DE4138469A1 - Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines klaergeraets - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines Klärgeräts nach dem Oberbegriff der An­ sprüche 1 und 8.

Klärgeräte dienen der Voreindickung einer Suspension für einen nachfolgenden Verarbeitungsprozeß, z. B. für ein Trenngerät, insbesondere eine Filterpresse. Ein Problem dieser Filterpressen besteht in ihrer diskontinuierlichen Arbeitsweise. Diese führt zu mehr oder weniger großen Schwankungen des Spiegels im Klärbecken des Klärgeräts. Um diese Spiegelschwankungen möglichst gering zu halten, haben herkömmliche Klärgeräte ein Klärbecken mit einer sehr gro­ ßen Grundfläche und einem gezackten Rand, so daß der Über­ laufstrom mit einem abgesenkten Spiegel geringer ist. Der Nachteil dieser Geräte liegt in einem hohen Platzbedarf und in hohen Anschaffungskosten begründet.

Andererseits sind kleinere und sehr effiziente Klärgeräte auf dem Markt erhältlich, die einen größeren Stapel paral­ lel zueinander ausgerichteter, geneigter Bleche aufweisen, an denen in kürzerer Zeit eine Sedimentation eintritt. Der­ artige Klärgeräte sind gegen Spiegelschwankungen besonders empfindlich, weil ein geringerer Suspensionsspiegel in dem Klärgerät die Klärleistung des Klärgeräts stark herabsetzt. Dies ist der Fall, wenn dem kontinuierlich gespeisten Klär­ gerät ein diskontinuierlich arbeitendes Trenngerät, z. B. eine Filterpresse, nachgeordnet ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines Klär­ geräts bereitzustellen, die eine effiziente Klärung und Voreindickung einer Suspension bei nachgeschalteten, dis­ kontinuierlichen Trenngeräten mit geringem Aufwand ermög­ licht.

Die Aufgabe wird bei einem Verfahren und einer Vorrichtung der oben genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Speisestrom zum Klärgerät wird bei der vorliegenden Er­ findung nicht, wie beim Stand der Technik, kontinuierlich, sondern in Abhängigkeit von dem Abzugsstrom des Klärgeräts eingestellt, so daß der Suspensionsspiegel im Klärgerät auch bei nachfolgenden diskontinuierlichen Trenngeräten, z. B. Filterpressen, im wesentlichen konstant bleibt.

Der Speisestrom kann durch den zugeführten Suspensionsstrom und einen Flockungsmittelstrom gebildet sein, wobei es mög­ lich ist, daß der zugeführte Suspensionsstrom kleiner als der abgezogene Volumenstrom ist.

Weiterhin kann durch die Erfindung ein ständiger, im we­ sentlichen kontinuierlicher Überlaufstrom eingestellt wer­ den, so daß die Suspension im Klärgerät effizient voreinge­ dickt wird, was sich positiv auf die Leistung des Trenn­ geräts auswirkt.

In der Regel sind jeweils eine Fördereinrichtung für den Speisestrom und für den Abzugsstrom des Klärgeräts vorgese­ hen. Der Speisestrom läßt sich nun in einfacher Weise in Abhängigkeit vom Abzugsstrom des Klärgeräts steuern, wenn beide Fördereinrichtungen gekoppelt sind. Diese Koppelung kann mechanisch oder aufgrund einer gemeinsamen elektroni­ schen Steuerung erfolgen.

