DE3402939A1 - Process and apparatus for determining the dry matter content of a sludge and application to obtain a display and control signal - Google Patents
Process and apparatus for determining the dry matter content of a sludge and application to obtain a display and control signalInfo
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Abstract
Description
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Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Trockensubstanzgehalts eines Schlammes soll Anwendung zur Gewinnun eines Anzeige- und Regelsignals Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Troi<-kensubstanzgehalts eines Schlammes, der einer Entwüsserungsvor richtung mit einem Dekanter zugeführt, darin entwässert und getrennt nach Dickschlamm und Wasser ausgetragen wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie die Anwendung zur Gewinnung eines Anzeige- und Regelsignals. Method and device for determining the dry matter content of a sludge is intended to be used for obtaining a display and control signal The invention relates to a method for determining the substance content of troi a sludge that is fed to a dewatering device with a decanter, it is dewatered and discharged separately into thick sludge and water. the The invention also relates to a device for performing the method and the application for obtaining a display and control signal.
Verfahren zur messung oder mengenmäßigen Bestimmung von Trockensustanzen in Schlämmen sind in der damit befaßten Industrie laufend entwickelt werden. Es sind radionietrische Meßgeräte ebenso erhältlich wie dazu alternative Techniken auf der Basis von Infrarot und Ultraschall. Grundsätzlich stellt es aber ein Problem dar, Feststoffgehalte in Flüssigkeiten zu bestimmen. Dies liegt darin begründet, daß jede Feststoffsubstanz ihrer Art nach ein spezifisches Verhalten zeigt und daß physikalische Parameter wie Kornfraktion, Farbe, Form der amorphen oder kristallinen Teilchen sowie die Verteilung der Teilchen in der Trägerflüssigkeit MeßbJerte beeinflussen können. Bezogen auf die Bestimmung von Trockensubstanzen in Schlämmen ergibt sich hieraus nachteiligerweise, daß Itersteller theoretisch geeigneter Meßgera.'te keine verbindlichen Zusagen über die Zuverlässigkeit der Gerüste und ihre Meßwerttoleranz machen.Process for the measurement or quantitative determination of dry substances in sludges are constantly being developed in the industry involved. It Radionometric gauges are available as well as alternative techniques based on infrared and ultrasound. Basically, however, it poses a problem is to determine the solids content in liquids. This is because that each solid substance shows a specific behavior according to its type and that physical parameters such as grain fraction, color, shape of amorphous or crystalline Particles as well as the distribution of the particles in the carrier liquid influence the measured values can. Based on the determination of dry substances in sludge, the result is This has the disadvantage that the manufacturer does not have theoretically suitable measuring devices binding commitments about the reliability of the scaffolding and its measurement tolerance do.
Auf dem Gebiet der EntLüsserung von Schlämmen macht sich dieser ilangel zunehmend stärker bemerkbar, da im kommunalen und industriellen ßereich die in großem daße anfallenden und zu beseitigenden Schlämme eine optimale Führung dazu eingesetzter Anlagen und Vorrichtungon erfordern. I@t beispielsweise Kla-rschlamm aus Schlammteichen mechanisch zu entwässern wird in einem Dekanter mit einer Schlammzentrifuge eine mechanische Vorentwässerung des Klärschlamms derart vorgenommen, daß eine Trennung in Dickschlamm und Wasser erfolgt, wobei die verfahrensmäßige Führung der Entwässerung derart sein soll, daß sich eine weitere Trocknung oder Veraschung des erhaltenen Dickschlamms in einfacher Weise erreichen läßt. Aufgrund der nicht mit der notwendigen Zuverlässigkeit möglichen Feststellung des Trockensubstanzgehalts eines in einer solchen Anlage eingesetzten Schlammes ist die maschinentechnische Einstellung von Entwässerungsanlagen bislang nicht optimal möglich. Dekanter heutiger Generation arbeiten wirtscha ftlicn, wenn die beiden einflußnehmenden Parameter optimiert werden können, d. h.In the field of draining sludge, this ilangel is doing well increasingly noticeable, since in the communal and industrial area the in large that accruing and to removing sludge an optimal guidance the systems and equipment used for this purpose. I @ t, for example, Kla-rschlamm Mechanically dewatering from sludge ponds is carried out in a decanter with a sludge centrifuge a mechanical pre-drainage of the sewage sludge made so that a separation takes place in thick sludge and water, with the procedural management of the drainage should be such that a further drying or incineration of the obtained Thick sludge can be achieved in a simple manner. Because of not having the necessary Reliability possible determination of the dry matter content of one in one Such a system used sludge is the machine setting of So far, drainage systems have not been optimally possible. Decanters of today's generation work economically when the two influencing parameters are optimized can, d. H.
optimale Feststoffbefracitung sollte mit einem optimalen Flüssigkeitsstrom kombiniert werden können. Dies hat sowohl Bedeutung bei der Maschinenausnutzung wie auch bei der Konditionierung des Schlamms durch Flockungshilfsmittel.optimal solids frying should be with an optimal liquid flow can be combined. This is important both in terms of machine utilization as is the case with the conditioning of the sludge using flocculants.
