DE4104483A1 - Verfahren zum betreiben einer schneckenzentrifuge und zentrifuge hierfuer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Schneckenzentrifuge zur Trennung von Feststoff-Flüssig­ keitsgemischen, insbesondere zur Eindickung von Dünn­ schlamm, wobei in den eingedickten Schlamm in einen vor den Feststoffaustragsöffnungen des Zentrifugentrommelman­ tels gelegenen Bereich ein gasförmiges Druckmedium einge­ blasen wird.

Außerdem betrifft die Erfindung eine Schneckenzentrifuge zur Trennung von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen, insbe­ sondere zur Eindickung von Dünnschlamm, mit einem drehbar gelagerten Trommelmantel und einer darin mit abweichender Drehzahl rotierenden Förderschnecke, und mit axialem Schlammzulauf, Ablauf des Zentrats und Austrag des einge­ dickten Schlamms, sowie mit einer Zuführung eines gasför­ migen Druckmediums in den eingedickten Schlamm in einen vor den Feststoffaustragsöffnungen des Trommelmantels ge­ legenen Bereich.

Eine derartige Schneckenzentrifuge und ein derartiges Be­ triebsverfahren sind aus der DE-OS 39 21 328 bekannt. Dort ist beschrieben, daß das Austragen des eingedickten Schlammes aus Schneckenzentrifugen besonders dann, wenn die auszutragenden Feststoffe weich sind und eine ver­ hältnismäßig geringe Viskosität aufweisen, erhebliche Schwierigkeiten bereiten kann, weil der weiche einge­ dickte Schlamm in unerwünschter Weise zwischen der För­ derschneckenwendel und der Innenwandung des konischen Trommelmantelteils in den Klärteil der Schneckenzentri­ fuge zurückfließen kann. Zur Erleichterung des Dick­ schlammaustrages ist daher bereits vorgeschlagen worden, in den Dickstoff im Austragsbereich der Zentrifuge ein Druckmedium wie z. B. Druckluft einzuführen, welches den Dickstoff auflockern soll. Die Feststoffaustragsmenge so­ wie der Eindickgrad des Schlammes werden während des Zen­ trifugenbetriebs durch Änderung der Differenzdrehzahl zwischen Trommelmantel und Förderschnecke der Zentrifuge eingestellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schneckenzentrifuge zur Trennung von Feststoff-Flüssig­ keitsgemischen, insbesondere zur Eindickung von Dünn­ schlamm, einen sicheren unabhängigen zweiten Einstellpa­ rameter zur Regulierung des gewünschten Eindickgrades des Feststoffaustrages aus der Zentrifuge zu gewährleisten, ohne die für die beste Klärung des Zentrats optimal ein­ gestellte Differenzdrehzahl zwischen Trommelmantel und Förderschnecke verändern zu müssen.

Diese Aufgabe wird betriebsverfahrensmäßig mit den Maß­ nahmen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 und vor­ richtungsmäßig mit den Maßnahmen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 4 gelöst.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß wenn das gas­ förmige Druckmedium nicht kontinuierlich, sondern in zeitlich aufeinanderfolgenden Druckstößen mit einer be­ stimmten Impulsfrequenz in den eingedickten Schlamm ein­ gebracht wird, es gelingt, den Dickschlamm besonders wir­ kungsvoll aus der Schneckenzentrifuge auszutragen, auch wenn die auszutragenden Feststoffe weich sind und von den Schneckenwendeln der Förderschnecke allein nur mit Schwierigkeiten bzw. gar nicht mehr transportiert werden können. Denn das mit einem Druckstoß unter Überdruck ein­ gepreßte gasförmige Druckmedium, z. B. Druckluft, Inert­ gas, Wasserdampf etc. expandiert schlagartig im einge­ dickten Feststoff und verringert dessen mittlere Dichte, wodurch der Feststoff in ähnlicher Weise wie bei einer Pfropfenförderung in Richtung zu den Feststoffaustrags­ öffnungen des Trommelmantels radial nach innen geschoben und aus den Öffnungen hinausgeschleudert wird.

