DE4211254A1

DE4211254A1 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung von schlamm- und/oder abwasser

Info

Publication number: DE4211254A1
Application number: DE19924211254
Authority: DE
Inventors: Kaoru Hirose
Original assignee: Daiyo Kiko Industry Inc
Current assignee: Daiyo Kiko Industry Inc
Priority date: 1991-11-19
Filing date: 1992-04-03
Publication date: 1993-05-27
Anticipated expiration: 2012-04-04
Also published as: US5252202A; IT1254625B; ITMI920388A1; FR2683812B1; TW235954B; US5338459A; DE4211254C2; FR2683812A1; ITMI920388A0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von schlammhaltigem bzw. Schlamm- und/oder Abwasser, also von Wasser, welches beispielsweise beim hydromechanischen Bohren verwendet wird, also etwa bei der Herstellung von Fundament-Pfahlwerken, von Wasser, mit welchem z. B. im Tiefbau kontinuierlich hergestellte Stütz- oder Mauerwerke bzw. Aushebungswände unter Gegendruck gehal ten werden, von Industrie-Abwasser, das bei verschiedenster Bearbeitung anfällt, oder von Wasser aus dem Untertagebau. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfah ren und eine Vorrichtung zur Regeneration gebrauchten Schlammwassers, um dieses wiederverwenden zu können und zum Abziehen von Wasser bzw. zur Dehydratisierung von gebrauch tem Schlammwasser und/oder Abwasser, um dessen Gewicht zu verringern.

Hydromechanische Grab- und Vortriebstechniken sind allgemein bekannt und werden eingesetzt, wenn beispielsweise in Wohn bereichen die entsprechenden Arbeiten nur geringen Lärm und geringe Vibrationen erzeugen dürfen. Insbesondere im Bauwe sen, wie z. B. beim Gründen von Pfahlwerken von Fundamenten, beim kontinuierlichen Ausgießen oder Armieren von Tiefbau ten, wie Tunnels oder dergleichen, beim hydromechanischen Fördern, bei Wasserabschottungsarbeiten und dergleichen wird mit hydromechanischem Verfahren gearbeitet. So ist bei spielsweise ein Erdbohrverfahren (sogenanntes Honigmann-Ver fahren, d. h. ein hydromechanisches Abteufverfahren) ein Umkehr-Zirkulationsverfahren, oder ein BH-Verfahren in Kom bination mit hydromechanischen Arbeitstechniken in Verwen dung, um das Pfahlwerkgründen durchzuführen, und ein Eimer verfahren oder ein Umlauf- bzw. Rotary-Verfahren wird zusam men mit einer hydromechanisch untersuchten Ausschachtungs- Technik verwendet, um unterirdisch fortlaufend Betonwände oder dergleichen ziehen zu können.

Beim hydromechanischen Ausschachten oder Abteufen wird natürliches Schlammwasser, Bentonit-Schlammwasser, Polymer- Schlammwasser oder dergleichen verwendet, um die Schacht- oder Bohrlochwände durch Gegendruck, der größer ist als der hydrostatische umgebende Wasserdruck zu halten, um loses Grabungsmaterial oder Bohrklein aus dem Grabungsbereich zu fördern oder zu spülen (Spülbohrung), oder um als Substitu tions-Fluid für noch nicht ausgehärteten Beton zu dienen, der in den ausgeschachteten Bereich eingebracht wird. Wei terhin wird das Schlammwasser oft verwendet, um Grabungs- oder Bohrgeräte zu kühlen und um das Eindringen von unterir dischem Wasser in den Grabungsraum zu verhindern. Von daher hängen die Qualität des ausgehärteten Betons, die Arbeits zeit und Kosten und die Sicherheit der Arbeit auch ganz erheblich von einer korrekten Steuerung und Anwendung des Schlammwassers an der Baustelle ab.

Die Anwendung und Steuerung des Schlammwassers wird in Abhängigkeit von unterschiedlichen Faktoren durchgeführt, insbesondere von physikalischen Eigenschaften des Schlamm wassers, wie Viskosität, spezifisches Gewicht, ausgefilter ter Wasseranteil, absedimentierte Schlammschicht-Dicke, Sandanteil, pH-Wert und dergleichen mehr. Für gewöhnlich werden die physikalischen Eigenschaften des Schlammwassers so gesteuert, daß die Werte dieser Faktoren innerhalb eines bestimmten Bereiches oder unterhalb eines bestimmten kriti schen Wertes bleiben. Insbesondere sollte das spezifische Gewicht von Schlammwasser soweit wie möglich abgesenkt wer den, wenn ein ausgeschachtetes Loch oder eine ausgeschach tete Bohrung stabil ist, um die Konstruktionsqualität auf einem bestimmten Wert zu halten. Es ist wünschenswert, das spezifische Gewicht von üblicherweise verwendetem Schlamm wasser während des Grabvorgangs maximal bei ungefähr 1,2 zu halten und maximal bei ungefähr 1,1 während des Eingießvor ganges des flüssigen Betons. Wenn das spezifische Gewicht des Schlammwassers die erwähnten Werte übersteigt, nimmt die Qualität des Schlammwassers (oder der sogenannten Tonspülung beim Honigmann-Verfahren) ab, was wiederum zu einer absin kenden Ausschachtgeschwindigkeit führt und während des Aushärtevorganges des flüssigen Betons zu ungleichmäßigen Stellen im späteren Betongefüge führt. Demzufolge ist es nötig, Schlammpartikel und hier wiederum feinste Partikel, sogenannte Schleimpartikel oder Modder soweit wie möglich aus dem Schlammwasser zu entfernen.