Bei der Verwendung einer elektronischen Steuerung wird die Fördereinrichtung für den Abzugsstrom des Klärgeräts bzw. für den Speisestrom des nachfolgenden Trenngeräts mit einem Meßwertgeber versehen. Die Fördereinrichtung ist in der Re­ gel als volumetrische Pumpe ausgebildet, während der Meß­ wertgeber als induktiver Geber ausgebildet ist. So kann an der Welle der Pumpe eine gewisse Zahl von Magneten über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet sein, die in einer feststehenden Spule Spannungsimpulse induziert. Diese Im­ pulse werden der Steuerung zugeführt, die entsprechend der Impulsfrequenz die Fördergeschwindigkeit der Förderein­ richtung für den Speisestrom des Klärgeräts, in der Regel ebenfalls eine volumetrische Pumpe, einstellt. Die Steue­ rung der Fördermenge wird durch die Steuerung der Drehzahl der volumetrischen Pumpe eingestellt. Durch die elektroni­ sche Steuerung kann die Drehzahl der volumetrischen Pumpe für den Speisestrom gleich oder größer als die Drehzahl der volumetrischen Pumpe für den Abzugsstrom des Klärgeräts eingestellt werden. Vorteilhaft ist das Einstellen eines geringen Überschusses des Speisestroms gegenüber dem Ab­ zugsstrom, weil dadurch ein ständiger kontinuierlicher Überlaufstrom eingestellt wird, der eine effiziente Vorein­ dickung im Klärgerät unterstützt.

Eine weitere Möglichkeit der Steuerung des Speisestroms be­ steht in einer mechanischen Kopplung der beiden Förderein­ richtungen für den Speisestrom und den Abzugsstrom des Klärgeräts. So können beide Fördereinrichtungen als volume­ trische Pumpen von einem gemeinsamen Motor angetrieben sein. Die Förderleistung wäre in diesem Fall identisch. Wenn als volumetrische Pumpe für den Speisestrom eine Pumpe mit höherer Förderleistung bei gleicher Drehzahl gewählt wird, läßt sich ein konstanter Überlaufstrom am Klärgerät einstellen. Dieser läßt sich bei Verwendung gleicher volu­ metrischer Pumpen für den Speisestrom und den Abzugstrom auch durch die Verwendung einer zusätzlichen Pumpe einstel­ len, die unabhängig von den beiden Fördereinrichtungen ei­ nen kleinen zusätzlichen Speisestrom für das Klärgerät be­ reitstellt, der zur Aufrechterhaltung eines Überlaufstroms verwendet wird.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfin­ dung werden die volumetrischen Pumpen für den Speisestrom und den Abzugstrom des Klärgeräts von einem gemeinsamen An­ trieb, z. B. einem Elektro- oder Hydromotor, angetrieben, wobei zwischen dem Antrieb und der volumetrischen Pumpe für den Speisestrom ein Differentialgetriebe angeordnet ist, an das ein weiterer, kleiner Zusatzmotor angeflanscht ist. Mit Hilfe dieses Zusatzmotors läßt sich eine vorgewählte Diffe­ renzdrehzahl am Abtrieb des Differentialgetriebes relativ zum Abtrieb des Antriebs einstellen, die wiederum zur Auf­ rechterhaltung eines gewünschten Überlaufstroms verwendet wird. Je nach Dimensionierungserfordernissen kann zwischen dem Antrieb bzw. dem Differentialgetriebe einerseits und den Fördereinrichtungen andererseits ein Reduziergetriebe zwischengeschaltet sein.

Bei der Einstellung eines konstanten Überlaufs auch bei ge­ schlossenem Unterlauf des Klärgeräts, d. h. bei Stillstand des Abzugstroms, ist darauf zu achten, daß der im Klärbe­ hälter verbleibende Feststoff der zugepumpten Suspension nicht so sehr eindickt, daß der Unterlauf verstopft wird, denn bei zu starker Eindickung verliert die eingedickte Suspension ihre Fließfähigkeit, wodurch in speziellen Ausrührklärgeräten sogar der Rührerrotor festfahren kann. Die Drehzahl des Ausrührklärgeräts sollte bei geschlossenem Unterlauf soweit abgesenkt werden, daß die eingedickte Sus­ pension gerade noch gefördert werden kann. Durch die höhere Eindickung der Suspension, die im Klärgerät während der Totzeit eines nachgeschalteten Trenngeräts, insbesondere einer Filterpresse im Unterlauf ansteigt, wird der Filter­ kuchen schneller aufgebaut. Dabei sind zwei Effekte vor­ teilhaft:

Zum einen wird durch die höhere Feststoffkonzentration die Brückenbildung des Feststoffes zwischen den Fasern des Fil­ tertuchs schneller vollzogen; d. h. der sogenannte Trübstoß ist kürzer, das Filtrat wird schneller klar.