Menge und Eindickgrad der aus der Schneckenzentrifuge auszutragenden Feststoffe können unabhängig von der für die beste Zentratklärung bzw. für den jeweiligen Schlamm­ typ als optimal eingestellten Differenzdrehzahl zwischen Trommelmantel und Förderschnecke allein mit Hilfe der Im­ pulsfrequenz und/oder Druckhöhe bzw. Menge der Druckmediumstöße während des Zentrifugenbetriebs einge­ stellt werden, wodurch kostspielige Regelgetriebe und komplizierte Differenzdrehzahlregelungen entfallen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, beispielsweise bei Überschreitung bzw. Unterschreitung bestimmter Grenzen, zusätzlich zur Regelung der Druckmediumstöße auch noch die Differenzdrehzahl zwischen Trommelmantel und Förder­ schnecke der Zentrifuge zu regeln.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung wird der im Schlammzulauf zur Zentrifuge enthaltene Feststoffdurch­ satz (Feststoffgehalt bzw. Trockenstoffgehalt TS pro Zeiteinheit z. B. in kg TS/h) gemessen, und die Impuls­ frequenz der Druckmediumstöße wird mit steigendem Fest­ stoffdurchsatz erhöht, und umgekehrt. Die in den auszu­ tragenden Dickschlamm einzubringende Druckmediummenge kann z. B. durch Verkürzung der Pausen zwischen aufeinan­ derfolgenden Druckstößen, durch Verlängerung der Zeit­ dauer der einzelnen Druckstöße und/oder auch durch Erhö­ hung des Druckmediumdruckes erhöht werden.

Überraschenderweise hat sich auch herausgestellt, daß durch den erfindungsgemäßen Regeleingriff auf die Impuls­ frequenz bzw. Druckhöhe der in den auszutragenden Fest­ stoff eingepreßten Druckmediumstöße der Feststoffgehalt des Feststoffaustrages und/oder des Zentrates annähernd konstant gehalten werden kann, obwohl der Feststoffgehalt des Schlammzulaufs zur Zentrifuge schwankt.

Eine für den erfindungsgemäßen Schneckenzentrifugenbe­ trieb geeignete Zentrifuge ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuführungsleitung des gasförmigen Druckmediums zur Einleitung der Druckmediumstöße ein Stellorgan, z. B. Regelventil mit Impulsfrequenzgeber angeordnet ist, wel­ cher über Signalleitungen und über eine Regeleinrichtung mit einer Meßeinrichtung zur Messung des im Schlammzulauf enthaltenen Feststoffdurchsatzes (z. B. kg TS/h) in Wirk­ verbindung steht.

Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand des in der Zeichnung schematisch darge­ stellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt schematisch eine Vollmantel-Schnecken­ zentrifuge mit einem zylindrischen und konischen dreh­ bar gelagerten und mit einem Drehantrieb verbundenen Trommelmantel (10), in welchem mit einer Differenzdreh­ zahl eine den eingedickten Feststoff (11) in der Zeich­ nung von links nach rechts transportierende Förder­ schnecke (12) mit am Schneckentragkörper befestigten Schneckenwendeln (13) rotiert. Die Schneckenzentrifuge hat einen axialen Schlammzulauf (14), einen Ablauf (15) des Zentrats und einen Austrag (16) des in der Zentrifuge eingedickten Schlamms. In der Zentrifuge wird Dünnschlamm (14) mit einem TS-Gehalt von z. B. 0,5 bis 1,5%, z. B. mit Mikroorganismen versetzter Überschußschlamm aus der biologischen Reinigungsstufe einer Abwasser-Kläranlage, zum Dickstoff (16) mit einem TS-Gehalt von z. B. 5 bis 10% eingedickt. Der eingedickte Schlamm (16) wird anschlie­ ßend zu einem Schlammfaulbehälter gefördert. An der gegenüberliegenden Seite der Zentrifuge wird das Zentrat (15) mit einem TS-Gehalt von z. B. 0,1% abgezogen.