Für gewöhnlich werden die Schlammpartikel aus dem Wasser mittels natürlicher Sedimentation oder mit mechanischen Hilfsmitteln, beispielsweise sogenannten Zyklon-Abscheidern entfernt, um das spezifische Gewicht zu verringern. Mit diesem bekannten Verfahren ist jedoch kein ausreichender Absenkeffekt des spezifischen Gewichtes möglich, da feine Partikel unterhalb von 74 µ nicht ausgefällt werden können. Für gewöhnlich werden bei bekannten Verfahren die Schlamm partikel und Schleimpartikel mittels einer Kombination eines Vibrationssiebes und eines Flüssigkeits-Zyklon-Abscheiders entfernt, wobei der Klassifikationspunkt bei ungefähr 74 µ liegt. Dieser Klassifikationspunkt zeigt die Größe der Par tikel an, die in einem bezüglich des Separators stromabwär tigen und einem stromaufwärtigen Wasseranteil im Verhältnis von 50% : 50% stehen. Bei dem oben beschriebenen Sandsepara tor, der die Kombination eines Vibrationssiebes und eines Zyklon-Abscheiders verwendet, liegen 50% Feinsand-Partikel in dem stromaufwärtigen Anteil vor. Von daher kann eine der art bekannte Vorrichtung feine Sandpartikel und Schlammpar tikel unter 74 µ nicht entfernen. Wenn an der Grabungsstelle das dortige Erdreich hauptsächlich aus feinem Sand, Schlick, Schluff oder Lehm besteht, verbleiben die feinen Sand-, Schlick-, Schluff- und Lehmpartikel in dem Schlammwasser und somit kann das spezifische Gewicht des Schlammwassers oder der Tonspülung nicht vernünftig gesenkt werden. Das einmal verwendete Wasser mit dem zu hohen spezifischen Gewicht kann nicht mehr wiederverwendet werden.

Somit wird gewöhnlicherweise das Schlammwasser oder die Tonspülung mit unerwünscht hohem spezifischem Gewicht - ver ursacht durch feinste Schlammpartikel - teilweise oder voll ständig von neu aufbereitetem Wasser ersetzt. Dies bedeutet, daß das Schlammwasser mit dem hohen spezifischen Gewicht aus dem Verfahren oder dem Grabungsprozeß herausgeführt werden muß. Hieraus ergeben sich Nachteile, beispielsweise hin sichtlich der für den Austauschvorgang nötigen Zeit, was die Bauzeit insgesamt verlängert und hinsichtlich der Kosten für das neu aufzubereitende Wasser. Auch unter dem Gesichtspunkt des Umweltschutzes ist das Herausnehmen von Schlammwasser oder Wasser für die Tonspülung aus dem Prozeß nachteilig.

Verschiedene Bauarbeiten erzeugen als Abfallwasser sogenann tes Trübwasser als Mischung von Oberflächenwasser, Grundwas ser und Regenwasser mit Zusätzen von Sand, Schlamm- oder Tonpartikeln, Zementpartikeln oder dergleichen. Derartiges Trübwasser wird beispielsweise bei Tunnelbauarbeiten er zeugt. Weiteres Trübwasser wird beispielsweise durch Regen wasser während Boden-Grabarbeiten, bei Baggerarbeiten, bei bestimmten industriellen Mischvorgängen, beim Ansetzen von Beton, bei Bohrarbeiten, bei Zement-Injektionsarbeiten, durch ölhaltiges Abwasser von Baumaschinen, durch eisenhal tiges Wasser aus Wasseraufbereitungsanlagen und dergleichen mehr erzeugt.

Da das derart erzeugte oder anfallende Trüb- oder Schmutz wasser als Industrieabfall angesehen wird, sollte eine ge eignete Behandlung vor dem letztendlichen Entsorgen erfol gen, um Umweltverschmutzung oder gar Umweltvergiftung zu vermeiden. Weiterhin sollte das erwähnte industrielle Abwas ser auch so behandelt werden, daß Verschmutzungen oder Be einträchtigungen des Grundwasser vermieden sind. Derartige geeignete Behandlungsverfahren sind jedoch kompliziert und sehr kostenintensiv.

Für gewöhnlich wird das gebrauchte Schmutzwasser einem Ent wässerungsverfahren bzw. einer Dehydratisierung unterworfen unter Verwendung von Filtertüchern, um den Gewichtsanteil des Schlammabfalls zu verringern. Allerdings setzen sich die Filtermaterialien mit feinen und feinsten Schlammpartikeln aus dem Abfallschlamm sehr leicht zu, so daß die Dehydrati sierungs-Eigenschaften in kurzer Zeit schlechter werden. Von daher lädt sich mit Dehydratisierungs-Verfahren gebrauchtes Schlammwasser nicht wirksam behandeln.

