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Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Dickschlamm anorganischer
Zusammensetzung aus den nach unten sich verjüngenden Klärtaschen von Klärteichen.
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Bei der Naßaufbereitung anorganischer Massengüter, wie Kohle, Erze,
Mineralien u. dgl, wird zur Gewinnung des in der Trübe mit abgehenden, noch nutzbar
zu machenden Gutes die Trübe durch Klärteiche, Wäschen oder ähnliche Vorrichtungen
geleitet, in denen sich die festen Bestandteile als Schlamm absetzen, dessen Beseitigung
erhebliche Schwierigkeiten bereitet, sofern die Absicht vorliegt, ihn in möglichst
dicker Form, das heißt mit möglichst wenig Wasser versetzt, zu entfernen.
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Bisher hat man in solchen Fällen das über den ausgefallenen Stoffen
anstehende Wasser abgelassen, so daß der abgelagerte Schlamm zutage lag. Diese Arbeitsweise
hat sich gut bewährt, indessen besitzt das Verfahren den Nachteil, daß stets ein
Klärteich oder eine Klärtasche außer Betrieb gesetzt werden muß, sobald die abgesetzten
festen Stoffe ausgekehrt werden sollen.
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Vielfach wird der Boden eines Klärteiches mit trichterförmigen Taschen
ausgestattet, wie dieses Fig. I der Zeichnung erkennen läßt, um aus diesen Spitzen
den Schlamm mittels Pumpen eigenen Druckes o. dgl. zu entfernen; auch hierbei hat
man die Beobachtung gemacht, daß eine restlose Auskehrung des Schlammes aus den
Spitzen nicht möglich ist, sobald man wasserarmen Schlamm abzuziehen wünscht.
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Trotz der Steilheit der Wände der Trichter bahnt sich das über dem
Schlamm anstehende Wasser einenWeg zurAbzapfstelle, wie dieses die strichpunktierten
Linien in Fig. I veranschaulichen, so daß anstatt des seitlich im wesentlichen parallel
zu den Trichterwandungen anstehenden Schlammes die Trübe abgezapft wird, während
der Schlamm selbst zurückbleibt.
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Dies ist natürlich ein Nachteil, der unter allen Umständen vermieden
werden muß. Ein weiterer überstand ist auch bei der Ausübung des vorgenannten Verfahrens
darin zu erblicken, daß es bisher kein zuverlässiges Erkennungszeichen für den jeweiligen
Stand des Schlammes im Spitzkasten gibt, man also nicht feststellen kann, ob noch
Schlamm oder schon Wasser gepumpt wird.
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Man hat nun bereits bei Klärbecken, in denen der Schlamm aus Abwässern
abgeschieden wird, durch den Einbau von Hauben oder ähnlichen Vorrichtungen den
Klärraum vom Schlammsammelraum getrennt und auf diese Weise einen sogenannten Faulraum
geschaffen, in welchem der sich aus organischen Stoffen zusammensetzende Schlamm
einem Faulungsprozeß unterworfen wird. Diese mit Entlüftungseinrichtungen versehenen
Hauben sind entweder starr eingebaut oder aber beweglich angeordnet und haben den
Zweck, zu verhüten, daß die sich während des Faulungsprozesses des Schlammes bildenden
Gase im Klärbecken nach oben steigen und störend zur Wirkung kommen. Das Entfernen
des Schlammes geht in der Weise vor sich, daß der dicke Schlamm entweder durch ein
Rührwerk aufgelockert und mitsamt der nachfließenden Trübe abgezogen wird oder aber
die Haube herabgelassen und auf eincn itz gepreßt wird, wodurch zwei vollkommen
voneinander getrennte Räume entstehen,
von denen der mit Schlamm
gefüllte leicht entleert werden kann.
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Bei allen diesen Vorrichtungen braucht, da das Abziehen des Schlammes
nur in großen Zeitintervallen erfolgt, während des Abziehens nicht darauf Rücksicht
genommen zu werden, ob der Klärprozeß kurze Zeit gestört wird; Das Auf- und Niederziehen
der Haube bzw. das Mischen des Schlammes durch ein Mischwerk verursacht nämlich
Wasserströmungen im Klärbecken, die die Verwendung deraItiger Vor richtungen bei
der Gewinnung von anorganischen Schlämmen der Erz- und Kohlewäschen, in der Zementfabrikation
u. dgl. Betrieben ausschließen. Hierbei ist unter allen Umständen darauf Rücksicht
zu nehmen, daß, da das Ab-Iassen des Schlammes soundso oft am Tage vorgenommen werden
muß, eine Störung des Klärprozesses unter keinen Umständen eintreten darf, außerdem
aber auch die Konsistenz des Schlammes eine bestimmte, in bezug auf den WaSsergehalt
arme - sein muß.