Bisher wird nachteiligerweise empirisch aufgrund des Klarzentrats, insbesondere der Farbe (hell bis durchsichtig) vom Bedienungspersonal einer Entwässerungsanlage festgestellt, ob beispielsweise die Flockungsmittelzugabe vor der Schlammzentrifuge mengenmäßig ausreichend ist. Hierbei wird außerordentlich grob aus der Farbe des Zentrats auf die Dosierung geschlossen. Wird das Zentrat dunkel, liegt eine Unterdosierung vor. Das Bedienungspersonal entschließt sich dann empirisch zu einer -(öherdosierung der Flockungsmittelzugabe. Dieses Verfahren der Optimierung des Prozesses ist erkennbar mühsam, arbeits- und personalaufwendig und unsicher. Bei Überdosierung ist der Fehler farblich im Klarkonzentrat nicht erkennbar.So far it has been disadvantageously empirical due to the clarification rate, in particular the color (light to transparent) of the operating personnel of a drainage system determined whether, for example, the flocculant addition before the sludge centrifuge is sufficient in terms of quantity. The color of the Zentrats closed on the dosage. If the concentrate becomes dark, there is underdosing before. The operating personnel then decide empirically to - (oil dosage the addition of flocculant. This method of optimizing the process can be seen laborious, laborious, labor intensive and unsafe. Overdosing is the fault not recognizable in color in the clear concentrate.
Durch nichts wird angezeigt, daß zuviel an Flockungshilfsmit tel verwendet wird. Hieraus ergeben sich Kostennachteile und eine übermäßige Belastung des Zentratwassers an unerwünschten Stoffen, die aus Umweltsgesichtspunkten nicht akzeptabel ist.Nothing indicates that too much Flockungshilfsmit tel is used will. This results in cost disadvantages and an excessive load on the centrate water of undesirable substances that are unacceptable from an environmental point of view.
Zentratwasser wird als Rückführungszentrat Vorflutern zugeführt, so daß die toxisch nicht unbedenkliche Belastung durch überdosierte Flockungshilfsmittel vermieden werden soll.Centrate water is fed to receiving waters as return concentrate, see above that the toxic and not harmless exposure to overdosed flocculants should be avoided.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter meidung oben genannter Nachteil" ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmunc des Trockensubstanzgehalts eines Schlammes sowie eine Anwendung zur Regelung einer Schlammentwässerung vorzuschlagen, welche eine zuverässige indirekte Trockensubstanzbestimmung in Schlamm-Zulaufstrom in einfacher Weise ermöglichen.The invention is based on the object, avoiding the above Disadvantage "a method and a device for determining the dry matter content to propose a sludge and an application for regulating sludge dewatering, which is a reliable indirect dry matter determination in the sludge feed stream enable in a simple manner.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an dem eingangs genannten Verfahren der Trockensubstanzgehalt des Zulaufschlamms aus den Volumenstrom in Austrag der Entwässerungsvorrichtung als erster tleßgröße, dem Volumenstrom im Zulauf zur Entwässerungsvorrichtung als zweiter bleßgroße, dem Trokkensubstanzgehalt im Dickschlammaustrag als dritter Meßgröße und der spezifischen Dichte des Schlammfeststoffs im Diclschlammaustrag nach der Beziehung in einer Rechenschaltung ermittelt wird. Vorzugsweise die spezifische Dichte des Scilammfeststoffs im Dicksehlammaustrag nach der Beziehung ermittell, in der G das Gewicht der fruckensuustanz im Dickschlammaustrag ist.The object is achieved according to the invention in that the dry substance content of the feed sludge from the volume flow in the discharge of the dewatering device as the first tleß size, the volume flow in the feed to the dewatering device as the second size, the dry substance content in the thick sludge discharge as the third measured variable and the specific density of the Sludge solids in the Diclschlammaustrag according to the relationship is determined in a computing circuit. Preferably the specific gravity of the lamb solids in the thick sludge discharge according to the relationship Determine, in which G is the weight of the fruckensuustanz in the thick sludge discharge.
