DE3732008C2

DE3732008C2 -

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Publication number: DE3732008C2
Application number: DE19873732008
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl.-Ing. 2000 Hamburg De Kupczik
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-09-23
Filing date: 1987-09-23
Publication date: 1991-04-04
Also published as: DE3732008A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Anlage zur Aufbereitung in mehreren Waschstufen von schadstoff-belasteten, insbesondere stichfesten Sedimenten aus Abwasserkanälen und deren Einrichtungen sowie von artverwandten Stoffen, zum Beispiel Straßenkehricht oder verunreinigten Böden, Schlick und Schlämmen, in aufspülbarer Konsistenz mit Grobfilterung am Eingang und Spülung einer Suspension, die im Kreislauf unter atmosphärischen Bedingungen zurückgeführt ist, wobei Puffer- und Regelzonen unter Einbeziehung der Grobfilterung am Eingang vorgesehen sind und in den Kreislauf Waschwasser zugeführt sowie aus der Abführungsstufe Spülflüssigkeit zurückgeführt und wenigstens eine getrennte Fraktion von Grobstoffen gewonnen sowie aus dem Suspensionskreislauf des wesentlichen Anteils von Spülflüssigkeit überschüssiges Spülwasser abgeführt wird.

Ferner betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens, mit wenigstens einem Spülschüttbehälter, einem nachgeschalteten Spannwellenfilter, Vorlaufbehälter, Fördervorrichtungen und Wäschern sowie einer Frischwasserzuführung.

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 bereits beim Durchgang durch Förderleitungen herbeiführt, wobei zur Abführung von separierten Bestandteilen Hydrozyklone mit nachgeschalteten Aufstromklassierern vorgesehen 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 wesentlichen 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.

Die DE-OS 34 44 329 bezweckt anhand eines Verfahrens zur Aufbereitung von Schlämmen und Abwässern bzw. einer Anlage zur Durchführung eines solchen Verfahrens mit Schleuderabscheidern, wie Hydrozyklonen und auch Aufstromklassierern, daß feste Bestandteile in vereinfachter Weise entweder weiterverarbeitet werden können oder aber auch als chemische Konzentration von Stoffen auswertbar sind. Dabei ist fortwährende Aufwirbelung vorgesehen und in der Aufbereitung eine Grobteilung zur Abführung von Grobstoffen und im Anschluß daran eine besondere Wirbelabscheidung, aber eine insbesondere energieaufwendige Steuerung im Zusammenhang mit Regelungen vorgeschaltet.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aufbereitung von schadstoff-belasteten, insbesondere stichfesten Sedimenten aus Abwasserkanälen und deren Einrichtungen sowie von artverwandten Stoffen, zum Beispiel Straßenkehricht oder verunreinigten Böden, Schlick und Schlämmen und auch eine damit arbeitende Anlage zu schaffen, welche sich frei von aufwendigen Regelungen und dadurch bedingten Einschnürungen automatisch an den jeweiligen Zustand des eingegebenen Materials anpaßt und in wahlweise ein- oder mehrstufiger Ausführung eine wirkungsvolle Aufbereitung erreicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zufuhr an Kreislaufwasser über die Leitung über die in der Endstufe vorhandene Fördervorrichtung erfolgt und in Abhängigkeit von der Frischwasseraufgabe über die Leitung sich eine bestimmte Druckhöhe zwischen der Fördervorrichtung und der Waschstufe automatisch selbst einstellt.

Dadurch wird erreicht, daß ein Feed-back-Prinzip eingeführt wird, das den Einsatz von Regelungseinschnürungen längs der Durchgangsstrecke einer Anlage vermeidet, wobei aber durch die eingeführten Puffer- und Regelzonen eine selbsttätige Anpassung unter den atmosphärischen Druckbedingungen ermöglicht wird. Hierin liegen wesentliche Vorteile in der Auswertung, wobei zu berücksichtigen ist, daß es bei der Aufbereitung darauf ankommt, eine Förderung im Sinne einer bestimmten Druckhöhe herbeizuführen.