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Der Zweck der Erfindung ist es nun, ein Verfahren und Vorrichtungen
zu schaffen, diediesen Anforderungen entsprechen und außerdem auch noch von außen
erkennen lassen, ob und wie sich der Vorgang des Dickschlammablassens abspielt Dies
geschieht der Erfindung-gémäß dadurch, daß die Trennung des auszukehrenden von dem
noch nicht abzulassenden bzw. dem sich noch absetzenden Schlamme durch einen frei
beweglichen Körper, beispielsweise eine Platte o. dgl., in der Weise vor sich geht,
daß trotz bestehen bleibender unmittelbarer Verbindung des abgehenaden mit dem sich
absetzenden Schlamme die schädlichen Einflüsse des in Bewegung gekbmmenen abströmenden
Schlammes sich nicht auf die im Absetzteil befindlichen Schlammschichten übertragen.
An Stelle eines frei bebeweglichen Körpers können auch mehrere solcher - Verwendung
finden, die, immer kleiner werdend, sich nacheinander auf den Wandungen der Klärtasche
absetzen, wobei der letzte Körper die Abflußöffnung abschließen kann. Hierdurch
wird erreicht, daß ein zu rasches Abfließen des über der Absaugöffnung senkrecht
anstehenden Schlammes und dadurch eine Trichterbildung, durch die die Trübe nach
dem Auslaß gelangen kann, während der hinauszufördernde Dick-. schlamm ringsherum
stehenbleibt, vermieden wird.
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Der spezifische Druck des bzw. der bei Ausführung des Verfahrens
verwendeten Körper muß der Größe des spezifischen. Gewichtes und . der inneren Reibung
des Dickschlammes entsprechen, so daß diese Körper nur bis auf den abzuleitenden
Dickschlamm eindringen und langsam mit diesem, eine Scheidewand gegen den -sich
noch absetzenden Schlamm bzw. die Trübe bildend, sinken.
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Dem Verfahren liegt also die Erkenntnis zugrunde, daß die innere
Reibung des Dickschlammes einerseits und die Reibung zwischen Vìckschlamm und Wandungen
der Klärtaschen anderseits so verschieden sind, daß nach Öffncn des Ablasses die
über diesem anstehende Schlammsäule unter Überwindung nur des verhältnismäßig geringen
inneren Reibungswiderstandes des Dickschlammes von der darüber anstehenden Trübe
hindurchgedrückt und freie Bahn für letztere geschaffen wird, während der Reibungswiderstand
zwischen Schlamm und Taschenwandungen eine entsprechende Wirkung nicht oder nur
mangelhaft aufkommen läßt.
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Dadurch nun, daß der an jedem Punkte ein und derselben wagerechten
Ebene an sich gleiche hydrostatische Druck gemäß der Erfindung gezwungen wird, eine
verschiedene Wirkung in Ubereinstimmungmit dem Reibungswiderstand der unter ihm
befindlichen Schlammmassen auf diese auszuüben, ist es möglich, den Dickschlamm
gleichmäßig, d. h. so, daß sein Spiegel im wesentlichen eine wagerechte Ebene bildet,
abzuleiten. Hierdurch wird es auch ermöglicht, durch Kenntlichmachung des Schlammspiegels
nach außen hin anzuzeigen, wie weit die Entleerung vorgeschritten ist.
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Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen
zur Ausführung des Verfahrens dargestellt, und zwar zeigen: die Fig. 2, 3 und 4
einen senkrechten Schnitt durch eine Klärtasche mit einem Verdränger gemäß der Erfindung
in verschiedenen Ausführungsformen, die Fig. 5, 6 und 7 im Aufriß, Grundriß und
Seitenriß einen Verdränger besonderer Bauart, Fig. 8 eine besondere Ausführung der
Trichterspitze einer Klärtasche im senkrechten Schnitt, Fig. g eine Einzelheit zur
Fig. 4 und Fig. in eine abgeänderte Ausführung der Klärtaschen.
