DE3732008A1

DE3732008A1 - Verfahren zur aufbereitung von schadstoff-belasteten, insbesondere stichfesten sedimenten aus abwasserkanaelen und deren einrichtungen sowie von artverwandten stoffen und anlage zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3732008A1
Application number: DE19873732008
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Ing Kupczik
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-09-23
Filing date: 1987-09-23
Publication date: 1989-04-06
Also published as: DE3732008C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Schadstoff-belasteten, insbesondere stichfesten Sedimenten aus Abwasserkanälen und deren Einrichtungen sowie art verwandten Stoffen, zum Beispiel Straßenkehricht oder ver unreinigten Böden, Schlick und Schlämmen, in aufspülbarer Konsistenz mit Grobfilterung am Eingang und Spülung einer Suspension. Ferner betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens mit wenigstens einem Spülschütt behälter, einem nachgeschalteten Spannwellenfilter, Förder vorrichtungen, Wäschern, insbesondere Hydrozyklon und Auf stromklassierer.

Wäscher sind nicht auf die Ausführung aus Hydrozyklon und Aufstromklassierer beschränkt, obgleich darin eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung liegt.

Die Anordnung mit dem Spülschüttbehälter ist ein Teil der erfindungsgemäßen Anlage besonders zur Durchführung des Verfahrens, wobei auch für die Fördereinrichtungen eine Auf wirbelung separierter Bestandteile einbezogen wird.

Aus der DE OS 34 44 329 ist ein Verfahren zur Aufbereitung von Schlämmen oder Abwässern bekannt, in welchem diese Schlämme und Abwässer im Aufbereitungsdurchgang einer Aufwirbelung unterworfen werden, die eine Suspension be reits beim Durchgang durch Förderleitungen herbeiführt, wobei zur Abführung von separierten Bestandteilen Hydro zyklone mit nachgeschalteten Aufstromklassierern vorge sehen sind.

Dieses bekannte Verfahren bezieht schon ein, daß ein Umlauf vorgesehen ist, der durch eine Frischwasserzuführung er gänzt wird, wobei Frischwasser in einem Aufgabespeicher für aufzubereitende Stoffe oben angegebener Art eingegeben wird. Dabei ist beabsichtigt, daß die von Verunreinigungen und gegebenenfalls flockigem oder grobkörnigem Material durch setzten Stoffe während der Aufbereitung mit im wesentli chen gleichbleibendem Mengendurchsatz gefördert werden. In diesem Zusammenhang angeordnete Schleuderpumpen sind vorteilhaft und werden einbezogen.

In bekannten Aufbereitungsanlagen ergibt sich das Problem eines gleichbleibend guten Ergebnisses auch, wenn sich die Verunreinigungen ständig ändern. Eine solche Änderung kann nicht oder nur mit einem großen Aufwand wahrgenommen werden, wobei auch im letzteren Falle die Bemessung unsicher ist.

Es ist davon auszugehen, daß sich bei der Einspeisung von Stoffen der oben angegebenen Art mit Verunreinigungen der Ver unreinigungs- oder Schadstoffgehalt fortwährend ändern kann, ohne daß dieses zuverlässig ausgewertet wird. Selbst unter Verwendung aufwendiger Meßeinrichtungen ergibt sich ein Problem der Regelabhängigkeit, wobei zu beachten ist, daß in einem Verfahren oder einer Anlage der zugrundeliegenden Art eine Regelung oder Steuerung in Abhängigkeit von Einschnü rungen im Durchgang schnell zu Verstopfungen einer Anlage führen. Eine solche Anlagenausführung würde daher unbefrie digend arbeiten. Bei Einführung von Drosselungsstellen können zwischen veschiedenen Teilen der Anlage Störungen auftreten und außerdem besteht die Gefahr einer Zerstörung der Regelorgane durch die mitgeführten Verunreinigungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aufbereitung von Schadstoff-belasteten, insbesondere stich festen Sedimenten aus Abwasserkanälen und deren Einrichtun gen sowie von artverwandten Stoffen, zum Beispiel Straßen kehricht oder verunreinigten Böden, Schlick und Schlämmen und auch eine damit arbeitende Anlage zu schaffen, welche sich frei von aufwendigen Regelungen und dadurch be dingten Einschnürungen automatisch an den jeweiligen Zu stand des eingegebenen Materials anpaßt und in wahlweise ein- oder mehrstufiger Ausführung eine wirkungsvolle Auf bereitung erreicht.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren der Erfindung dadurch gelöst, daß für die Suspension ein geschlossener Kreislauf unter atmosphärischen Druckbedingungen mit selbstregelndem Druckhöhenausgleich für Fördervorrichtungen, Puffer- und Regelzonen unter Einbeziehung der Grobfilterung am Eingang vorgesehen ist und in den Kreislauf bei kontinuierlichem Spülvorgang kontinuierlich Waschwasser zugeführt, aus der Abführungsstufe Spülflüssigkeit zum Eingang des Aufbereitungs gutes bei der Einschüttung in einen Grobfilter zurückgeführt wird und wenigstens eine getrennte Fraktion von Grobstoffen gewonnen wird sowie aus dem Suspensionskreislauf des wesent lichen Anteils von Spülflüssigkeit überschüssiges Spülwasser einer Nachbehandlung, zum Beispiel einem Klärwerk zugeführt wird.