Im konischen Teil des Trommelmantels (10) wird in den eingedickten Schlamm (11) in einen vor den Feststoffaus­ tragsöffnungen (17) gelegenen Bereich über Zuführungslei­ tungen (18, 19) ein gasförmiges Druckmedium (20), z. B. Druckluft in zeitlich aufeinanderfolgenden Druckstößen eingeblasen. Im zeichnerischen Ausführungsbeispiel mündet die Druckluftzuführungsleitung (18) direkt in den Fest­ stoff (11) hinein, der den Ringraum zwischen dem Trag­ körper der Förderschnecke (12) und dem konischen Teil des Trommelmantels (10) völlig ausfüllt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, wie durch die Druckluftzuführungsleitung (19) angezeigt, das Druckmedium über im Schneckentragkör­ per bzw. in den Schneckenwendeln angeordnete Düsen in den Feststoff (11) einzubringen. Die mit einem Druckstoß unter Überdruck eingepreßte Druckluft (20) expandiert schlagartig bzw. explosionsartig im eingedickten Fest­ stoff (11), wodurch dieser in Richtung zu den Feststoff­ austragsöffnungen (17) geschoben und aus diesen Öffnungen hinausgeschleudert wird. Dadurch wird der Feststofftrans­ port des relativ weichen Feststoffs (11) im Trommelmantel (10) erleichtert oder gar erst ermöglicht, und zwar ohne in regelungstechnisch aufwendiger Weise die einmal auf den Schlammtyp (14) eingestellte Differenzdrehzahl zwi­ schen Trommelmantel (10) und Förderschnecke (12) ändern zu müssen. Im Feststoff etwa enthaltene Schwerstoffparti­ kel oder Grobstoffe werden im Mantelkonus von der Förder­ schnecke nach innen transportiert und an den Feststoff­ austragsöffnungen (17) ausgeworfen.

Zur Regelung bzw. Steuerung des Feststoffaustrags aus der Zentrifuge wird der im Schlammzulauf (14) zur Zentrifuge enthaltene Feststoffdurchsatz (z. B. in kg TS/h) gemessen und die Impulsfrequenz der Druckstöße der zugeführten Druckluft (20), z. B. 1 bis 300 Impulse pro Minute, wird mit steigendem Feststoffdurchsatz erhöht, und umgekehrt. Das heißt, die Erhöhung der Impulsfrequenz der Druckluft­ stöße erfolgt proportional, gegebenenfalls linear propor­ tional zum gemessenen Feststoffdurchsatz durch die Zen­ trifuge. Technisch realisiert werden die Druckluftstöße z. B. dadurch, daß in der Druckluftleitung (20) mit Luft­ kompressor (21) und Druckluftspeicher (22) ein Stellorgan (23), insbesondere ein Regelventil mit Impulsfrequenzge­ ber angeordnet ist, das bzw. der über Signalleitungen (24, 25, 26, 27) und über eine Regeleinrichtung (28) mit einer Meßeinrichtung zur Messung des im Schlammzulauf (14) enthaltenen Feststoffdurchsatzes in Wirkverbindung steht. Dabei weist diese Meßeinrichtung eine Volumen­ strommessung (29) (m³/h) und eine Dichtemessung 30 (kg/m³) des Schlammzulaufs (14) sowie einen Mikroprozes­ sor (31) mit Multipliziereinheit auf.

Der Feststoffaustrag aus der Zentrifuge kann gesteigert werden durch Erhöhung der Impulsfrequenz der über das Regelventil und über die Leitung (20) in den Feststoff (11) eingebrachten Druckluftstöße, z. B. durch Verkürzung der Zeitpausen zwischen den aufeinanderfolgenden Druck­ stößen, Verlängerung der Zeitdauer der einzelnen Stöße, und/oder auch durch eine Erhöhung des Gasdruckes, und um­ gekehrt. Die Druckluft wird im Druckluftspeicher (22) mit einem Druck von z. B. 10 bis 15 bar bereitgehalten.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß durch die erfindungsgemäße Regelung bzw. Steuerung der durch die Druckluftzuführungsleitung (20) zugeführten Druck­ luftstöße nicht nur die Menge und/oder der Eindickgrad des Feststoffaustrages (16) gesteuert werden können, son­ dern daß dadurch auch der Feststoffgehalt des Feststoff­ austrags (16) und/oder des Zentrats (15) annähernd kon­ stant gehalten werden kann, auch wenn der Feststoffgehalt im Schlammzulauf (14) schwankt. Durch die erfindungsge­ mäße Feststoffaustragssteuerung bei einer Schneckenzen­ trifuge gelingt es auch, den Feststoffaustrag (16) so zu steuern, daß dieser pumpbar bleibt und z. B. mittels Exzenterschneckenpumpe zu einem Schlammfaulbehälter ge­ pumpt werden kann. Es besteht auch die Möglichkeit, als gasförmiges Druckmedium (20) Heißgas, Heißdampf etc. ein­ zusetzen, wodurch der TS-Gehalt des Feststoffaustrags (16) noch weiter erhöht werden kann.