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Bei-der Ausführungsform gemäß Fig. 2 besteht der Verdränger aus einem
plattenförmigen Körper a, dessen Umriß der wagerechten Querschnittsform des Trichters
b entspricht. Wird dieser Verdränger a in die Trübe c eingebracht, so sinkt er durch
die Trübe hindurch, bis er in die obersten, noch. verhältnismäßig dünnen Schichten
des abgesetzten Schlammes d gelangt.
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In diese dringt er so lange ein, bis der spezifische, von ihn ausgeübte
Druck der Größe des spezifischen Gewichtes und der inneren Reibung des Dickschlammes
entspricht. Der Verdrängera bildet so im Dickschlamm eine wagerechte Scheidewand,
die nach allen Seiten hin einen gewissen Spielraum besitzt.
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Der durch die Höhe der anstehenden Trübe .gegebene hydrostatische
Druck- lastet - auf der Oberfläche des Dickschlammes an jeder-Stelle gleichmäßig.
Irgendwelche Wirkung tritt aber,
solange der Auslaß geschlossen
ist, nicht ein, da Gleichgewichtslage hesteht Sobald nun durch Öffnen des Auslasses
e diese Gleichgewichtslage gestört wird, hindert der Verdränger a die über ihm anstehende
Flüssigkeitssäule, in gewisser Beziehung auf den Schlamm einzuwirken, während seitlich
von ihm der volle hydrostatische Druck zurWirkung kommen kann.
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Es wird somit der zwischen den Wandungen und den in Fig. 2 gestrichelt
angegebenen Linien gezeigte Schlamm in erster Linie abgesaugt, während der unterhalb
des Verdrängers a befindlíche Schlamm gewissermaßen zurückgehalten wird. Da nun
aber die Reibungswiderstände bei den zuletztgenanntenSchlammmassen geringer sind
als bei den mit den Trichterwandungen in Berührung stehenden, so wird sich die verschiedenartige
Wirkung des hydrostatischen Druckes ausgleichen und ein gleichmäßiges Absenken des
Schlammspiegels eintreten. Dies geht so lange-vor sich, bis der Verdränger a sich
im unteren Teile des Trichters auf die Wandungen desselben aufsetzt und somit das
Ende der Ablaßperiode bestimmt.
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Um die Klärtaschen möglichst bis in die -Trichterspitzen entleeren
zu können, kann der Verdränger unterteilt sein, wie dieses beispielsweise in den
Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Wie Fig. 3 erkennen läßt, besteht hierbei der Verdränger
aus einem größeren, ringförmigenTeile f und einem kleineren, plattenförmigen Teile
g, der die Öffnung des Ringes f abschließt. Wird dieser Verdränger in den Trichter
eingebracht, so sinken zunächst beide Teile, gewissermaßen zu einem einzigen Verdränger
vereinigt, bis in die oberen Schlammschichten und nach Öffnung -des Ablasses mit
diesem langsam weiter. Erreicht nun der größere, ringförmige Teil' f mit seinen
Rändern die Trichterwandungen, so setzt er sich auf letzteren ab, während der kleinere,
plattenförmige Teil g weiter sinkt und erst in der Spitze des Trichters sich absetzt
und dadurch das Ende der Absaugperiode bestimmt.
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Wie Fig. 4 erkennen läßt, kann der kleinere Teil auch nach Art eines
Doppelventils h ausgebildet sein, das sowohl die Öffnung in dem größeren Teile f
als auch die Abflußöffnung i in der Trichterspitze abzuschließen imstande ist. Dieser
Ventilkörper h hängt an einem Seil oder einer Kette, die oberhalb der Klärtasche
über eine Rolle läuft und mit einem das Gewicht des Ventilkörpers austarierenden
Gegengewicht versehen ist. Eine hiermit verbundene Anzeigevorrichtung läßt ohne
weiteres erkennen, wie tief der Ventilkörper h steht, und gibt somit an, bis zu
welchem Grade die Entleerung der Tasche vor sich gegangen ist.
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Anstatt den Dickschlamm durch die Trichter spitze abzulassen, kann
natürlich auch das untere Ende des Trichters durch eine Zwischenwand k abgetrennt
werden. In den unter dieser Zwischenwandk .liegenden Raum ragt das Saugrohr I einer
Pumpe oder eines Mammutbaggers hinein (s. Fig, 8). Auch hierbei schließt der Ventilkegel
h in seiner untersten Lage die Öffnung in der Zwischenwand k ab, die den eigentlichen
Trichterraum mit dem in der Spitze befindlichen Saugraum verbindet, Um zu vermeiden,
daß beirn Einbringen des Verdrängers die Trübe zu stark bewegt und dadurch der bereits
abgesetzte Schlamm wieder aufgewirbelt wird kann der Verdränger so, wie in Fig.
