist, die zumindest an einem Teil I¹¹⁶S Umfangs von wasserdurchlässigen Wänden begrenzt ist, wobei die Zuleitung für den flüssigen, flockigen Schlamm über der undurchlässigen Unterlage angeordnet ist.

Raummäßig ist diejenige Anordnung vorteilhaft, bei der die Zuleitung den größten waagerechten Abstand von den wasserdurchlässigen Wänden aufweist; ferner ist es günstig, wenn die Unterlage die Form eines Kreises besitzt, über dessen Mittelpunkt die Zuleitung angeordnet ist ,sowie,wenn die Unterlage und die Wände von einem undurchlässigen Mantel umgeben sind, über dem eine Abdeckung angeordnet ist, wobei zwischen den wasserdurchlässigen Wänden und dem Mantel Sammelstellen für das Schlammwasser in der Unterlage vorgesehen sind.

Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß unter der Zuleitung ein Vibrator angeordnet ist, der in senkrechter Richtung überbrückbar auf der Leitung vorgesehen ist.

Es ist ferner einfach und vorteilhaft, im unteren Teil des Mantels mindestens eine Abnahmeöffnung auszubilden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

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Fig. 1: einen Querschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung

und
Fig. 2: den Grundriß der Vorrichtung von Fig. 1.

In einem Behälter J_ mit einem Mantel 2_, der zweckmäßigerweise zylinderförmig ist, und einem undurchlässigen Boden Z_ sind über die gesamte Behälterhöhe zwei wasserdurchlässige Wände _4 und 4J_ eingebaut. Zum oberen Teil des Behälters J_ führt eine Zuleitung f> über das Niveau der wasserdurchlässigen Wände 4_ und 4' hinaus, die vorteilhaft im größten waagerechten Abstand von den wasserdurchlässigen Wänden 4_, 4J_ vorgesehen ist. Unter der Zuleitung 5> befindet sich ein Ableitrohr 6_. In der Nähe der Zuleitung 5_ für den Schlamm ist beim Mantel 2_ des Behälters j_ auf der Leitung 7J_ ein mechanischer Vibrator 1_ angebracht. Im undurchlässigen Boden _3 hinter den wasserdurchlässigen Wänden £ und £_|_ sind Sammelstellen J3 für das Schlammwasser eingebaut, die über eine Rohrleitung 9^ mit der (nicht dargestellten) Rohwasser-Pumpgrube der Reinigungsstation verbunden sind. In der Nähe des undurchlässigen Bodens 2_ des Behälters _1_ i^st i-^m Mantel 2_ ferner eine Entnahmeöffnung j_O vorgesehen. Der Behälter j_ ist oben mit einem Deckel jj_ abgeschlossen.

Das erfindungsgemäße Entwässerungsverfahren beruht auf den Eigenschaften der flüssigen biologischen, flockigen Schlämme, die aus einer Suspension von Schlammflocken in Wasser bestehen; derartige Suspensionen verhalten sich als Binghamsche Medien, die erst dann zu fließen beginnen, wenn die Schubspannungsgrenze (Fließgrenze) erreicht ist.

Die Fließgrenze nimmt mit zunehmender Konzentration der Suspension zu. Derartige Flüssigkeiten weisen fer-

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ner auch Thixotropie auf, dh, daß die Fließcrrenze

grenze gegenüber der Scherspannungs'des freien Fließens durch Druck bzw. Vibration verringert wird.

Das Wasser selbst verhält sich im Schlamm als selbständige Newtonsche Flüssigkeit in poröser Umgebung, dh, es fließt durch den Schlamm hindurch. Daher fließt beim freien Schlammfließen das Schlammwasser über die Stirnseite des fließenden Schlammstrahls heraus, wodurch so lange eine Erhöhung der Schlammkonzentration eintritt, bis beim Fließen des Schlamms die Scherspannung auf die Fließgrenze absinkt, so daß dann das Fließen des Schlamms aufhört und eine Festschlammschicht gebildet wird. Das Schlammwasser fließt dann zwar von der Festschlammschicht noch weiter ab, jedoch sehr langsam.

Aufgrund der Übereinanderlagerung der einzelnen Schichten des Festschlamms entsteht stufenweise ein kegelförmiges Gebilde. Bei hinreichender Größe des Kegels wird der auf die unteren Schichten ausgeübte Druck bereits so groß, daß eine thixotrope Herabsetzung der Fließgrenze

in diesen Schichten eintritt, so daß diese seitwärts fließen, wobei ein thixotropes Zerfließen des Kegels eintritt. Dieses thixotrope Zerfließen kann durch weitere Herabsetzung der Fließgrenze des entwässerten Schlamms mit Hilfe von Vibrationen unterstützt werden. Das thixotrope Zerfließen des entwässerten Schlamms kann ferner durch Einwirkung geeigneter Fließhindernisse, beispielsweise durch wasserdurchlässige Wände, mechanisch zum Stillstand gebracht werden. Diese mechanische Begrenzung des thixotrppen Zerfließens ermöglicht wiederum die Ausbildung hoher Schichten von entwässertem Schlamm.