Es besteht auch die Möglichkeit, den auszutragenden Fest­ stoff (11) mittels der Druckluftstöße nach dem Mammutpum­ pen- bzw. Luftheberprinzip über in der Zeichnung nicht dargestellte radiale Kanäle radial von außen nach innen zum Zentrum der Zentrifuge zu drücken und über einen in der Rotorachse angeordneten Kanal zentrisch aus der Zen­ trifuge herauszufördern bzw. herauszupumpen.

Claims (6)

1. Verfahren zum Betreiben einer Schneckenzentrifuge zur Trennung von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen, insbesondere zur Eindickung von Dünnschlamm, wobei in den eingedickten Schlamm in einen vor den Fest­ stoffaustragsöffnungen des Zentrifugentrommelmantels gelegenen Bereich ein gasförmiges Druckmedium einge­ blasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das gasför­ mige Druckmedium (20) in zeitlich aufeinanderfolgen­ den Druckstößen in den eingedickten Schlamm (11) eingebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Schlammzulauf (14) zur Zentrifuge enthal­ tene Feststoffdurchsatz gemessen wird und daß die Impulsfrequenz der Druckmediumstöße mit steigendem Feststoffdurchsatz erhöht wird, und umgekehrt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Regeleingriff auf die Impulsfrequenz bzw. Druckhöhe der Druckmediumstöße, die in den aus der Zentrifuge auszutragenden Feststoff (11) einge­ preßt werden, der Feststoffgehalt des Feststoffaus­ trags (16) und/oder des Zentrats (15) konstant gere­ gelt wird.

4. Schneckenzentrifuge zur Trennung von Feststoff-Flüs­ sigkeitsgemischen, insbesondere zur Eindickung von Dünnschlamm, mit einem drehbar gelagerten Trommel­ mantel (10) und einer darin mit abweichender Dreh­ zahl rotierenden Förderschnecke (12), und mit axia­ lem Schlammzulauf (14), Ablauf (15) des Zentrats und Austrag (16) des eingedickten Schlamms, sowie mit einer Zuführung (20) eines gasförmigen Druckmediums in den eingedickten Schlamm (11) in einen vor den Feststoffaustragsöffnungen (17) des Trommelmantels gelegenen Bereich, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuführungsleitung (20) des gasförmigen Druckme­ diums ein Stellorgan (23) angeordnet ist, das über Signalleitungen (24, 25, 26, 27) und über eine Regeleinrichtung (28) mit einer Meßeinrichtung (29, 30) zur Messung des im Schlammzulauf (14) enthalte­ nen Feststoffdurchsatzes in Wirkverbindung steht.

5. Schneckenzentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßeinrichtung zur Messung des Feststoffdurchsatzes eine Volumenstrom- und Dichte­ messung (29, 30) des Schlammzulaufs (14) sowie einen Mikroprozessor (31) mit Multipliziereinheit auf­ weist.

6. Schneckenzentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das in der Zuführungsleitung (20) des gasförmigen Druckmediums angeordnete Stellorgan (23) bzw. Menge und/oder Eindickgrad des Feststoffaus­ trags (16) unabhängig von der Differenzdrehzahl zwi­ schen Trommelmantel (10) und Förderschnecke (12) steuerbar sind.