5 und 7 dargestellt ist, ausgeführt sein.
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Hierbei besteht der Verdränger aus einem unteren Rost m und einem
oberen r. Mit dem unteren Rosts sind Distanzbolzen o fest verbunden, auf denen der
obere F Rost ff beweglich auf und ab gleiten kann. Die einzelnen Stäbe der Roste
rn und n sind gegeneinander versetzt, wie aus Fig. 7 zu ersehen ist, so daß beide
Roste zusammen sich zu einer vollen Platte ergänzen. Wird nun der Verdränger in
die Trübe gebracht, so sinkt zunächst der untere Rost ru in das Wasser und läßt
dasselbe durch die zahlreichen Rostlücken ungehindert von seiner unteren auf die
obere Seite treten.
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In gleicher Weise geschieht dies beim Eintreten des oberen Rostes
in die Trübe. Wird nun nach und nach der Schlamm dicker, so verzögert sich zunächst
die Bewegung des unteren Rostes riz, während der obere noch rascher weiter sinkt,
bis schließlich der untere in den obersten Schlammschichten festsitzen bleibt und
der obere sieh- mit ihm zu einer vollen Platte deckt, deren mittlere () Öffnung
so wie bei den anderen Verdrängern durch den Doppelventilkegel k abgedeckt wird.
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Um den an den Wandungen des Trichters sitzenden Schlamm beim Niedergang
des Verdrängers aufzulockerny können umklappbare Kratzen an den Kanten des letzteren
angeordnet sein, wie beispielsweise in Fig. 4 und Fig. g bei p angedeutet ist. Diese
Kratzen streichen1 in bestimmten Entfernungen voneinander angebracht, durch den
an den Wandungen festsitzenden Dickschlamm hindurch und lockern ihn, so daß er unter
der Wirkung des hydrostatischen Druckes derWassersäule nach unten abgesaugt werden
kann. Bei weiterem Sinken des Verdrängers weichen die Kratzen entsprechend-dem immer
enger werdenden Querschnitt des Trichters aus und klappen schließlich ganz hierauf,
um beim Aufsetzen des Verdrängers auf die Trichterwandungen nicht im Wege zu sein.
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Da bei Einleitung einer Trübe in einen Klärteich die Menge der ausfallenden
festen Stoffe von der Einlaufseite bis zur Ablaufseite abnimmt, lagern sich an der
Einlaufseite erheblich größere Mengen von Schlamm ab, als dieses an der Ablaufseite
der Fall ist. Mit Rücksicht darauf kann es sich unter bestimmt
ten
Voraussetzungen empfehlen, den Boden nicht spitzenartig, wie dieses die Fig. I bis
4 veranschaulichen, sondern zylindrisch auszugestalten, um den Fassungsraum für
abgelagerten Schlamm zu vergrößern. Fig. IO läßt eine dementsprechende Ausgestaltung
ohne weiteres erkennen, so daß sich eine besondere Beschreibung erübrigt, Die Auskehrung
der Schlämme in diesem Falle erfolgt ebenfalls in der in der Beschreibung angegebenen
Weise.
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Da im allgemeinen die einzelnen Klärtaschen eines Klärteiches nacheinander
entschlammt werden, ist es vorteilhaft, die aus dem zwei-oder mehrteiligen Verdränger
bestehende Vorrichtung an einem Gestell aufzuhängen, das, auf Schienen laufend,
über die einzelnen Klärtaschen gefahren werden kann. An diesem Gestell kann dann
auch noch die mit den Aufhängemitteln der Verdrängervorrichtung in Verbindung stehende
Anzeigevorrichtung angebracht sein.
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Die Anwendungsmöglichkeit des Verfahrens ist eine unbeschränkte und
vor allen Dingen überall dort geboten, wo es sich darum handelt, Schlämme der verschiedensten
Art aus Klärteichen zu entfernen ohne hierbei die Trübe ablassen zu müssen und trotzdem
den Schlamm mit nur der notwendigsten, zur Weiterförderung gehörigen Flüssigkeitsmenge
zu gewinnen.