Herkömmlich konzipierte Schmutzwasser-Separatoren oder Abscheider haben keine Einrichtungen, um das momentane Leistungsvermögen des Abscheiders anzuzeigen. Im einzelnen haben derartige Separatoren keine Mittel, mit denen der Maximalpegel von ausgefilterten oder abgesetzten Festkörper partikeln feststellbar ist, so daß speziell geschulte Arbeitskräfte nötig sein würden, welche diesen maximalen Pegel oder Füllstand innerhalb des Separators feststellen und die Festkörperanteile, die aus dem Schmutzwasser ausge filtert oder separiert worden sind, aus dem Separator ent fernen konnten. Selbst geschulte Arbeitskräfte sind jedoch nicht immer in der Lage, diesen maximalen Wert korrekt zu erfassen, so daß das Entfernen oder Reinigen zu falschen Zeiten durchgeführt werden kann. Wenn die abgesetzten Fest körper den maximalen Füllstand noch nicht erreicht haben, bewirkt dieses Entfernen oder Reinigen zur falschen Zeit, daß die Arbeitsleistung des Separators während der Reini gungszeit nicht zur Verfügung steht und somit insgesamt abnimmt und wenn die abgesetzten Festkörperanteile den Maximalwert überschritten haben, kann das Schmutzwasser nicht mehr von dem Separator behandelt werden und wird di rekt in das Wasserauslaßsystem abgegeben.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Behandlung von Schlamm- und/oder Abwasser zu schaffen, mit dem die vorstehend beschriebenen Probleme gelöst, d. h. die Schlamm- oder Schmutzpartikel aus dem Wasser wirksam entfernt werden können, um das spezifische Gewicht des Wassers zu verrin gern, so daß dieses wiederverwertbar ist, wobei dafür Sorge getragen sein soll, daß die Filtereinrichtung möglichst wirtschaftlich betrieben wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 bzw. 4 angegebenen Merkmale.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung von Schlamm- und/oder Abwasser zeichnet sich im einzelnen aus durch einen ersten Behandlungsprozeß, um eine Dehydratisierung des Schlammwassers und/oder Abwassers durchzuführen, wobei der erste Prozeß seinerseits aufweist: einen Flockungsschritt zum Ausflocken feiner Schlammpartikel in dem Schlammwasser und/oder industriellen Abwasser, um Ausflockungen zu erzeu gen; einen Trennschritt zum Trennen der Ausflockungen in einen Festkörperanteil und einen Flüssigkeitsanteil, wobei der Trennschritt in einem ersten Betriebsmodus erfolgt; einen Abgabeschritt zum Abgeben des flüssigen Anteils über einen Filter- und Wasserreinigungsschritt; und einen Fest körper-Behandlungsschritt zum Behandeln des Festkörpers, der in dem Trennschritt abgetrennt worden ist; und einen zweiten Behandlungsprozeß, um eine Regeneration des Schlammwassers durchzuführen, welches hohes spezifisches Gewicht hat und mit Schlammpartikeln durch hydromechanische Grabungsarbeiten angereichert ist, wobei der zweite Prozeß seinerseits auf weist: einen Schlammwasser-Empfangsschritt zum Empfang des Schlammwassers von der Grabungsstelle; einen Trennschritt zum Auftrennen des Schlammwassers in einen Festkörperanteil und einen Flüssigkeitsanteil, wobei der Trennschritt in ei nem zweiten Betriebsmodus erfolgt; einen Wiederverwendungs schritt zum Wiederverwenden des abgetrennten Flüssigkeitsan teiles, der frei von Schlammpartikeln aufgrund des Trenn schrittes ist; und einen Festkörperanteil-Behandlungsschritt zum Behandeln des Festkörperanteils, der in dem Trennschritt abgetrennt worden ist.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Behandeln von Schlamm wasser und/oder Abwasser ist gekennzeichnet durch: ein er stes Reservoir zum Speichern des Abwassers von hydromechani schen Abteufarbeiten und/oder industriellen Arbeiten; ein zweites Wasserreservoir zum Speichern gebrauchten Schlamm wassers hohen spezifischen Gewichtes, welches mit Schlammpar tikeln und anderen Materialien von hydromechanischen Gra bungsarbeiten angereichert ist; eine Flockungseinheit zur Zufuhr von einem Flockungsmittel in das aus dem ersten Re servoir geförderten Wasser, um die in dem Wasser vorhandenen feinen Partikel auszuflocken; einen mit Zentrifugalkraft ar beitenden Separator, der abwechselnd in einem ersten Be triebsmodus oder einem zweiten Betriebsmodus mittels eines Schaltventils oder dergleichen betreibbar ist, wobei im er sten Betriebsmodus das von der Flockungseinheit kommende Wasser behandelt wird, um das Wasser in einen Festkörperan teil und einen Flüssigkeitsanteil aufzutrennen und in dem zweiten Betriebsmodus das gebrauchte Schlammwasser aus dem zweiten Reservoir behandelt wird, um die in dem Schlammwas ser vorhandenen Schlammpartikel zu entfernen; eine Flüssig keits-Reinigungseinheit zum Reinigen des aus dem Separator kommenden Flüssigkeitsanteils, wenn dieser im ersten Be triebsmodus arbeitet; ein drittes Wasserreservoir zur Auf nahme des behandelten Wassers aus dem Separator, wenn dieser im zweiten Betriebsmodus arbeitet; und eine Festkörperan teil-Behandlungseinheit zur Behandlung des aus dem Separator kommenden Festkörperanteils, wenn dieser im ersten oder zweiten Betriebsmodus arbeitet.