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 liegt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung darin, daß bei Anordnung mehrerer Waschstufen sich zur Speisung der Wäscher bestimmte Vordrücke einstellen, die sich an den ändernden Flüssigkeitsspiegel in den Sammelbehältern und den Verunreinigungen des Waschwassers anpassen. Dieses steht im Zusammenhang damit, daß jede Stufe mit einer Fördervorrichtung und einem dieser zugeordneten Vordruck zur Speisung des Wäschers versehen und der Vordruck an Verunreinigungen anpaßbar und die Fördervorrichtungen für gleiche Antriebsleistung ausgeführt sind. Die Regelung wird durch eine Veränderung der Spülflüssigkeitsrückführung aus der Endstufe durchgeführt.

Besonders bevorzugt wird dabei, daß die hintereinander angeordneten Waschstufen mit gleicher Leistung betrieben werden, jedoch die nachfolgenden Waschstufen außer der ersten einen den räumlichen Verhältnissen entsprechenden geringeren Vordruck benötigen. Hierdurch wird die Spülflüssigkeitsrückführung zur Herstellung eines Mengenausgleichs zwischen Waschwassereinführung und Spülflüssigkeitsausgabe gesteuert.

Unter diesem Gesichtspunkt liegt eine zweckmäßige Ausgestaltung darin, daß das Kreislaufwasser über Leitung so gesteuert wird, daß sich ein Mengenausgleich zwischen Frischwasseraufgabe über Leitung und dem Abwasser über Leitung einstellt.

Überraschend ist es dabei möglich, ohne einen umfangreichen 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 unter Abführung einer ausreichenden Menge für Nachreinigung gewährleistet, wobei insbesondere Spülflüssigkeit mit Organikanteil abgeführt und Spülflüssigkeit mit Mineralikanteil im Kreislauf zurückgeführt wird. Dadurch werden in normalen Regelungsvorgängen erforderliche Einschnürungen und Einschränkungen von Durchschnittsquerschnitten vermieden, die zu einem Zusammenbruch des Arbeitsablaufes in einer derartigen zugrundeliegenden 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=Q h 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 Verunreinigung. 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.

Dabei liegt die bevorzugte Ausführungsform darin, daß eine Steuerung des Kreislaufwassers am Ausgang des Sammelbehälters der letzten Waschstufe vorgesehen ist.

Unter diesem Gesichtspunkt wird bevorzugt, daß Frischwasser in die erste Waschstufe eingeführt wird. Zweckmäßig werden dabei Förder- und Trennvorrichtungen als Wirbeltrenner zur Trennung von anorganischen und organischen Bestandteilen verwendet. Das ist unter obigen Gesichtspunkten schon eine sehr günstige Ausgestaltung. Fördervorrichtungen als Wirbeltrenner haben den Vorteil, daß die erwähnten Trennwirkungen bereits beim Durchgang des Materials, insbesondere durch Kavitation herbeigeführt werden. Darauf wird noch unten Bezug genommen.

Insofern ist die nach obigen Gesichtspunkten bezeichnete Anlage dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorlaufbehälter tiefer als ein nachgeordneter Wäscher angeordnet ist, und von Verunreinigungen weitgehend entlastete Suspension aus dem Wäscher in einen Sammelbehälter geführt ist, dessen Überlauf verbrauchtes Waschwasser abführt, aus welchem eine Rückführleitung zu dem Spülschüttbehälter über eine regelbare Spülfördervorrichtung geführt ist, wobei eine Fördervorrichtung zwischen dem Vorlaufbehälter und dem Wäscher tiefer als die regelbare Spülfördervorrichtung angeordnet 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 Kavitation und der Einführung hydromechanischer Bewegungsabläufe haben, wie sie hinten noch beschrieben werden. Die Fördervorrichtungen sollen zur Annäherung an diese Bedingungen ausgewählt werden.