Hierdurch wird ein Feed-back-Prinzip eingeführt, das den Einsatz von Regelungseinschnürungen längs der Durchgangs strecke einer Anlage vermeidet, wobei aber durch die einge führten Puffer- und Regelzonen eine selbsttätige Anpassung unter den atmosphärischen Druckbedingungen ermöglicht wird. Einbezogen wird dabei als funktionelle Regel- und Pufferzone zugleich die Einführung der Suspension im Bereich der Zufüh rung stichfester Sedimente unter Aufspülung und Grobfilterung. Dabei wird durch die Einspülung im Bereich der Grobfilterung ein Suspensionszustand zweckmäßig mit etwa 90 Teilen Wasser und 10 Teilen Feststoffen eingestellt. Eine Regelgröße ist dabei auch ein Schüttwinkel zur Zugabe des Materials.

Dieses Verfahren ist mit einer Waschstufe möglich. Bei einer Ausführung mit mehreren Waschstufen ist vorteilhaft jede Stufe mit einer Fördervorrichtung und einem dieser zugeord neten Vordruck zur Speisung des Wäschers versehen und der Vordruck an Verunreinigungen anpaßbar und die Fördervor richtungen sind für gleiche Antriebsleistung ausgeführt. Die Regelung wird durch eine Veränderung der Spülflüssigkeits rückführung aus der Endstufe durchgeführt.

Dabei wird bevorzugt, daß die Spülflüssigkeitsrückführung zur Herstellung eines Mengenausgleichs zwischen Waschwasser einführung und Spülflüssigkeitsausgabe gesteuert wird.

Hierdurch ist es überraschend möglich, ohne einen umfang reichen Steuer- oder Regelungsaufwand die Aufbereitung von Schlämmen oder Abwässern durchzuführen, indem einfach ein Mengendurchsatz überwacht und in Abhängigkeit davon eine Förderleistung gesteuert wird, so daß dann immer im Abgleich ein Wert erreicht wird, der den geschlossenen Kreislauf un ter Abführung einer ausreichenden Menge für Nachreinigung ge währleistet, wobei insbesondere Spülflüssigkeit mit Organik anteil abgeführt und Spülflüssigkeit mit Mineralikanteil im Kreislauf zurückgeführt wird. Dadurch werden in normalen Re gelungsvorgängen erforderliche Einschnürungen und Einschrän kungen von Durchschnittsquerschnitten vermieden, die zu einem Zusammenbruch des Arbeitsablaufes in einer derartigen zugrun deliegenden Anlage führen würden. Es ist vorteilhaft, daß die Querschnitte und Förderleistungen, zumal letztere auch Trennwirkungen einführen sollen, in vollem Umfange aufrecht erhalten bleiben und trotzdem eine Anpassung an sich ändernde Konsistenzen der Eingabe erreicht wird. Hierbei geht die Erfindung davon aus, daß

N=Qh ρ

wobei

N die Leistung
Q die Fördermenge,
h eine Förderhöhe zur Bestimmung des Vordruckes
ρ das mittlere spezifische Gewicht der Suspension (als Ausdruck für die Dichte bzw. den Verunreinigungs grad).

Bei gleicher Leistung und gleichem Vordruck ändert sich so mit die Fördermenge Q in Abhängigkeit von einer Zuführung von Waschwasser und auch der Verunreingung. Hierbei liegt aber eine vorteilhafte Ausgestaltung auch darin, daß in Grenzen eine Anpassung des Vordrucks, d. h. der Förderhöhe einge führt wird, um Anpassung an den jeweiligen Zustand herbei zuführen.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung werden als Fördervor richtungen Wirbeltrenner verwendet. Dieses hat den Vorteil, daß bereits die erwähnten Trennwirkungen beim Druchgang des Materials, insbesondere durch Kavitation herbeigeführt werden.

Unter noch zu schildernden Bedingungen wird dabei für die Fördervorrichtung an sich, insbesondere aber durch die Wirbeltrenner nicht nur die Kavitation eingeführt, sondern hydromechanische Bewegungsabläufe ausgelöst, die eine Lösung von organischen und anorganischen Bestandteilen herbeiführen, die unterschiedliche Dichte haben und im Ausgangsstoff mitein ander verklammert und/oder verklebt sind.

Bei einer mehrstufigen Aufbereitung werden unter obigen Gesichtspunkten die hintereinander angeordneten Stufen mit gleicher Leistung betrieben, aber in Abhängigkeit von der Waschwassereinführung ist in nachfolgenden Stufen ein entsprechend geringerer Vordruck vorgesehen. Die Steuerung der Spülflüssigkeitsrückführung ist am Ausgang eines Sammelbehälters der letzten Stufe vorgesehen. Dabei wird zweckmäßig Waschwasser in die erste Stufe eingeführt und unter Berücksichtigung dieser Einführung paßt sich dann die Fördermenge in den verschiedenen Stufen in Abhängigkeit von der Verunreinigung an.