Erfindungsgemäß wird ferner ein vertikal- bzw. stehender Schlammwasser-Abscheider geschaffen, der Schmutz- oder Schlammpartikel aus Schlammwasser oder verschmutztem Abwas ser, beispielsweise von Grabungsarbeiten, entfernen kann, um das spezifische Gewicht des gebrauchten Schlammwassers und Abwassers verringern zu können, so daß dieses wiederverwert bar ist. Weiterhin kann das Wasser dehydratisiert werden, um sein Gewicht für eine Entsorgung zu verringern. Der Schlamm wasserseparator umfaßt ein stationäres Gehäuse mit einem Auslaß und einem Einlaß, einem beweglichen inneren Korb, der beweglich in dem stationären Gehäuse angeordnet ist und des sen zylindrische Wand nicht perforiert ist, einen Kreuzarm an einer kreisförmigen Bodenfläche des Korbes und eine sich drehende Antriebswelle am Mittelpunkt des Kreuzarmes, um den Korb schwenk- oder drehbar innerhalb des beweglichen Gehäu ses zu halten. Wenn die Antriebswelle mit hoher Geschwindig keit gedreht wird, wird das verschmutzte Wasser durch den Einlaß in das stationäre Gehäuse eingebracht. Die Schmutz- oder Schlammpartikel aus dem Wasser werden aussedimentiert und haften an der inneren zylindrischen Wand an, so daß der Festkörperanteil und der Flüssigkeitsanteil des Wassers von einander getrennt werden können. Dieser Separator macht es nötig, daß der Festkörperanteil an der Korbwandung von Zeit zu Zeit entfernt werden muß, so daß die Trennung von Fest körper und Flüssigkeit vorübergehend angehalten werden muß, wann immer der Festkörperanteil an der inneren Korbwandung seinen Maximalwert erreicht hat.

Die vorliegende Erfindung schafft somit gemäß eines ihrer Hauptaspekte einen Zentrifugal-Separator mit einem statio nären Gehäuse, einem beweglichen inneren Korb, der drehbar in dem stationären Gehäuse mit einer Antriebswelle gestützt ist, wobei der Korb eine nichtperforierte zylindrische Wand und ein radförmiges Bodenteil aufweist, sowie einer Luft düse, deren Öffnung dem radförmigen Bodenteil gegenüber liegt. Das radförmige Bodenteil umfaßt ein ringförmig umlau fendes Bauteil, einen kreuzförmigen Arm, der einstückig an dem ringförmigen Bauteil angeformt ist, und Öffnungen, wel che zwischen dem kreuzförmigen Arm und dem ringförmigen Bau teil definiert sind, wobei jede Innenwand der Öffnungen ver tikal so geneigt ist, daß das Abgeben von Festkörperanteilen in Richtung des bodenseitigen Endes erleichtert wird.

Gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung kann der Zentrifugal-Separator weiterhin eine Vorrichtung zum Erfassen des Maximalpegels oder Füllstandes des Festkör peranteils an der Korbwandung aufweisen, wobei diese Vor richtung automatisch den Zentrifugiervorgang des Korbes, so wie die Zufuhr von Schmutzwasser unterbricht, und eine Vor richtung zum Entfernen des an der Korbwandung anhaftenden Festkörperanteiles.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsge mäßen Vorrichtung wird dem gebrauchten Schlammwasser und/oder dem industriellen Abwasser ein Flockungsmittel zugesetzt, um Schlammpartikel-Ausflockungen zu bilden und diese Ausflockungen werden von dem Schlammwasser und/oder Abwasser mittels des Zentrifugen-Separators getrennt, der in dem ersten Betriebsmodus arbeitet. Die ausgefällten oder abgetrennten Flocken werden in dem Korb des Zentrifugen- Separators abgeschieden und verfestigt. Der abgetrennte Flüssigkeitsteil des gebrauchten Wassers wird mittels der Flüssigkeits-Reinigungseinheit gefiltert, um weitere Verun reinigungen zu entfernen und dann abgegeben.

Alternativ kann das hochdichte verschmutzte Wasser mit hoher Schmutzfracht, welches beispielsweise beim hydromechanischen Ausschachten anfällt, in den Zentrifugen-Separator ohne vorherige Behandlung eingebracht werden, wobei der Separator in einem zweiten Betriebsmodus arbeitet. Schlammpartikel werden aus dem Schlammwasser separiert und durch die Zentrifugalwirkung verfestigt. Der abgetrennte Flüssigkeits anteil des Schlammwassers wird in einem dritten Reservoir zwischengelagert und als Stabilisierungsflüssigkeit beim hydromechanischen Ausschachten erneut verwendet.