Zum anderen bewirkt der höhere Feststoffgehalt der Suspen­ sion im Abzugstrom des Klärgeräts einen schnelleren Ku­ chenaufbau im Trenngerät und damit kürzere Chargenzeiten und mehr Durchsatzleistung pro qm Filterfläche.

Die Verbesserung der Leistung des Kläreindickers erfordert daher für die Erzielung einer konstanten Durchsatzmenge eine Filterpresse mit geringerer Filterpressenfläche.

In diesem Sinne ist eine Nachrüstung bestehender Filteran­ lagen mit Klärgeräten, z. B. des in der DE-A 32 39 427 be­ schriebenen Typs und mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betrieb des Klärgeräts vorteilhaft, weil dadurch die Filterkapazität der bestehenden Anlage erhöht wird.

Um einem zu starken Eindicken der Suspension im Unterlauf des Klärgeräts zu begegnen, ist es vorteilhaft, bei einem Klärgerät mit Schlammrührwerk die Leistungsaufnahme oder das Drehmoment des Rührers zu erfassen und damit den Spei­ sestrom des Klärgeräts zur Erhaltung eines Überlaufstroms zu regeln. Wenn das Drehmoment des Rührers zu stark an­ steigt, kann es sinnvoll sein, den Speisestrom bei unter­ brochenem Abzugsstrom ebenfalls zu unterbrechen, damit die Suspension nicht weiter eindickt und das Gerät verstopft. Wenn beim Füllen einer nachgeschalteten Filterpresse der Abzugstrom des Klärgeräts wieder ansteigt, wird wiederum ein konstanter Überlauf beim Klärgerät eingestellt.

Es ist weiterhin möglich, die ständige Überlaufmenge in Abhängigkeit von der Beschaffenheit der Suspension im Klärgerät selbst oder im Unterlauf oder Überlauf des Klär­ geräts zu steuern. Der Überlauf würde dann quasi ergebnis­ gesteuert werden. Man könnte in diesem Sinne den Feststoff­ gehalt des Überlaufs des Klärgeräts messen, z. B. über eine Trübungsmessung, und die überschüssig zugeführte Speise­ strommenge als Funktion der Einhaltung eines Sollwerts der Trübung regeln. Auf diese Weise kann herstellungsbedingten Schwankungen in der Kornverteilung eines Produkts derart begegnet werden, daß die Klärung bzw. Eindickung je nach der Kornverteilung und der damit einhergehenden Trübung durch eine individuelle Einstellung des Überlaufs geregelt wird. Bei gröberen, besser sedimentierenden Produkten kann auf diese Weise eine größere Überlaufmenge eingestellt wer­ den als bei Produkten mit einer feineren Kornverteilung.

Die Regelung des Überlaufs kann jedoch auch über eine Mes­ sung der Feststoffkonzentration im unteren Bereich des Klärgeräts oder im Unterlauf des Klärgeräts gemessen wer­ den. Der Überlauf könnte in diesem Fall auf Null geregelt werden, wenn die Feststoffkonzentration im Unterlauf einen bestimmten vorgegebenen Wert überschreitet.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise in der sche­ matischen Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der Anordnung eines Klärge­ räts in einer Anordnung zur Suspensionstrennung;

Fig. 2 eine Vorrichtung zur Steuerung des Speise- und Abzugsstroms des Klärgeräts und

Fig. 3 eine Vorrichtung zur Steuerung des Speise- und Abzugsstroms des Klärgeräts in einer anderen Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt ein Klärgerät 10 mit einem Klärbehälter 12, in dem ein Rührer 14 angeordnet ist, der von einem Motor 16 angetrieben wird. Das Klärgerät 10 hat einen Zulauf 18, der mit einer ersten Fördereinrichtung 20 für den Speisestrom des Klärgeräts verbunden ist. Der Unterlauf 22 des Klärge­ räts 10 führt zu einer zweiten Fördereinrichtung 24 für den Abzugstrom des Klärgeräts 10 und bildet gleichzeitig die Fördereinrichtung für den Zulauf 26 der nachgeordneten Fil­ terpresse 28. Das Klärgerät 10 verfügt weiterhin über einen Überlauf 23.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise der oben beschriebenen Trennvorrichtung erläutert.