Bevorzugt wird dabei, daß eine Fördervorrichtung aus einem Eingangssammelbehälter für eine folgende Stufe tiefer als ein Wäscher dieser Stufe angeordnet ist und eine Fördervorrichtung zwischen dem Eingangssammelbehälter und dem Wäscher höher als die Fördervorrichtung der vorhergehenden Stufe vorgesehen ist, wobei die insbesondere zwei Sammelbehälter aufeinanderfolgender Stufen in gleicher Höhe, aber tiefer als der Wäscher wenigstens der ersten Stufe angeordnet sind. Dieses ist im Zusammenhang mit den oben genannten Merkmalen wesentlich. Zu berücksichtigen ist, daß die Fördervorrichtungen, die zweckmäßig Wirbeltrenner sind, in der Förderleitung zum ersten Wäscher räumlich tiefer angeordnet sind als die Fördervorrichtungen nachgeschalteter Waschstrecken, während die Sammelbehälter der Waschstrecken in gleicher Höhe vorgesehen sind.

Zwar wird nicht ausgeschlossen, daß in einer vorteilhaften Ausführungsform die Wäscher jeweils aus einem Hydrozyklon und einem Aufstromklassierer bestehen, bevorzugt wird aber, daß alle Fördervorrichtungen als Wirbeltrenner und gleich ausgeführt sind und die Wirbeltrenner in den Waschstrecken mit gleich festgelegter Leistung betrieben werden, wobei aus den Wäschern der hintereinander vorgesehenen Waschstrecken zunehmend feinere Materialien abführbar sind.

Durch die Verwendung von Wirbeltrennern werden mit besonderem Vorteil 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 miteinander verklammert und/oder verklebt sind.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Anlage ist dabei die Fördervorrichtung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des Vorlaufbehälters angeordnet, und die anderen Fördervorrichtungen sind in im wesentlichen gleicher Höhe, jedoch unterhalb eines Flüssigkeitsspiegels der Sammel- bzw. Vorlaufbehälter folgender Stufen angeordnet und auch die Spülfördervorrichtung ist unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des letzten Sammelbehälters angeordnet und die Wirbeltrenner sind auch räumlich tiefer als der jeweils nachgeschaltete Wäscher vorgesehen. Hierin liegt eine besonders günstige Ausgestaltung.

Unter diesen 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 Verunreinigungen, eine diese verbindende Förderleitung mit einer Fördervorrichtung und einen Sammelbehälter aufweist und ein in Abhängigkeit von einem Verunreinigungsgrad der eingegebenen Stoffe anpaßbarer Vordruck für die Fördervorrichtung vorgesehen 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.

Dabei wird einbezogen, daß bei einer mehrstufigen Aufbereitung unter obigen Gesichtspunkten die hintereinander angeordneten Stufen mit gleicher Leistung betrieben werden, aber in Abhängigkeit von der Waschwassereinführung in nachfolgenden Stufen ein entsprechend geringerer Vordruck vorgesehen ist. 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 geschlossenen Kreislauf mit Einspeisung und Abgabe.

Zweckmäßig ist dabei am Eingang der Anlage ein Spülschüttbehälter in seiner Neigung einstellbar angeordnet. Ein solcher Spülschüttbehälter ist ein besonderes Merkmal der Anlage.

Einbezogen wird dabei vorteilhaft, daß wenigstens zwei Waschstrecken hintereinander angeordnet sind und der durch die räumlich tiefere Anordnung der Wirbeltrenner eingestellte Vordruck für Waschstrecken hinter der Waschwasserzuführung geringer gehalten ist als der Vordruck in der ersten Stufe. Hierbei werden aber in den nacheinander angeordneten Stufen mit zunehmend geringerem 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 eingegebenen Materials erfolgt am Ausgang eines Sammelbehälters der letzten Stufe.

Insbesondere ist dabei eine mehrstufige Aufbereitung mit hintereinander geschalteten Stufen gleicher Antriebsleistung vorgesehen.

Ein zweckmäßiges Merkmal liegt darin, daß der Vorlaufbehälter einer nachgeordneten Waschstrecke gebildet ist. Einbezogen wird unter diesem Gesichtspunkt, daß die Größenordnung des Vordruckes für Waschstrecken hinter der Waschwasserzuführung in Abhängigkeit von der Menge des zugeführten Waschwassers wählbar ist.

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 in schräge Anordnung gemäß Kippwinkel 3 mit dem Aufbereitungsgut gebracht werden kann, das entsprechend dem Pfeil 4 auf ein Siebfilter 5 fällt und in diesem grob gereinigt 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 Leitung 11 als Rückführ-Leitung gespeist, die sich aus einem Kreislauf der Anlage ergibt und auf die noch später eingegangen wird.