Nach vorhandener praktischer Erfahrung kann vorausgesetzt werden, daß Schlämme gleicher Herkunft eine relative homagene Zusammensetzung haben. Das bedeutet für die mechanische Entwässerung des Schlamms, daß das spezifische Entwässerungsverhalten gleichmäßig ist. Die Trockensubstanzbestimmungen mechanisch entwässerter Schlämme im Dickschlammaustrag zeigen, daß mit schlammspezifischen Entwässerungsgraden gerechnet werden leann und daß der Toleranzbereich einer schmalen, also sehr steilen Gauß' schen Verteilungskurve gleicht. Hit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es erstmals möglich, auch in Dünnschlammansaugbereich trotz der dert vorliegenden absolut instabilen Zulaufverhältnisse Trockensubstanzbestimmungen hoher Zoverlässigkeit durch Heßgrößen aus dem stabilen Austragsbereich vorzunehmen. Die erfragte Variable "Trockensubstanzgehalt im Zulauf"' wird indirekt ermittelt. Dabei ist das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig von der Dünnschlammdichte, von der Trübund oder Ultraschallreflektion und gewährleistet eine zuverlässige indirekte TroclXensubstanzbestiMr-unc im Zulaufstrom.Based on previous practical experience, it can be assumed that that sludges of the same origin have a relatively homogeneous composition. That means for the mechanical dewatering of the sludge that the specific dewatering behavior is even. The dry matter determinations of mechanically dewatered sludge in the thick sludge discharge show that calculated with sludge-specific degrees of dewatering are lean and that the tolerance range of a narrow, i.e. very steep Gaussian distribution curve equals. It is the first time that the method according to the invention has been hit possible, even in the thin sludge suction area despite the fact that it is absolutely unstable Feed ratios, dry matter determinations of high reliability through Hess sizes from the stable discharge area. The asked variable "dry matter content in the feed "'is determined indirectly. The method according to the invention is independent from the thin sludge density, from the turbidity or ultrasonic reflection and guaranteed a reliable indirect dry substance determination in the feed stream.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Vorrichtung zur Bestimmung des Trockensubstanzgenalts eines Schlammes gekennzeichnet dadurch, daß die Meßeinrichtung zur Mesung des Volumenstroms im Dickschlammaustrag als erster Meßgröße und die Meßeinrichtung zxur Ermittlung des Volumenstroms im Zulauf als zweiter Meßgröße induktive Durchflußmeßgeräte sind und dofj die dri tte Meßgröße aus einer Probe des Schlammfeststoffs im Dickschlammaustrag und die spezifische Dichte durch ein Dichteneßgerät ermittelbar sind, wobei die Vorrichtung ferner einen Rechner zur Auswertung der vier Meßgrößen aufweist.There is a device for carrying out the method according to the invention for determining the dry matter content of a sludge characterized by, that the measuring device for measuring the volume flow in the thick sludge discharge is the first Measured variable and the measuring device for determining the volume flow in the inlet as The second measured variable are inductive flowmeters and dofj is the third measured variable from a sample of the sludge solids in the thick sludge discharge and the specific Density can be determined by a density measuring device, the device also having a Has computer for evaluating the four measured variables.
fit dem erfindungsger:.äßen Verfahren und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist eine vorteilhafte Anwendung zur Gewinnung eines Anzeige- und Regelsignals gemäß einer Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens für die dosierte Zugabe von Flockungshilfsmitteln zu einem zu entwässernden Schlamm überraschender Weise ermöglicht, wobei in Abhängigke von dem Signal der lengenstrom des Flockungshilfsmittels verändert wird bis Übereinstimmung i IST-Wert des gemessenen Volumenstroms im Dicksehlammaustrag mit dessen Sollwert hergestellt ist.fit the method and the device for carrying it out according to the invention of the method is an advantageous application for obtaining a display and Control signal according to a further development of the inventive concept for the metered The addition of flocculants to a sludge to be dewatered is more surprising Way, the amount of flow of the flocculant as a function of the signal is changed until the actual value of the measured volume flow in the thick sludge discharge matches with whose setpoint is established.
Weitere Einzelheiten, lierknale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist. Die einzige Figur in der Zeichnung zeigt ein Meß- und Regelschema, welches sowohl die Iierkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens als auch die Vorrichtungsbestandteile aufzeigt.More details, details and advantages of the subject of the Invention emerge from the following description of an exemplary embodiment, which is shown schematically in the drawing. The only figure in the drawing shows a measurement and control scheme, which both the Iierkmale of the invention Process as well as the device components shows.