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Das aus dem zu entwässernden Schlamm abfließende Schlammwasser muß dabei hinter die Grenze der mechanischen Begrenzung des thixotropen Zerfließens abfließen. Das entsprechende Hindernis besteht daher aus wasserdurchlässigen Wänden A_ und 4_|_, die das thixotrope Zerfließen des entwässerten Schlamms mechanisch zum Stillstand bringen, wobei die Wände zumindest in einem bestimmten Teil von unten bis zur oberen Füllgrenze wasserdurchlässig sein sollen. Wegen dieser Wasserdurchlässigkeit muß die mechanische Stillsetzung des thixotropen Zerfließens des entwässerten Schlamms erst hinter derjenigen Grenze erfolgen, wo die Freifließgrenze des flüssigen Schlamms erreicht wird, da sonst der nicht entwässerte flüssige Schlamm das wasserdurchlässige Hindernis für das thixotrope Fließen durchfließen würde.

Bei den üblichen flockigen flüssigen Schlämmen ist experimentell festgestellt worden, daß es zur Gewährleistung dieser Voraussetzungen genügt, die Wassergeschwindigkeit an der Stelle der mechanischen Stillsetzung des thixotropen Fließens des entwässerten Schlamms kleiner als 10 m /d auf 1 m Breite quer zum Wasserfluß zu halten. Der flockige Schlamm wird über die Zuleitung 5^ zugeführt, wobei das Ableitrohr £ zur Ableitung des zufließenden Schlamms bis zum Schlammniveau im Behälter J_ dient. Bei Schlämmen mit einer hohen Grenze des thixotropen Fließens wird zur Verflüssigung des abgesetzten Schlamms ein mechanischer Vibrator T_ verwendet, der an der Leitung 21 auch vertikal überbrückbar angeordnet werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung eignen sich insbesondere zur Eindickung

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gut stabilisierter biologischer Schlämme bei der biologischen Wasserreinigung sowie zur Eindickung von Kalkschlämmen bei der chemischen Wasserreinigung. Zufriedenstellende Ergebnisse können auch bei anderen flockigen Schlammarten, beispielsweise der chemischen Schlammreinigung unter Verwendung hydrolysierender Koagulantien, erzielt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die entsprecnenüe Vorrichtung zur Entwässerung flüssiger, insbesondere biologischer Schlämme bieten zahlreiche Vorteile. Gegenüber herkömmlichen Schlammfeldern wird eine wesentliche Flächeneinsparung erzielt; ferner läßt sich der feste Schlamm bequem mechanisch abräumen, auch lassen sich Störungen während der kalten Jahreszeit in einfacher Weise vermeiden. Diese Vorteile beruhen auf der Ausbildung einer hohen Schicht aus entwässertem Schlamm sowie der mechanischen Festigkeit der Unterlage. Gegenüber Schleudervorrichtungen sowie Druckbandfiltern sind erheblich niedrigere Investitions- und Betriebskosten erforderlich. Die geringeren Investitionskosten beruhen auf dem einfachen Konzept der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die niedrigeren Betriebskosten beruhen darauf, daß zur eigentlichen Entwässerung weder Energie noch Koagulantien erforderlich sind und die Vorrichtung ferner nur geringe Anforderungen an die Bedienung stellt.

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Claims

Ansprüche

( 1.^Verfahren zur Entwässerung von bei der Wasserreinigung anfallenden flüssigen, flockigen Schlämmen durch freies Vergießen mit überwiegender horizontaler Bewegungskomponente, wobei die Schlämme durch Abfließen von Wasser eingedickt werden, frei zu fließen aufhören und sich zugleich eine entwässerte, feste Schlammschicht bildet,

dadurch gekennzeichnet ,

daß durch den Druck der höher abgesetzten Schlammschichten ein th;.>:i'tropes Fließen der entwässerten unteren Schichten erzeugt wird, das hiitsc der Grenze des freien Fließens des flüssigen Schlamms zum Stillstand gebracht-, wird, wobei das Schlammwasser über diese Grenze abgeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schichten des entwässerten Schlamms die unmittelbar vorher erzeugten Schichten nur teilweise überdecken, wobei die Luft freien Zutritt zitn übrigen Teil hat.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der flockige Schlamm nach dem Vergießen der Einwirkung mechanischer Vibrationen ausgesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Vibrationen mit Unterbrechungen ange-

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wandt werden.
5. Vorfahren n:ich einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Wasserableitung im Bereich der mechanischen Stillsetzung des thixo-

tropen Fließen d<=s entwässerten Schlamms kleiner als 10 m³/d a
fluß ist.

10 m /d auf 1 m waagerechter Breite quer zum Wässer
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

gekennzeichnet durch

eine undurchlässige Unterlage (3), die zumindest an einem Teil ihres Umfangs von wasserdurchlässigen Wänden (4, 4') begrenzt ist, wobei die Zuleitung (5) für den flüssigen, flockigen Schlamm über der undurchlässigen Unterlage (3) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (5) im größten waagerechten Abstand von den wasserdurchlässigen Wänden (4, 4¹) angeordnet ist.
8. Vorrichtung na.ch Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die undurchlässige Unterlage (3) die Form eines Kreises besitzt, über dessen Mittelpunkt die Zuleitung (5) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis (3, dadurch gekennzeichnet, daß die undurchlässige Unterlage (3) sowie die wasserdurchlässigen Wände (A, 4¹) von einem undurchlässigen Mantel (2) umgeben sind, über dem ein Deckel (11) angeordnet ist, wobei zwischen den wasserdurchlässigen

Wänden (4, 4'} und dem Mantel (2) in der Unterlage (3) » SairaneIstellen (8) für das Schlairarwasser vorgesehen sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Zuleitung (5) ein Vibrator (7) angebracht ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrator (7) auf der Leitung (6) in senkrechter Richtung überbrückbar angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (2) im unteren Teil mindestens eine Entnahmeöffnung (10) aufweist.

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