Durch die Regelung wird im wesentlichen die gleiche Menge an Waschwasser zugeführt wie belastete Spülflüssigkeit in das Klärwerk abgeführt. Dieses führt zu einem in sich ge schlossenen Kreislauf mit Einspeisung und Abgabe.

Bei einer mehrstufigen Aufbereitung mit hintereinander ge schalteten Stufen gleicher Antriebsleistung werden aber in den nacheinander angeordneten Stufen mit zunehmend geringe rem Vordruck, wobei sich der Vordruck in Abhängigkeit von der Waschwassereingabe ändert, aus jedem Wäscher separierte Bestandteile mit zunehmender Feinheit ausgegeben und die Steuerung zur Anpassung an den jeweiligen Zustand des ein gegebenen Materials erfolgt am Ausgang eines Sammelbehäl ters der letzten Stufe.

Unter vorstehenden Gesichtspunkten ist eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens vorteilhaft so ausgeführt, daß wenigstens eine Waschstrecke einen Vorlaufbehälter, einen Wäscher mit einem Ausgang für die Abführung von Verunreini gungen, eine diese verbindende Förderleitung mit einer Förder vorrichtung und einen Sammelbehälter aufweist und ein in Ab hängigkeit von einem Verunreinigungsgrad der eingegebenen Stoffe anpaßbarer Vordruck für die Fördervorrichtung vorge sehen und eine Waschwasser-Zuführungsleitung an den Wäscher angeschlossen ist und ferner als Regeleinrichtung eine Rück speisung von dem Ausgang der Waschstrecke in den Eingang der Anlage mit einer Rückführungsleitung mit einer regelbaren Spül-Fördervorrichtung als Fördereinrichtung für Spül-Flüs sigkeit parallel zu einer Flüssigkeitsleitung zur Abführung einer Spülflüssigkeit zu einem Klärwerk sowie ein drehzahl regelbarer Antrieb dieser Spül-Fördervorrichtung mit einer Überwachung für den Durchsatz der Waschwasser-Zuführungslei tung vorgesehen ist.

Diese Ausführung läßt zunächst noch die spezielle Gestaltung der Fördervorrichtung offen, so daß in diesem Zusammenhang auch allgemein von Pumpen gesprochen wird. Außerdem ist das Merkmal des anpaßbaren Vordruckes enthalten, der in verschiedener Weise einstellbar sein kann.

Die Fördervorrichtungen sollen die Eigenschaften einer Ka vitation und der Einführung hydromechanischer Bewegungsab läufe haben, wie sie hinten noch beschrieben werden.

Die Fördervorrichtungen sollen zur Annäherung an diese Be dingungen ausgewählt werden.

Bevorzugt wird aber, daß als Fördervorrichtung und Spül- Einrichtung Wirbeltrenner angeordnet sind, die unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des unter atmosphärischem Druck stehen den Vorlaufbehälters angeordnet sind, wobei auch die Spül- Fördervorrichtung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des letzten Sammelbehälters vorgesehen ist und die Wirbeltrenner räumlich tiefer als der nachgeschaltete Wäscher vorgesehen sind. Hierdurch läßt sich eine leichte Anpassung des Vor druckes dadurch erreichen, daß der Flüssigkeitsspiegel des praktisch nach oben offenen Vorlaufbehälters in Grenzen an steigen oder sinken kann, was jedoch durch die in Abhängig keit davon eintretende Mengenförderung der angeschlossenen Wirbeltrenner wieder ausgeregelt wird.

In der Anlage ergibt sich auch bei einstufiger Ausführung nun schon dadurch eine Regelung an zwei Stellen insofern, als auch am Eingang nicht nur die zurückgeführte Spülflüssig keit eingegeben wird, sondern zusätzlich, und das ist beson ders vorteilhaft, auch der Schüttwinkel des Spülschüttbehäl ters, aus dem das eingegebene Material eingeführt wird, ein stellbar und veränderbar ist. Die Wirbeltrenner stellen gemäß Ausführung unten eine besonders vorteilhafte Ausführung der Fördervorrichtung dar.

In der bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens zwei Waschstrecken hintereinander angeordnet und der durch die räumlich tiefere Anordnung der Wirbeltrenner eingestellte Vordruck für Waschstrecken ist hinter der Waschwasser zuführung geringer gehalten als der Vordruck in der ersten Stufe. Es verbleibt in jedem Falle eine Anpassung in allen Waschstrecken, die die Stufen bilden, erhalten, wobei in dieser Ausführung durch die nach oben offenen Vorlaufbehäl ter die Anpassungsmöglichkeit gewährleistet ist. Dabei ist zweckmäßig der Vorlaufbehälter einer nachgeordneten Wasch strecke von Sammelbehälter der davor vorgesehenen Waschstrecke gebildet.