In der Zeichnung ist die an sic bekannte Entwässerungsvorrichtung in ihrer Gesamtheit durch einen Dekanter 1 als maßgeblichen Bestandteil mit einer Schlammzentrifuge symbolisiert. Dem Dekanter wird durch eine Leitung 2 Dünnschlamm zugeführt. Als Dünnschlamm kommen industrie-, $Faul-, Klär- un me in Betracht, wobei diese aufzählung keine Einschränkung der verarbeitbaren Schlämme bedeutet. Ferner kann der Leitung 2 vor dem Dekanter 1 ein Flockungshilfsmittel aus einem entsprechenden Vorratstank über eine Leitung 3 zudosiert werden, wozu eine Pumpe 4 in der Leitung 3 vorgesehen ist.In the drawing is the drainage device known to sic in its entirety by a decanter 1 as a relevant component with a Symbolizes sludge centrifuge. 2 thin sludge is fed to the decanter through a line fed. Industrial, digested and sewage sludge can be considered as thin sludge, whereby this list does not imply any restriction of the sludge that can be processed. Further can the line 2 upstream of the decanter 1 a flocculant from a corresponding Storage tank are metered in via a line 3, including a pump 4 in the line 3 is provided.
Im Dekanter 1 tJird der zugeführte Dünnschlamin entwässert, so daß aus dem Dekantier 1 getrennt Lasse über eine Leitung 5 und Dickschlamm über eine Leitung 6 ausgetragen werden.The thin sludge fed in is dewatered in the 1 t decanter so that Lasse separated from the decanter 1 via a line 5 and thick sludge via a Line 6 are discharged.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind im Bereich des Dünnschlammzulaufs zum Dekantier 1 in der Leitung 2 sowie im Bereich des Dickschlammaustrags in der Leitung 6 hinter dem Dekantier induktive Durchflußrneßgerate 7 und B mit zugehörigen leßumformern zur Ermittlung der Volumina angeordnet. Dabei lassen sich den Meßumformern Zähler, insbesondere Summenzähler zuordnen, die nur abrechnungstechnische Funktion haben. Schließlich ist im Dickschlarilrnaustrag G eine Stelle zur Probenahme 12 vorgesehen, die der laborrzßigen Ermittlung der Trockensubstanz im Austrag dient.To carry out the method according to the invention are in the area of the thin sludge feed to the decanter 1 in line 2 and in the area of the thick sludge discharge in the line 6 behind the decanter inductive flow rate devices 7 and B with associated leßumformern arranged to determine the volumes. Here you can Assign counters, in particular totalizers, to the transducers that are only for billing purposes Function. Finally, in the Thick Schlarilrnaustrag G is a point for sampling 12 is provided, which is used to determine the dry matter in the discharge in the laboratory.
Zur Auswertung der @eßwerte weist die Vorrichtung einen Rechner 13 auf, welcher den Trockensubstanzgehalt des Dünnschlamms im Zulauf wie folgt ermittelt: Definition der Parameter: VZul = Volumenstrom in Zulauf TSZul = Trockensubstanz im Zulauf VAus = Volumenstrom im Austrag TSAus = Trockensubstanz im Austrag #Zu = spezifische Dichte im Zulauf = 1 ,U (vereinfacht) ?Aus = spefizische Dichte im Austrag F1 : VZul TSZul. #Zul = VAus TSAus 5 Aus.The device has a computer 13 for evaluating the measured values which determines the dry matter content of the thin sludge in the feed as follows: Definition of the parameters: VZul = volume flow in inlet TSZul = dry matter in the inlet VAus = volume flow in the discharge TSAus = dry matter in the discharge #Zu = specific density in inlet = 1, U (simplified)? Off = specific density in Discharge F1: VZul TSZul. #Zul = VAoff TSAus 5 Aus.