Erkennbar ist vor der Düse ein Bypassventil 9a 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 Ausdruck Grobsuspensions-Wirbeltrenner bezeichnet somit einen Wirbeltrenner 13 einer besonderen Ausführungsform. Dieser Wirbeltrenner dient zugleich als Fördervorrichtung. Der Wäscher 14 besteht beispielsweise aus einem Hydrozyklon und einem Aufstromklassierer, 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 über 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 26 in eine Steuereinrichtung 27. Diese hat einen Ausgang 28, sche matisch dargestellt als Überwachung oder Funktionsverbindung zur Drehzahlregelung eines Wirbeltrenners 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 25 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 9a, 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 9a 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 Grobstoffbehälter 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 das 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 = 1/2 m v²
A = Energieinhalt
P = Kraft
m = Masse
s = Weg
b = Beschleunigung
v = Geschwindigkeit

ρ = m = g
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 durch eine Leitung 40 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 Rückführ-Leitung 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 als Meßgerät 20, Regelventil 25 und Waschwasserpumpe 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 Sammelbehälter 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 führ-Leitung 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.

Bezugszeichenliste

1 Eingang
2 Spül-Schüttbehälter
3 Kippwinkel
4 Pfeil
5 Siebfilter
6 Pfeil
7 Grobstoffbehälter
8 Vorlaufbehälter
9 Düse
9a Bypassventil
10 Pfeil
11 Leitung
12 Förderleitung
13 Wirbeltrenner
14 Wäscher
15 Höhe h₁
16 Flüssigkeitsspiegel
17 Ausgang
18 Rutsche
19 Waschwasser-Zuführungsleitung
20 Meßgerät
21 Leitung
21′ Leitung
22 Sammelbehälter
22′ Sammelbehälter
23 Flüssigkeitsspiegel
24 Leitung
25 Einrichtung
26 Funktionsverbindung
27 Steuereinrichtung
28 Ausgang
29, 30 Wirbeltrenner
31 Wäscher
32 Rutsche
33 Ausgangsleitung
34 Sammelbehälter
35, 36, 37 Antriebsmotoren
38 Quelle
39 Höhe h₂
40 Leitung
41 Wirbeltrenner
42 Gehäuse
43 Einlaufstutzen
44 Austrittsrohrstutzen
45 Gehäusedeckplatte
46 Achse
47 Rotor
48 Platte
49 Abstand
50 Antriebsmotor
51 Waschwasserpumpe
52 -
53 -
54 -
55 -
56 -
57 -
58 -
59 -
60 Steuerleitung

Claims

1. Verfahren zum Betrieb einer Anlage zur Aufbereitung in mehreren Waschstufen von schadstoff-belasteten, insbesondere stichfesten Sedimenten aus Abwasserkanälen und deren Einrichtungen sowie von artverwandten Stoffen, zum Beispiel Straßenkehricht oder verunreinigten Böden, Schlick und Schlämmen, in aufspülbarer Konsistenz mit Grobfilterung am Eingang und Spülung einer Suspension, die im Kreislauf unter atmosphärischen Bedingungen zurückgeführt ist, wobei Puffer- und Regelzonen unter Einbeziehung der Grobfilterung am Eingang vorgesehen sind und in den Kreislauf Waschwasser zugeführt sowie aus der Abführungsstufe Spülflüssigkeit zurückgeführt und wenigstens eine getrennte Fraktion von Grobstoffen gewonnen sowie aus dem Suspensionskreislauf des wesentlichen Anteils von Spülflüssigkeit überschüssiges Spülwasser abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr an Kreislaufwasser über die Leitung (11) über die in der Endstufe vorhandene Fördervorrichtung Wirbeltrenner erfolgt und in Abhängigkeit von der Frischwasseraufgabe über die Leitung (19) sich eine bestimmte Druckhöhe zwischen der Fördervorrichtung und der Waschstufe mit einem Wäscher (14, 31) automatisch selbst einstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung mehrere Waschstufen aufweist, wobei sich zur Speisung der Wäscher (14, 31) bestimmte Vordrücke einstellen, die sich an den ändernden Flüssigkeitsspiegel in den Sammelbehältern (22, 22′, 34) und den Verunreinigungen des Waschwassers anpassen.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hintereinander angeordneten Waschstufen mit gleicher Leistung betrieben werden, jedoch die nachfolgenden Waschstufen außer der ersten einen den räumlichen Verhältnissen entsprechenden geringeren Vordruck benötigen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kreislaufwasser über Leitung (11) so gesteuert wird, daß sich ein Mengenausgleich zwischen Frischwasseraufgabe über Leitung (19) und dem Abwasser über Leitung (24) einstellt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Steuerung des Kreislaufwassers am Ausgang des Sammelbehälters (22, 34) der letzten Waschstufe vorgesehen ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Frischwasser in die erste Waschstufe (22, 22′) eingeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Förder- und Trennvorrichtungen als Wirbeltrenner (13, 30, 29) zur Trennung von anorganischen und organischen Bestandteilen verwendet werden.

8. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit wenigstens einem Spülschüttbehälter (2), einem nachgeschalteten Spannwellenfilter (5), Vorlaufbehälter (8, 22′), Fördervorrichtungen und Wäschern (14, 31), sowie einer Frischwasserzuführung (38, 51), dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorlaufbehälter (8) tiefer als ein nachgeordneter Wäscher (14) angeordnet ist, und von Verunreinigungen weitgehend entlastete Suspension aus dem Wäscher (14) in einen Sammelbehälter (22) geführt ist, dessen Überlauf (Leitung 24) am Flüssigkeitsspiegel (23) verbrauchtes Waschwasser abführt, aus welchem eine Rückführleitung (11) zu dem Spül-Schüttbehälter (2) über eine regelbare Spülfördervorrichtung (29) geführt ist, wobei eine Fördervorrichtung (13) zwischen dem Vorlaufbehälter (8) und dem Wäscher (14) tiefer als die regelbare Spül-Fördervorrichtung (29) angeordnet ist.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fördervorrichtung aus einem Eingangssammelbehälter (22′) für eine folgende Stufe tiefer als ein Wäscher (31) dieser Stufe angeordnet ist und eine Fördervorrichtung (30) zwischen dem Eingangssammelbehälter und dem Wäscher (31) höher als die Fördervorrichtung (13) der vorhergehenden Stufe vorgesehen ist, wobei die, insbesondere zwei Sammelbehälter (22′ und 34) aufeinanderfolgender Stufen in gleicher Höhe, aber tiefer als der Wäscher (14) wenigstens der ersten Stufe angeordnet sind.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördervorrichtung in der Förderleitung (12) zum ersten Wäscher (14) räumlich tiefer angeordnet ist als die Fördervorrichtungen nachgeschalteter Waschstrecken, während die Sammelbehälter (22′, 34) der Waschstrecken in gleicher Höhe vorgesehen sind.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wäscher (14, 31) jeweils aus einem Hydrozyklon und einem Aufstromklassierer bestehen.

12. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß alle Fördervorrichtungen als Wirbeltrenner (13, 29, 30) und gleich ausgeführt sind und die Wirbeltrenner (13, 30) in den Waschstrecken mit gleich festgelegter Leistung betrieben werden, wobei aus den Wäschern (14, 31) der hintereinander vorgesehenen Waschstrecken zunehmend feinere Materialien abführbar sind.

13. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördervorrichtung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels (16) des Vorlaufbehälters (22′) angeordnet ist und die anderen Fördervorrichtungen (13, 30) in im wesentlichen gleicher Höhe, jedoch unterhalb eines Flüssigkeitsspiegels der Sammel- bzw. Vorlaufbehälter (22, 34) folgender Stufen angeordnet sind und auch die Spülfördervorrichtung (29) unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des letzten Sammelbehälters (34) angeordnet ist und die Wirbeltrenner (13, 30) auch räumlich tiefer als der jeweils nachgeschaltete Wäscher (14, 31) vorgesehen sind.

14. Anlage nach Anspruch 8 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang der Anlage ein Spül-Schüttbehälter (2) in seiner Neigung einstellbar angeordnet ist.