In beiden Arbeitsmoden wird der von dem Separator abge trennte Festkörperanteil in die Behandlungseinheit für den Festkörperanteil gebracht, dort dehydratisiert und in Form von entwässerten bzw. getrockneten Filterkuchen ausgebracht, welche problemlos beispielsweise als Schütt- oder Dämmate rialien beispielsweise für Arbeiten im Küstenbereich oder dergleichen entsorgt werden können.

Der erfindungsgemäße Zentrifugal-Separator kann den Trenn vorgang von Festkörpern und Flüssigkeiten ohne besondere Totzeiten durchführen. Die Bodenseite des inneren Korbes des Separators weist die Öffnungen auf, welche zwischen dem kreuzförmigen Arm und dem ringförmig umlaufenden Teil defi niert sind, wobei sich die Innenwand einer jeden Öffnung in Richtung des bodenseitigen Endes vertikal erweitert. Die Festkörperanteile, also beispielsweise die ausgefällten und verfestigten Flocken und Suspensionsanteile können problem los entlang den Innenwänden nach unten fallen, welche sich nach unten erweitern, wobei dieses Nachuntenfallen durch die Zentrifugalkraft und die Luftströmung von der Luftdüse un terstützt wird. Da die Festkörperanteile problemlos aus dem inneren Korb entfernt werden können, kann der Abtrennvorgang oder das Ausfällen der Festkörper aus der Flüssigkeit für eine lange Zeitdauer durchgeführt werden. Selbst wenn die Öffnungen durch die Festkörperanteile verstopft werden soll ten, ist es noch möglich, mittels einer Sensoreinrichtung oder -vorrichtung den Maximalpegel des Festkörpers oder der Festkörperanteile zu erfassen, welche sich im Korb angesam melt haben. Diese Sensorvorrichtungen können dann automa tisch den Zentrifugiervorgang des Korbes und die Zufuhr von Schmutzwasser unterbrechen. Weiterhin kann in dem Fall, in dem der Separator mit einer Einrichtung zum Entfernen der Festkörper aus dem Korb ausgestattet ist, das Entfernen der Festkörper automatisch von den Sensorvorrichtungen gestartet werden.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es somit möglich, Schlamm- oder Schmutzwasser oder industrielles Abwasser pro blemlos zu dehydratisieren, um das Gewicht für eine Endlage rung oder Entsorgung zu verringern.

Weiterhin ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich, den geeignetsten Zeitpunkt zum Entfernen der Festkörperanteile, welche sich innerhalb der Vorrichtung im Laufe der Zeit an sammeln, zu erfassen.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 schematisch das gesamte System zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Schlamm- und Abwasserbehandlung;

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch eine Ausführungs form eines erfindungsgemäßen Separators;

Fig. 3 eine Draufsicht von oben auf das radförmige Bo denteil des in Fig. 2 gezeigten Separators;

Fig. 4 einen Schnitt entlang Linie A-A in Fig. 3;

Fig. 5 einen Schnitt entlang Linie B-B in Fig. 3;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht des radförmigen Bo denteils von Fig. 3;

Fig. 7 einen Teil-Schnitt durch den erfindungsgemäßen Separator mit einer Entfernungsvorrichtung für den Festkörperanteil;

Fig. 8 eine teilweise in Schnittdarstellung wiedergege bene der Entfernungsvorrichtung von Fig. 7;

Fig. 9 eine schematische Darstellung des Gesamtsystems eines Behandlungsprozesses gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Schlamm- und Abwasserbehandlung;

Fig. 10 eine Modelldarstellung zur Erläuterung der Ko agulation;

Fig. 11 eine Modelldarstellung zur Erläuterung der Flockung;

Fig. 12 eine graphische Darstellung eines Vergleichs der Gesamtinhalte vor einem Dehydratisierungsvorgang und nach einem Dehydratisierungsvorgang gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 13 schematisch das Gesamtsystem eines weiteren Be handlungsprozesses für das erfindungsgemäße Ver fahren zur Schlamm- und Abwasserbehandlung;

Fig. 14 in einer graphischen Darstellung die Vertei lungskurve von Schlammpartikeln in Schlammwasser vor der Behandlung gemäß der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 15 eine der Fig. 14 ähnliche Darstellung der Ver teilungskurve von Schlammpartikeln in Schlamm wasser nach der Behandlung gemäß der vorliegen den Erfindung;

Fig. 16 eine graphische Darstellung von Vergleichsdaten unterschiedlicher Partikel-Separationsverfahren;

Fig. 17 eine graphische Darstellung der Partikelgrößen- Verteilungskurve für Bentonit;

Fig. 18 eine teilweise Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Separa tors mit einer Maximalpegel-Sensoreinrichtung;

Fig. 19 eine vergrößerte Schnittdarstellung der in Fig. 18 gezeigten Sensoreinrichtung;

Fig. 20 eine Draufsicht der in Fig. 18 gezeigten Sensor einrichtung; und

Fig. 21 eine vergrößerte Schnittdarstellung durch eine Fehlbetrieb-Schutzeinrichtung für die in Fig. 18 gezeigte Sensoreinrichtung.