Ferner ist vorteilhaft die Größenordnung des Vordruckes für Waschstrecken hinter der Waschwasserzuführung in Abhän gigkeit von der Menge des zugeführten Waschwassers gewählt.

Ferner ist in einer vorteilhaften Ausführungsform der Anla ge der Wirbeltrenner in der Förderleitung der ersten Wasch strecke räumlich tiefer angeordnet als die Wirbeltrenner nachgeschalteter Waschstrecken und die Sammelbehälter der Waschstrecken sind in gleicher Höhe vorgesehen, aber die zugeordneten Wäscher zwar höher als die Sammelbehälter, aber jeweils zunehmend niedriger angeordnet. Hierdurch wird ein günstiger Aufbau der Anlage erreicht. Einbezogen wird, daß Wäscher in an sich bekannter Weise jeweils aus einem Hydrozyklon und einem Aufstromklassierer bestehen.

Ein vorteilhaftes Merkmal der Anlage liegt darin, daß alle Wirbeltrenner gleich ausgeführt und die Wirbeltrenner in den Waschstrecken mit gleich festgelegter Leistung angetrieben sind, wobei aus den Wäschern der hintereinander vorgesehenen Waschstrecken zunehmend feinere Materialien abführbar sind.

Abgesehen von der Vermeidung aufwendiger Regelanordnungen trägt diese Ausbildung zur wirtschaftlichen Ausgestaltung bei.

Bei einem Einsatz von Wirbeltrennern, die einen Rotor mit einer Achse aus einer Platte haben, welche in einer Gehäuse öffnung gelagert ist, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung vor, daß der Rotor hängend in einer Rohrleitung angeordnet ist, die einen Eingangsanschluß im unteren Teil gegenüber der hängend angeordneten Rotorachse aufweist, und daß ein seit licher Austritt vorgesehen ist. Hierdurch ist zwar beim An fahren der Anlage eine Vorfüllung erforderlich, aber es hat sich überraschend gezeigt, daß durch die hängende An ordnung im Zusammenhang mit der Anpassung des Vordrucks günstige Ergebnisse erzielt werden.

Durch die Wirbeltrenner wird Kavitation in Verbindung mit der inneren Energie eines Mischteilchens im Hochgeschwindig keitsleistungsfeld für die Trennung nutzbar gemacht.

Bevorzugt wird dabei, daß die mit ihrem einen Rand mit der Platte verbundenen Flügel, die im wesentlichen radial ge richtet sind, sich im Gehäuse des Wirbeltrenners innerhalb der Förderleitung nur in seinen oberen Bereich erstrecken, wobei der Rotor auch im Abstand oberhalb des den seitli chen Austritt bildenden Rohrstutzens am Wirbeltrenner-Ge häuse angeordnet ist.

Vorteilhaft befindet sich der Rotor im wesentlichen in dem oberen Drittel des Wirbeltrenner-Gehäuses. Er hat jedoch einen kleineren Durchmesser als dieses Gehäuse.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei spielen erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigt

Fig. 1 eine schematische Stromlaufansicht einer einstufigen Anlage;

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht einer zweistufigen Anlage;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Wirbeltrenners, teilweise im Schnitt.

In den Fig. 1 und 2 sind gleiche Teile mit gleichen Be zugszeichen bezeichnet.

Im Eingang 1 der Anlage ist eine nur schematisch gezeigte Zubringungsanordnung mit einem Spül-Schüttbehälter 2 vorge sehen, der etwa horizontal eingeführt und im Sinne des Doppelpfeils 3 in schräge Anordnung mit dem Aufbereitungs gut gebracht werden kann, das entsprechend dem Pfeil 4 auf ein Siebfilter 5 fällt und in diesem grob gerei nigt wird. Die Grobstoffe fallen entsprechend dem Pfeil 6 in einen Grobstoffbehälter 7 und eine Suspension gelangt in einen Suspensions-Behälter, der ein Vorlaufbehälter 8 für eine Waschstrecke ist.

Die Einstellung der Schrägneigung des Spülschütt behälters im Sinne des oberen Pfeiles stellt in Verbindung mit der Einführung von Spülflüssigkeit schon eine Steuergröße dar.

Bereits in den Spülschüttbehälter 2 wird durch eine Düse 9 Flüssigkeit entsprechend dem Pfeil 10 eingespült, um das mehr oder weniger trockene Material im Spülschüttbe hälter fließfähig zu machen, so daß letzten Endes in den Suspensionsbehälter eine Suspension gelangen kann. Die Düse 9 wird über eine Rückführ-Leitung 11 gespeist, die sich aus einem Kreislauf der Anlage ergibt und auf die noch später zurückgekommen wird.

Erkennbar ist vor der Düse ein Bypassventil 9 a angeordnet, das einstellbar ist, um die direkt in den Spülschüttbehälter 2 eingegebene Spülflüssigkeitsmenge anzupassen.