Da die Filterpresse ein diskontinuierlich arbeitendes, d. h. chargenweise arbeitendes Trenngerät ist, wird die in dem Klärbehälter 12 befindliche Suspension durch den Unterlauf 22 über die zweite Fördereinrichtung 24 ebenfalls diskonti­ nuierlich abgezogen. Ein starkes Absinken des Suspensions­ spiegels beim Füllen der Filterpresse wird dadurch vermie­ den, daß die erste Fördereinrichtung 20 für den Speisestrom des Klärgeräts 10 in Abhängigkeit von der zweiten Förder­ einrichtung 24 betrieben wird. Die volumetrische Förderlei­ stung der ersten Fördereinrichtung 20 wird entweder genauso groß oder um einen vorwählbaren Betrag höher als die För­ derleistung der zweiten Fördereinrichtung 24 eingestellt, um somit einen konstanten Suspensionsspiegel im Klärgerät 10 bzw. einen ständigen konstanten Überlaufstrom durch den Überlauf 23 einzustellen. Dies kann dadurch geschehen, daß die zweite Fördereinrichtung 24 als volumetrische Pumpe ausgebildet ist, deren Drehzahl über einen induktiven Geber einer Steuerung zugeführt wird, die in Abhängigkeit von diesem Signal die Drehzahl der ersten Fördereinrichtung re­ gelt.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, kann die Steuerung des Spei­ sestroms auf einfache Weise dadurch realisiert werden, daß beide Fördereinrichtungen 20, 24 als identische volumetri­ sche Pumpen ausgebildet sind, die von einem gemeinsamen An­ triebsmotor 30 über ein Getriebe 32 mit identischer Dreh­ zahl angetrieben werden. Auf diese Weise wird der Speise­ strom zum Klärgerät 10 genauso groß wie der Abzugstrom vom Klärgerät 10 zur Filterpresse 28 eingestellt. Ein zusätzli­ cher Überlaufstrom durch den Überlauf 23 kann nun dadurch eingestellt werden, daß eine weitere kleine Förderpumpe 34 vorgesehen ist, die von einem zusätzlichen Motor 36 ange­ trieben wird. Dieser zusätzliche Motor 36 kann so geregelt werden, daß ständig eine kleine konstante Speisestrommenge gefördert und dem Zulauf 18 zugeführt wird, die einen ständigen Überlaufstrom durch den Überlauf 23 bewirkt. Die Steuerung des zusätzlichen Motors 36 kann jedoch auch in Abhängigkeit von der Leistungsaufnahme des Rührermotors 16 des Klärgeräts 10 oder des Drehmoments an der Achse des Rührers 14 eingestellt werden. Auf diese Weise kann vermie­ den werden, daß die Suspension im Unterlauf 22 des Klärge­ räts 10 während der Totzeit der Filterpresse 28 beim Fil­ trieren nicht zu sehr eindickt und damit den Unterlauf 22 verstopft.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Steuerung des Speisestroms in Abhängigkeit vom Abzugsstrom des Klärgeräts 10. Zu Fig. 1 und 2 identische Teile sind wiederum mit identischen Bezugszeichen versehen.