Fig. 1 zeigt eine mögliche Ausgestaltungsform eines erfin dungsgemäßen Verfahrens zur Behandlung von Schlamm- und/oder Abwasser. Die Darstellung von Fig. 1 zeigt zwei Behandlungs systeme, von denen eines eine Dehydratisierungs-Behandlung oder Entwässerungsbehandlung ist, um den Wasseranteil von Schlammwasser zu verringern oder um das Schlammwasser, welches z. B. beim hydromechanischen Ausschachten oder als Industrieabwasser anfällt, zur Entsorgung zu dehydratisie ren, und das andere System ist eine Regenerationsbehandlung, um das spezifische Gewicht des beim hydrodynamischen Aus schachten einmal verwendeten Schlammwassers im selben oder in einem anderen Verfahren erneut zu verwenden. Das Entwässerungs-Behandlungssystem ist somit speziell für Schmutz- oder Abwasser aus Grabungsarbeiten und für industrielles Abwasser, um dieses Wasser vor einem Abgeben an die Umwelt entsprechend zu behandeln und das Regenera tionssystem ist für das Spül- oder Stützwasser beim hydrome chanischen Ausschachten, um dieses Wasser wieder aufzuarbei ten und erneut einsetzen zu können.

Das Entwässerungssystem umfaßt ein erster Reservoir 1a, in welchem Schlamm- und industrielles Abwasser (nachfolgend als "Abwasser" bezeichnet) zwischengelagert wird, sowie eine Fluidpumpe 2, welche das Abwasser aus dem Reservoir 1a über eine Leitung 3 in einen Neutralisationstank 4 fördert. Der Neutralisationstank 4 wird von einem weiteren Reservoir 5 mit einer bestimmten Menge eines Koaguliermittels beschickt. Das Koaguliermittel wird bei dem Ausführungsbeispiel aus einer Sulfatgruppe ausgewählt, wobei beispielsweise PAC, Kalziumchlorid, ein Sulfat oder dergleichen in Frage kommt. Am Boden des Neutralisationstankes 4 ist eine weitere Pumpe 6 angeordnet, welche mit einer Leitung 7 in Verbindung steht. Die Leitung 7 führt zu einem ersten Mischer 8, einem ersten Reaktionszylinder 9, einem zweiten Mischer 10 und einem zweiten Reaktionszylinder 11. Der zweite Reaktionszy linder 11 ist über eine Leitung 12 mit einem Zentrifugal- Separator 13 verbunden.

Das System beinhaltet weiterhin erste und zweite Ausfloc kungseinheiten, um ein hochmolekulares Flockungsmittel der Leitung 7 zuzufügen, so daß feine Partikel ausflocken. Die erste Flockungseinheit besteht aus einem Flockungsmittel-Re servoir 14 und einer Pumpe 15 vor dem Mischer 8 und die zweite Flockungseinheit besteht aus einem Reservoir 16 und einer Pumpe 17 nach dem ersten Reaktionszylinder 9. Der Se parator 13 ist über eine Leitung 29 mit einem Reinigungstank 20 verbunden. In dem Tank 20 ist eine Pumpe 21 vorgesehen, welche über eine Leitung 22 aus dem Tank 20 fördert. Weiter hin ist der Separator 13 über eine Leitung 23 mit einer Be handlungseinheit 24 für Festkörper verbunden.

Auf der anderen Seite weist das Regenerationssystem ein zweites Reservoir 1b, in welchem sich Schlammwasser befin det, welches von hydrodynamischen Ausschachtungsarbeiten herrührt und welches nachfolgend als "gebrauchtes Wasser" bezeichnet wird. Eine Pumpe 18 fördert das gebrauchte Wasser über eine Leitung 19 in den Separator 13. Der Separator 13 ist mit einem Reservoir 26 für behandeltes Wasser verbunden, welches mit einer Leitung 25 den vom Separator 13 behandel ten flüssigen Anteil aufnimmt. Dieser flüssige Anteil wird über eine Pumpe 27 und eine Leitung 28 einer in der Zeich nung nicht dargestellten Wiederverwertungsanlage zugeführt, um das Stütz- oder Spülwasser für die hydromechanischen Abteufarbeiten erneut bereitzustellen.

Der Separator 13 ist mit einer Schalteinrichtung versehen (nicht dargestellt), um alternativ mit den Leitungen 12 und 29 des Dehydratisierungssystemes oder den Leitungen 19 und 25 des Regenerationssystems verbunden zu werden.

Fig. 2 zeigt einen vertikalen Schnitt durch eine Ausfüh rungsform des Zentrifugen-Separators 13 in der erfindungsge mäßen Vorrichtung bzw. für das erfindungsgemäße Verfahren. Der Separator 13 umfaßt im wesentlichen ein stationäres Ge häuse 31 und eine bewegliche innere Trommel oder einen be weglichen inneren Korb 39, der in dem Gehäuse 31 drehbeweg lich auf gehängt ist, um das Schmutzwasser oder gebrauchte Wasser in einen Festkörperanteil und einen Flüssigkeitsan teil aufgrund der Zentrifugalkraft aufzuteilen, die erzeugt wird, wenn der Korb 39 sich dreht.