Aus dem Suspensions-Vorlaufbehälter 8, der unter atmosphäri schem Druck steht, d. h. beispielsweise oben offen ist, führt eine Förderleitung 12 über einen Grobsuspensions-Wir beltrenner 13 in einen Wäscher 14, der als erster Wäscher bezeichnet wird und mit seinem Eingang in einer Höhe h₁=15 über dem Flüssigkeitsspiegel 16 des nach oben offenen Suspensionsbehälters 8 angeordnet ist. Der Wäscher 14 besteht beispielsweise aus einem Hydrozyklon und einem Auf stromklassierer, wie es in der Kombination auch bekannt ist. Er hat einen Ausgang 17 für die Abführung von beispielsweise Grobsande, die über eine Rutsche 18 abgeführt werden.

Dem Wäscher 14 wird durch eine Waschwasser-Zuführungslei tung 19 Waschwasser zugeführt. Diese Waschwasserzuführung wird mengenmäßig durch ein Meßgerät 20 erfaßt.

Die bis zu 95% entlastete Suspension gelangt aus dem Wäscher 14 über eine Leitung 21 in einen Sammelbehälter 22, der nach oben offen ist und an dessen Flüssigkeitsspiegel 23 eine Leitung 24 mündet, die das verbrauchte Waschwasser bei spielsweise zum Klärwerk abführt.

Gewährleistet werden soll eine im wesentlichen gleiche Flüssigkeitszuführung von Waschwasser über die Leitung 19 wie Abführung von verbrauchtem Waschwasser über die Leitung 24. Aus dem Meßgerät 20 führt eine Funktionsverbindung in eine Steuereinrichtung 27. Diese hat einen Ausgang 28, sche matisch dargestellt als Überwachung oder Funktionsverbindung zur Drehzahlregelung eines Spülwirbeltrenners 29 an einem Aus gang des Sammelbehälters 22, aus welchem oben die Leitung 24 abgeht; während oben im wesentlichen organisch belastetes Spülwasser abgeführt wird, ist im unteren Bereich, wo die Rückführungsleitung 11 mündet, im wesentlichen anorganische Belastung vorhanden. Aus der Steuereinrichtung 27 geht eine weitere Steuerleitung 60 zu einem Regelventil für Wasch wasser, dem eine Waschwasserpumpe 51 vorgeordnet ist. Die Be messung erfolgt insbesondere beim Anlauf und bei Übergangs vorgängen, während im Betrieb eine im wesentlichen gleich bleibende Menge zugeführt wird.

Die Waschwasser- Zulaufmenge soll gleich der Spülwasser- Ablaufmenge sein, die weitgehend organisch belastet ist. Die Wirbeltrenner 13 und 29 halten den inneren Waschkreis lauf aufrecht. Die Umlaufmenge des inneren Kreislaufes über der Düse 9 ist ein Vielfaches der notwendigen Waschwasser- Zugabemenge.

Die gesamte umlaufende Flüssigkeitsmenge wird über die Leitung 11 zur Düse 9 und einem Bypass geführt.

Die Spülwasser-Mengenregelung zur Düse 9 kann auf zweier lei Art gesteuert werden:

a) über die stufenlos regelbare Drehzahl des Wirbel trenners 29
b) über die Drosselung des Bypassventiles 9 a, die von Hand oder automatisch erfolgen kann.

Auf dieser Grundlage ergeben sich für den Betrieb der Anlage vorteilhafte Regelmöglichkeiten. Sie sind dadurch gegeben, daß in Kombination der stufenlosen Drehzahländerung des Wir beltrenners 29 mit der Regelung des Bypassventiles 9 a die Ausgabemenge 10 aus Düse 9 in feinfühliger Weise der jeweils notwendigen Situation angepaßt werden kann. Von vorteilhafter Bedeutung für das gesamte Verfahren ist es, daß die Feststoff fracht der Suspension in den Grenzen zwischen 8 und ca. 12% c _v gehalten wird. c _v=spezifischer Volumenanteil in der Flüs sigkeit.

Als weitere zusätzliche Regelmöglichkeit gilt auch der Kipp winkel 3 des Spül-Schüttbehälters 1, welcher während des Be triebes stufenlos einstellbar ist.

Der Waschprozeß beginnt mithin bereits durch den Spüleffekt, welcher energetisch durch den Wirbeltrenner 29 bestimmt wird. Neben der Wirkung des Spüleffektes gelangt, hervorgerufen durch eine besondere Gestaltung des Spülstrahles, Luftsauer stoff in die Suspension. Dieser Luftsauerstoff liegt dann in der Suspension gelöst vor. Nachdem die nicht verarbeitbaren Grobstoffe (Steine, größere Faserstoffe, Plastikmaterial, Me tallgegenstände, etc.) in den Siebfilter 5 vorsortiert über 6 in den Zwischenbehälter 7 gelangt sind, fließt die als nunmehr homogen zu bezeichnende Suspension in den Behälter 8. Der Wir beltrenner 13 übernimmt die Suspension aus Behälter 8.

Während des Durchlaufes der Suspension durch den Wirbeltren ner 13 erfolgen im Gehäuse dieses Wirbeltrenners physikalische Vorgänge, die zeitgleich ablaufen.

Es sind im wesentlichen

- Kavitation
- hydromechanische Bewegungsabläufe.