F2 : TSZul = VAus/VZul . TSAus . #Aus (% TS) Die spezifische Diciite des Schlamms # Aus wird über die essung größerer Mengen von 50 cbm und mchr ermittelt, um Meßfehler zu kompensieren. Diese Meßfehler können in der Dickschlamm-Volumenstrommessung durch Kompressibilität und Gaseinschlüsse auftreten. Bei der Förderung von größeren Dickschlammengen treten daher konstante @eßfchler auf. Die geförderte engc an Schlammfeststoff in Austrag wird im Strömungsverlauf ninter der Volumenstrommessung im Durchflußmeßgerüt 3 über eine geeichte Waage mittels Probenahme bei 12 ermittelt. Die Gewichtsangabe ist damit eine absolute Größe, aus der heraus die spezifische Dichte im Austrag 9 gemäß F3 : γaus V G Aus ermittelt wird. Damit heben sich der direkte Einfluß eines Volumenstrommeßfehlers über die im reziproken Verhältnis dazu ermittelte Dichte auf. Wird vom Induktionsmeßgerät 8 beispielsweise zuwenig Menge ausgewiesen, wird nach Funktion 3 diese spezifische Dichte #Aus einen entsprechend größeren Wert erhalten. Diese Kompensation wird in der Funktion 2 genutzt mit dem Ziel, den Wert für die Trockensubstanz im Zulauf nahezu exakt zu errechnen.F2: TSZul = VAus / VZul. TSAus. #Off (% TS) The specific diciite of the sludge # Off is determined by measuring larger quantities of 50 cbm and mchr, to compensate for measurement errors. These measurement errors can occur in the thick sludge volume flow measurement due to compressibility and gas inclusions appear. When promoting therefore, constant @essfchler occurs from larger amounts of thick sludge. The funded The amount of solid sludge in the discharge is determined in the course of the flow ninter of the volume flow measurement Determined in the flowmeter 3 using a calibrated balance by taking samples at 12. The weight specification is therefore an absolute quantity from which the specific Density in discharge 9 according to F3: γ from V G Aus is determined. So stand out the direct influence of a volumetric flow measurement error over the reciprocal ratio the density determined for this purpose. If the induction measuring device 8 is too little, for example Quantity is shown, this specific density #Off one is correspondingly according to function 3 get greater value. This compensation is used in function 2 with the The aim is to calculate the value for the dry matter in the feed almost exactly.
Schließlich ist der Zeichnung ein Schreiber 14 als Teil der Vorrichtung zu entnehmen, der auch die ießwerte der Flockungshilfsmittel-Dosierung aufzeichnet, welche von einem Durchflußmeßgerät 15 mit zugehörigem tießumformer 16 geliefert werden.Finally, the drawing shows a pen 14 as part of the device can be found, which also records the flow values of the flocculant dosage, which is supplied by a flow meter 15 with an associated die converter 16 will.
Die Dosierung an Flockungshilfsmittel ird regelungstechnisch von den. ermittelten Trockensubstanzgehalt des Dünnschlammes abhängig gemacht, was in der Zeichnung durch die Regelverbindung vom Rechner 13 zur Pumpe 4 in strichpunktierter Linie angedeutet ist. Der ermittelte Trockensubstanzgehalt des Dünnschlamms stellt ein Regel signal für die Flockungshilfsmittelzugabe zum Dünnschlamm dar, wobei in Abhängigkeit von dem Signal der Mengenstrom des Flockungshilfsmittels verändert wird bis übereinstimmung im IST-Wert des gemessenen Volumenstroms im Austrag VAus mit dessen Sollwcrt hergestellt ist.The dosage of flocculants is controlled by the. determined dry matter content of the thin sludge made dependent on what is in the Drawing through the control connection from the computer 13 to the pump 4 in dash-dotted lines Line is indicated. The determined dry matter content of the thin sludge represents a rule signal for the addition of flocculants to the thin sludge, with in Depending on the signal, the flow rate of the flocculant changes will until agreement in the actual value of the measured volume flow in the discharge Vout with whose setpoint is established.
Bezugs zeichen liste: 1 Denkante 2 Leitung 3 Leitung 4 Pumpe 5 Leitung - H20 6 Leitung - Dickschlamm 7 induktives Durchflußmeßgerä 8 induktives Durchflußmeßgerät 9 Meßumforme 10 Meßumformer 11 Zähler 12 Probenahm 13 Rechner 14 Schreiber 15 Durchflußmeßgerät 16 Meßumforme L e e r s e i t eList of reference symbols: 1 Denkante 2 Line 3 Line 4 Pump 5 Line - H20 6 line - thick sludge 7 inductive flow meter 8 inductive flow meter 9 Measuring transducers 10 Measuring transducers 11 Counter 12 Sampling 13 Calculator 14 Recorder 15 Flow meter 16 transducers L e r s e i t e
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Families Citing this family (1)
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| DE8320016U1 (en) * | 1983-07-12 | 1983-11-03 | Kreyenberg, Heiner, Dipl.-Ing., 4100 Duisburg | MOBILE DRAINAGE DEVICE FOR DRAINAGE SLUDGE |
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1984
- 1984-01-28 DE DE19843402939 patent/DE3402939A1/en active Granted
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Also Published As
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| DE3402939C2 (en) | 1987-07-02 |
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