Das stationäre Gehäuse 31 umfaßt ein zylindrisches Außen teil, einen oberen Deckel und ein Bodenteil mit einem Auslaß 32 zur Abgabe des Festkörperanteils. Das zylindrische Außen teil ist mit einem Auslaß 50 nahe dem Bodenteil versehen, um den Flüssigkeitsanteil abzuführen, der aus dem inneren Korb 39 stammt. Der obere Deckel ist mit einer Einlaßleitung 33 versehen, durch welche das Ab- oder Schmutzwasser oder ge brauchte Wasser in den Korb 39 eingebracht wird, sowie mit einem Lagerkäfig 35, welcher eine Drehwelle 34 drehbar führt. Ein Ende der Drehwelle 34 erstreckt sich nach oben durch den Deckel des Gehäuses 31 und ist mit einem in der Zeichnung nicht näher dargestellten Antriebsmechanismus, beispielsweise einem Elektromotor verbunden und das andere Ende der Drehwelle 34 ist mit einem radförmigen Bodenteil 42 des Korbes 39 verbunden, um diesen drehbeweglich innerhalb des Gehäuses 31 zu führen bzw. aufzuhängen.

Der innere Korb 39 umfaßt weiterhin eine nichtperforierte zylindrische Wand beispielsweise aus rostfreiem Stahl, eine obere kreisförmige Platte 40, eine untere kreisförmige Platte 41 und das radförmige Bodenteil 42.

Die Fig. 3 bis 6 zeigen das radförmige Bodenteil 42 im De tail. Das Bodenteil 42 umfaßt ein ringförmig umlaufendes Teil 36, einen im wesentlichen kreuzförmigen Arm 37 und einen Mittenabschnitt 38, der an der Antriebswelle 34 befe stigt ist. Gemäß Fig. 3 definieren das ringförmig umlaufende Teil 36, der kreuzförmige Arm 37 und der Mittenabschnitt 38 vier turbinenschaufelartige Öffnungen 42a, welche bezüglich der Achse des Bodenteils 42 geneigt sind. Fig. 5 zeigt einen vertikalen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 3. Jede Speiche oder jeder Arm des kreuzförmigen Armes 37 weist ver tikal geneigte Wände 37a auf. Mit anderen Worten, der kreuz förmige Arm 37 ist ähnlich geformt wie eine Schiffsschraube, wie am besten aus Fig. 6 hervorgeht. Um das Bodenteil 42 ru hig um eine mittige Bohrung 43 drehen zu können, in welcher das Ende der Antriebswelle 34 geführt ist, sind die Armab schnitte oder Speichen des kreuzförmigen Armes 37 bezüglich der mittigen Bohrung 43 konzentrisch oder auch symmetrisch ausgebildet. Der Neigungswinkel der Wände 37a und 36a liegt vorzugsweise in einem Bereich von etwa 30° bis 45°. Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt der Neigungswinkel der Wand 36a des ringförmigen Teils 36 30° und der Neigungswin kel der Wand 37a des Armes 37 beträgt 45°. Der Armabschnitt des kreuzförmigen Armes 37 ist mit einer abgerundeten Kante 44 versehen, um zu verhindern, daß der Arm 37 in langge streckten Abfallmaterialien stecken bleibt. Die geneigte Wand 36a des Bauteiles 36 erweitert sich in Richtung des Bo denendes, wie am besten aus Fig. 4 hervorgeht. Das radför mige Bodenteil 42 wird gemäß Fig. 3 in Uhrzeigerrichtung ge dreht.

Wenn der Innenkorb 39 gedreht wird, wird der Festkörperan teil durch die Zentrifugalkraft aus dem Schmutzwasser oder gebrauchten Wasser abgetrennt und Teile des Festkörperantei les fallen in die Öffnungen 42a des Bodenteils 42. Die Festkörperanteile werden nach unten entlang der geneigten Wände 36a und 37a während der Drehung des inneren Korbes 39 gefördert. Dies verhindert, daß sich die Öffnungen 42a mit den Festkörperanteilen langsam zusetzen.

Gemäß Fig. 2 umfaßt der Separator 13 weiterhin eine Luftdüse 45 zum Einblasen von Luft in Richtung der Öffnungen 42a. Die Luftdüse 45 ist mit einem Kompressor 46 über eine Leitung 47 und ein Rohr 48 in Verbindung, wobei mit dem Rohr 48 die Düse 45 an dem Lagerkäfig 35 befestigt wird. Die unter Druck eingeblasene Luft erleichtert ebenfalls das glatte Abführen der Festkörperanteile aus den Öffnungen 42a.