Die Kavitation wird an in Flüssigkeiten sich bewegenden Bau teilen hervorgerufen. Sie basiert auf der Tatsache, daß auf der Rückseite eines mit hohen Geschwindigkeiten umlaufenden Wirbelrades oder mit hohen Geschwindigkeiten fließende Flüs sigkeit an Kanten oder Vorsprüngen sich Drucke einstellen, die in die Nähe des absoluten Druckes gelangen. Durch die anste hende Temperatur von z. B. +5°C tritt ein Siedeprozeß ein, welcher zur Dampfblasenbildung führt (Thermodynamik). Durch die Ortsveränderung gelangt die Dampfblase in einen anderen Druckbereich und somit zur Dampfkondensierung. Dabei kommt es zur "Implosion". Die dabei frei werdende Energie beschleunigt unter anderem die gelösten Sauerstoffmoleküle O₂ und schleu dert sie in das umliegende Material.

Am Beispiel des Stoffes Eisen läuf dieser Vorgang so ab, daß das O₂ in das Kristallgitter eindringt und zur heftigen und schnellen Oxydation führt, also eine Aufoxidierung stattfin det. Dieser Vorgang bleibt nicht auf das Eisen beschränkt, sondern erreicht auch diejenigen Stoffe, die in der Suspension vorliegen und mit O₂ reagieren.

Der gleichzeitige hydromechanische Bewegungsablauf schleu dert auf Grund der hohen turbulierenden Geschwindigkeiten die Inhaltsstoffe der Suspension in sich ständig wechselnde Rich tungen. Die dabei wirkenden wechselnden Beschleunigungskräfte wirken auf die Teilchen (innere Energie).

Üblicherweise liegen die Teilchen als Mischteilchen vor; ver einfacht dargestellt aus Organik und Anorganik, die miteinan der verklammert bzw. verklebt sind. Beide Stoffe haben unter schiedliche Dichte (ρ).

Daraus läßt sich ableiten, daß jedes Stoffteil seinen eigenen Energieinhalt haben muß.

Die Grundgleichungen hierzu sind:

P=m b
A=P s

A=Energieinhalt
P=Kraft
m=Masse
s=Weg
b=Beschleunigung
v=Geschwindigkeit

G=Gewicht
V=Volumen
g=Erdbeschleunigung
γ=Wichte
ρ=Dichte

Im Wirbeltrenner werden also durch die wechselnde Beschleu nigung der Mischteilchen unterschiedliche Energieinhalte des Mischteilchens vorliegen, deren Größe einen Wert annimmt, der ausreicht, die Verklammerungs- bzw. Verklebungskräfte auf zuheben, so daß die Trennung erfolgt.

Als beeinflußbare Größe ist die Geschwindigkeit "v" anzusehen, die über die Drehzahl des Wirbeltrenners vorgegeben wird.

Gerade im Feinstkornbereich der hydromechanischen Trenntech nologie ist es daher möglich, nach diesen Verfahren eine wirtschaftlich wirkungsvolle Aufbereitung belasteter Schläm me, Böden etc. zu erreichen.

Die Fig. 2 stellt die bevorzugte Ausführung einer Anlage mit zwei Waschstrecken insofern dar, als an den Wäscher 14 und seinen Sammelbehälter 22′ ein Feinsuspensions-Wirbel trenner 30 angeschlossen ist, der in einen zweiten Wäscher 31 einspeist. Dieser zweite Wäscher besteht beispielsweise auch aus einem Hydrozyklon und einem Aufstromklassierer und unter ihm ist eine Rutsche 32 zur Abführung von Feinsand angeordnet.

Während die Leitung 21′ nach Fig. 2 in den Sammelbehälter 22′ gerichtet ist, der oben zur Atmosphäre offen ist, führt die Ausgangsleitung 33 aus dem Wäscher 31 in einen zweiten Sammelbehälter 34, der auch oben offen ist und von welchem gemäß Fig. 2 die Rückführleitung 11 mit dem regelbaren Spül- Wirbeltrenner 29 ausgeht. In der Art der Fig. 2 ist auch eine mehrstufige Anordnung möglich, wobei dann die Leitung 24 beispielsweise zum Klärwerk immer stärker gereinigte Suspension enthält. Die zweistufige Ausführung ist aber bevor zugt.

In den Fig. 1 und 2 sind die Wirbeltrenner 13, 29 bzw. 30 mit Antriebsmotoren 35, 36, 37 versehen, von denen nur die Drehzahl des Antriebsmotors 37 stufenlos regelbar ist, während die Antriebsmotoren 35, 36 mit gleicher Leistung angetrieben werden. Die Wirbeltrenner sind im übrigen gleich ausgeführt, wobei eine vorteilhafte Ausführung noch anhand der Fig. 3 erläutert wird.

Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, daß die Zuführungsleitung 19 für Waschwasser an einer Quelle 38 für Waschwasser liegt. Hierbei kann es sich um geklärtes Abwas ser handeln. In der Zuführungsleitung 19 sind die beschrie benen Einrichtungen 20, 25 und 51 enthalten.