Beide volumetrische Pumpen 20, 24 für den Speisestrom und den Abzugsstrom des Klärgeräts sind wiederum von einem ge­ meinsamen Antriebsmotor 38 angetrieben. Während das eine Ende der Abtriebswelle des Antriebsmotors 38 über ein Vor­ gelege, d. h. ein Reduktionsgetriebe 40, direkt auf die vo­ lumetrische Pumpe 24 für den Abzugsstrom des Klärgeräts 10 geführt ist, ist das andere Ende der Abtriebswelle auf ein Differentialgetriebe 42 geführt, dessen Abtriebswelle wie­ derum über ein Reduziergetriebe mit der volumetrischen Pum­ pe 20 für den Speisestrom gekoppelt ist. Die Reduzierge­ triebe 40, 44 sind ebenso wie die volumetrischen Pumpen 20, 24 identisch ausgebildet. An das Differentialgetriebe 42 ist ein zusätzlicher Motor 46 angeflanscht, der wie der Mo­ tor 36 aus Fig. 2 zur Einstellung einer vorgebbaren Dreh­ zahldifferenz zwischen der volumetrischen Pumpe 20 für den Speisestrom und der volumetrischen Pumpe 24 für den Abzug­ strom vorgesehen ist. Dieser zusätzliche Motor 46 läßt sich in gleicher Weise wie der zusätzliche Motor 36 entweder mit konstanter Drehzahl oder in Abhängigkeit von Parametern des Klärgeräts regeln. Wenn der zusätzliche Motor 46 abge­ schaltet ist, hat die Abtriebswelle des Differentialgetrie­ bes 42 die gleiche Drehzahl wie die Abtriebswelle des An­ triebsmotors 38, wodurch der Speisestrom genauso groß wie der Abzugstrom eingestellt wird.

Beide oben dargestellte Ausführungsformen ermöglichen eine unkomplizierte, störungssichere Steuerung des Speisestroms in Abhängigkeit vom Abzugsstrom des Klärgeräts. Besonders vorteilhaft erweist sich die Anwendung der oben genannten Vorrichtungen und Verfahren im Zusammenhang mit einem Ausrühr-Kläreindicker, wie er z. B. im deutschen Patent 32 39 427 beschrieben ist.

Claims (14)

1. Verfahren zum Betrieb eines Klärgeräts, insbeson­ dere Kläreindickers, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisestrom des Klärgeräts in Abhängigkeit von dem Abzugstrom des Klärgeräts eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisestrom um einen vorgebbaren Wert hö­ her als der Abzugstrom eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisestrom gleich dem Abzugstrom einge­ stellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 mit einem Ausrührklär­ gerät, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Überschusses des Speisestroms re­ lativ zum Abzugstrom in Abhängigkeit von dem Dreh­ moment oder der Leistungsaufnahme des Rührers (14) des Ausrührklärgeräts (10) eingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisestrom in Abhängigkeit von der Fest­ stoffkonzentration im Überlauf des Klärgeräts ein­ gestellt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisestrom in Abhängigkeit vom Feststoff­ gehalt im unteren Teil oder Unterlauf des Klärge­ räts eingestellt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisestrom über einen vorzugsweise in ver­ tikaler Richtung gemessenen Konzentrationsgradien­ ten der Feststoffkonzentration im Klärgerät einge­ stellt wird.

8. Vorrichtung zur Steuerung des Speise- und Abzugs­ stroms eines Klärgeräts mit jeweils einer Förder­ einrichtung, insbesondere volumetrischen Pumpe, für den Speise- und Abzugstrom des Klärgeräts, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Fördereinrichtung (20) für den Speisestrom und der Fördereinrichtung (24) für den Abzugstrom eine Kopplungseinrichtung zur Einstel­ lung des Speisestroms in Abhängigkeit von dem Ab­ zugstrom vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Steuerung für die Förderein­ richtung (20) für den Speisestrom und eine Meßein­ richtung für die Förderleistung oder Drehzahl der Fördereinrichtung (24) für den Abzugstrom vorge­ sehen sind, wobei das der Steuerung zugeführte Meß­ signal als Steuerparameter für die Drehzahl der För­ dereinrichtung (20) dient.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtungen (20, 24) mechanisch (32) gekoppelt sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer Hauptantrieb (30) für beide För­ dereinrichtungen (20, 24) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hauptantrieb (38) und der Förderein­ richtung (20) für den Speisestrom ein Übersetzungsge­ triebe (42, 44) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle des Hauptantriebs (38) auf den ersten Eingang eines Differentialgetriebes (42) geführt ist, an dessen zweitem Eingang ein Zusatzmotor (46) zur Aufbringung einer Differenzdrehzahl zwischen beiden Fördereinrichtungen (20, 24) vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Fördereinrichtung (34) für den Speisestrom zur Einstellung eines Überlaufstroms vor­ gesehen ist.