Bevorzugt wird, daß das Waschwasser in den ersten Wäscher 14 eingeführt wird.

Bei gleichem Antrieb der Wirbeltrenner 13 und 30 übernimmt entsprechend der oben angegebenen Zusammenhänge der Wirbel trenner 30 eine größere Fördermenge, da sein Vordruck ent sprechender Höhe h₂=39 geringer bemessen ist als der Vor druck h₁=15 der ersten Waschstrecke. Die Höhe h₂ in Ver bindung h₁ ist dabei so gewählt, daß die zugeführte Wasch wassermenge aufgenommen und mitgefördert wird.

Die eingezeichnete Höhe h′₂ zeigt, daß sich der Flüssigkeits spiegel im Behälter 22′ ändern kann, wenn sich dieses aus der Zuflußmenge ergibt, wobei sich dann aber entsprechend die Förderleistung des nachgeschalteten Wirbeltrenners 30 automatisch anpaßt.

Der Sammelbehälter 22′ der ersten Waschstrecke bildet in Fig. 2 den Vorlaufbehälter für die zweite Waschstrecke. Dadurch, daß die Behälter 8, 22′ offen sind, kann sich der Flüssigkeitsspiegel bei einer Belastungsänderung der Anlage in ausreichendem Maße anpassen, wobei sich dann durch den Be trieb der nachgeschalteten Wirbeltrenner 13 und 30 wiederum eine Einpendelung durch die sich einstellende Mengenänderung in der Förderleitung 12 - hervorgerufen durch eine Dichte änderung der Suspension - ergibt. Dadurch verändert sich die Höhe h₂ nach h′₂ und der Wirbeltrenner 30 verändert seine Förderleistung.

Die Fig. 2 läßt zugleich die räumliche Zuordnung der Teile erkennen, wie sie bei der Anlagenausführung bevorzugt wird und oben beschrieben ist.

Der Wirbeltrenner 41 in Fig. 3 hat ein Gehäuse 42. Dieses ist am Boden mit einem Einlaufstutzen 43 und mit einem seitli chen Austrittsrohrstutzen 44 versehen, die in den jeweiligen Förderleitungen 12 und 30 und entsprechend auch in der Rück führleitung 11 angeordnet sind.

An einer Gehäusedeckplatte 45 ist mit einer Achse 46 der Rotor 47 hängend angeordnet. Er erstreckt sich etwa über ein Drittel der Höhe des Gehäuses 42 nach unten und besteht aus einem Rad mit radial angeordneten Flügeln, deren oberer Rand an einer Platte 48 festgelegt ist, die drehbar in der Deckplatte 45 gelagert ist.

Der Rohrstutzen 44 befindet sich mit einem Abstand 49 unter halb der unteren Ebene des Rotors 47.

Die Achse 46 ist mit einem Antriebsmotor 50 auf dem Rotorge häuse verbunden.

Claims

1. Verfahren zur Aufbereitung von Schadstoff-belasteten, ins besondere stichfesten Sedimenten aus Abwasserkanälen und deren Einrichtungen sowie von artverwandten Stoffen, zum Beispiel Straßenkehricht oder verunreinigten Böden, Schlick und Schlämmen, in aufspülbarer Konsistenz mit Grobfilte rung am Eingang und Spülung einer Suspension, dadurch ge kennzeichnet, daß für die Suspension ein geschlossener Kreislauf unter atmosphärischen Druckbedingungen mit selbst regelndem Druckhöhenausgleich für Fördervorrichtungen, Puffer- und Regelzonen unter Einbeziehung der Grobfilte rung am Eingang vorgesehen ist und in den Kreislauf bei kontinuierlichem Spülvorgang kontinuierlich Waschwasser zugeführt, aus der Abführungsstufe Spülflüssigkeit zum Eingang des Aufbereitungsgutes bei der Einschüttung in ei nen Grobfilter zurückgeführt wird und wenigstens eine ge trennte Fraktion von Grobstoffen gewonnen wird sowie aus dem Suspensionskreislauf des wesentlichen Anteils von Spülflüssigkeit überschüssiges Spülwasser einer Nachbe handlung, zum Beispiel einem Kärwerk zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regel- und Pufferzone im Bereich der Zuführung stichfester Sedimente durch deren Aufspülung gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit mehreren Waschstu fen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stufe mit einer Fördervorrichtung und einem dieser zugeordneten Vordruck zur Speisung des Wäschers versehen ist und der Vordruck an Verunreinigungen anpaßbar ist und daß die Fördervor richtungen für gleiche Antriebsleistung ausgeführt sind und nur eine Veränderung der Spülflüssigkeitsrückführung aus der Endstufe vorgesehen ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Spülflüssigkeitsrückführung zur Herstellung eines Mengenausgleichs zwischen Waschwassereinführung und Spülflüssigkeitsausgabe gesteuert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß als Fördervorrichtungen Wirbeltrenner verwendet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß eine mehrstufige Aufbereitung vorgese hen ist und die hintereinander angeordneten Stufen mit gleicher Leistung betrieben werden, aber in Abhängigkeit von der Waschwassereinführung in nachfolgenden Stufen ein entsprechend geringerer Vordruck vorgesehen ist, und daß die Steuerung der Spülflüssigkeitsrückführung am Ausgang eines Sammelbehälters der letzten Stufe vorgese hen ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Waschwasser in die erste Stufe eingeführt wird.

8. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit wenigstens einem Spülschüttbehäl ter, einem nachgeschalteten Spannwellenfilter, Förder vorrichtungen, Wäschern, insbesondere Hydrozyklon und Aufstromklassierer, dadurch gekennzeichnet, daß wenig stens eine Waschstrecke einen Vorlaufbehälter (8), einen Wäscher (14, 31) mit einem Ausgang (17) für die Abfüh rung von Verunreinigungen, eine diese verbindende För derleitung (12) mit einer Fördervorrichtung (13, 30) und einen Sammelbehälter (22, 22′, 34) aufweist und ein in Abhängigkeit von einem Verunreinigungsgrad der eingege benen Stoffe anpaßbarer Vordruck für die Fördervorrich tung (13, 30) vorgesehen und eine Waschwasser-Zufüh rungsleitung (19) an den Wäscher angeschlossen ist und ferner als Regeleinrichtung eine Rückspeisung von dem Ausgang der Waschstrecke in den Eingang der Anlage mit einer Rückführungsleitung (11) mit einer regelbaren Spül-Fördervorrichtung (29) als Fördereinrichtung für Spül-Flüssigkeit parallel zu einer Flüssigkeitsleitung (24) zur Abführung einer Spülflüssigkeit zu einem Klär werk sowie ein drehzahlregelbarer Antrieb dieser Spül- Fördervorrichtung (29) mit einer Überwachung (27) für den Durchsatz der Waschwasser-Zuführungsleitung (19) vorgesehen ist.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Fördervorrichtung (13, 30) und Spül-Einrichtung (29) Wirbeltrenner angeordnet sind, die unterhalb des Flüs sigkeitsspiegels (16) des unter atmosphärischem Druck stehenden Vorlaufbehälters angeordnet sind, wobei auch die Spül-Fördervorrichtung unterhalb des Flüssigkeits spiegels des letzten Sammelbehälters vorgesehen ist und die Wirbeltrenner (13, 30) räumlich tiefer als der nach geschaltete Wäscher (14, 31) vorgesehen sind.

10. Anlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang der Anlage ein Spülschüttbehälter (2) in seiner Neigung einstellbar angeordnet ist.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, daß wenigstens zwei Waschstrecken hinte reinander angeordnet sind und der durch die räumlich tiefere Anordnung der Wirbeltrenner eingestellte Vor druck für Waschstrecken hinter der Waschwasserzuführung geringer gehalten ist als der Vordruck in der ersten Stufe.

12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlaufbehälter einer nachgeordneten Waschstrecke vom Sammelbehälter (22′) der davor vorgesehenen Waschstrecke gebildet ist.

13. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die Größenordnung des Vordruckes (39) für Waschstrecken hinter der Waschwasserzuführung (19) in Abhängigkeit von der Menge des zugeführten Waschwas sers gewählt ist.

14. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch ge kennzeichnet, daß der Wirbeltrenner (13) in der Förder leitung der ersten Waschstrecke räumlich tiefer angeord net ist als die Wirbeltrenner (30) nachgeschalteter Waschstrecken und daß die Sammelbehälter (22′, 34) der Waschstrecken in gleicher Höhe vorgesehen sind.

15. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch ge kennzeichnet, daß die Wäscher jeweils aus einem Hydro zyklon und einem Aufstromklassierer bestehen.

16. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekenn zeichnet, daß alle Wirbeltrenner gleich ausgeführt und die Wirbeltrenner in den Waschstrecken mit gleich fest gelegter Leistung angetrieben sind, wobei aus den Wäschern (14, 31) der hintereinander vorgesehenen Waschstrecken zunehmend feinere Materialien abführbar sind.

17. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 16, in welcher Wirbeltrenner einen Rotor mit einer Achse auf einer Platte haben, welche in einer Gehäuseöffnung gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (47) hängend in einer Rohrleitung angeordnet ist, die einen Eingangs anschluß (43) im unteren Teil gegenüber der hängend an geordneten Rotorachse (46) aufweist, und daß ein seit licher Austritt (44) vorgesehen ist.

18. Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die mit ihrem einen Rand mit der Platte verbundenen Flügel, die im wesentlichen radial gerichtet sind, sich im Gehäu se des Wirbeltrenners innerhalb der Förderleitung nur in seinen oberen Bereich erstrecken, wobei der Rotor auch mit Abstand oberhalb des den seitlichen Austritt bildenden Rohrstutzens am Wirbeltrenner-Gehäuse angeordnet ist.

19. Anlage nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Rotor im wesentlichen in dem oberen Drittel des Wirbeltrenner-Gehäuses befindet, jedoch einen klei neren Durchmesser als dieses Gehäuse hat.