Fig. 7 zeigt, daß der Separator 13 weiterhin mit einer Ent fernungsvorrichtung für den Festkörperanteil ausgestattet werden kann. Die Entfernungsvorrichtung umfaßt eine Schwenk welle 51, welche drehbar in dem Gehäuse 31 gehalten ist, Arme 52, welche sich horizontal von der Welle 51 aus er strecken und einen Kratzer 53, der an den Armen 52 befestigt ist. Der Kratzer 53 weist eine gezahnte Kante 53a auf, wel che der inneren Oberfläche des Korbes 39 gegenüberliegt. Die vertikale Länge der gezahnten Kante 53a ist etwas kürzer als die innere Höhe des Korbes 39, so daß die Kante 53a in den Korb 39 paßt. Die Entfernungsvorrichtung umfaßt weiterhin eine bogenförmige Klinge 54 (Fig. 8). Die Klinge 54 ist am unteren Ende des Kratzers 53 befestigt, so daß die Klinge 54 dem Kratzer 53 folgt. Die Schwenkwelle 51 der Entfernungs vorrichtung kann durch einen hydraulisch betätigten Zylinder zwischen einer Kratzposition und einer Warteposition ver schwenkt werden. Die Kratzposition ist in Fig. 8 mit durch gezogenen Linien dargestellt und die Warteposition mit strichpunktierten Linien. Die Warteposition wird eingenom men, wenn Schmutzwasser oder gebrauchtes Wasser in den Sepa rator 13 eingebracht wird. In der Kratzposition wird der Kratze 53 nahe der inneren Oberfläche des Korbes 39 angeord net, um den an der inneren Oberfläche des Korbes 39 abge setzten Festkörperanteil abzukratzen oder abzustreifen. Der vom Kratzer 53 entfernte Festkörperanteil wird entlang der Klinge 54 bewegt und durch die Öffnungen 42a durch die Dre hung des Korbes 39 aus dem Separator 13 entfernt.

Die Entfernungsvorrichtung ist natürlich nicht auf das dar gestellte Ausführungsbeispiel mit dem Kratzer 53 beschränkt; andere Mechanismen können - gegebenenfalls entsprechend mo difiziert - ebenfalls beim erfindungsgemäßen Separator 13 verwendet werden.

In dem Separator 13 mit dem oben genannten Aufbau wird der innere Korb 39 mit etwa 700 bis 800 Umdrehungen pro Minute in Rotation versetzt, um eine Zentrifugalkraft von etwa 400 bis 600 g (400- bis 600fache Erdbeschleunigung) auf das eingebrachte Schmutzwasser oder auf das gebrauchte Wasser aufzubringen, und Festkörperpartikel größer als der Klassifikationspunkt von 10 Mikron (= Mikrometer = µ) werden sofort an dem inneren Korb 39 durch die Zentrifugalkraft niedergeschlagen und komprimiert. Zur gleichen Zeit über strömt der flüssige Anteil die obere Kante des Korbes 39 und wird durch den Auslaß 50 abgeführt. In dem Dehydratisie rungs-Modus wird der flüssige Anteil über die Leitung 29 dem Tank 20 zugeführt. Im Regenerations-Modus wird der flüssige Anteil über die Leitung 25 dem Reservoir 26 für behandeltes Wasser zugeführt.

Bei dem Auskratz- oder Ausschabvorgang wird der innere Korb 39 mit ungefähr 300 Umdrehungen pro Minute gedreht. Der in den Öffnungen 42a haftende Festkörperanteil wird durch eine Kombination der Zentrifugalkraft und der geneigten Wände ei ner nach unten gerichteten Kraft unterworfen, wobei dies noch durch Luftdruck von der Luftdüse 45 unterstützt wird. Aus diesem Grund kann der Festkörperanteil problemlos zu je der Zeit ungeachtet einer hohen oder geringen Drehgeschwin digkeit aus dem Korb 39 entfernt werden. Mit anderen Worten, der Separator 13 kann von Festkörperanteilen gereinigt wer den, während die Drehzahl des Separators 13 auf einer rela tiv hohen Geschwindigkeit bleibt. Hierdurch kann die Zeit dauer für jeden Ausschabvorgang verringert werden und die Arbeitsleistung verbessert werden. Die beschriebene Ausfüh rungsform ist besonders wirksam für Schlammwasser, welches klebrig-zähe Festkörperanteile wie beispielsweise Schlick enthält, der dazu neigt, an den Öffnungen 42a zu haften.

Da der innere Korb 39 eine nichtperforierte zylindrische Wand aufweist, kann der Separator 13 wirksam mit allen Typen von Schmutzwasser und gebrauchtem Wasser ungeachtet von je weiligem spezifischem Gewicht oder Viskosität verwendet wer den. Weiterhin kann der Separator 13 vergleichsweise preis wert hergestellt werden, da sein Aufbau einfach ist.

Ein bevorzugtes Beispiel eines Dehydratisierungs- oder Was serentzugsvorganges gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun nachfolgend erläutert. Wie bereits erwähnt, weist der Dehydratisierungs-Vorgang - um den Wasseranteil von Schlamm wasser oder industriellem Abwasser zu reduzieren, um so die Endlagerung zu erleichtern - den Koagulations- und/oder Flockungsschritt auf, um das Koagulant und/oder das Flockungs mittel dem Wasser zuzuführen, um Ausflockungen der fei nen Schlammpartikel zu erzeugen und den Trennungsschritt, um das Schmutzwasser in den Festkörperteil und den flüssigen Teil zu trennen, was durch den bereits beschriebenen Separa tor erfolgt. Das industrielle Abwasser oder gebrauchte Was ser kann beispielsweise von Erdarbeiten, Baggerarbeiten, In dustrieanlagen und dergleichen mehr stammen. Das Koagulieren und/oder Ausflocken dient dazu, die in dem Wasser schweben den Partikel zu größeren Partikelformationen zusammenzubrin gen, was durch Koagulation und/oder Brückenbildung der feinstverteilten Partikel erfolgt.

Fig. 9 zeigt einen typischen Prozeß zur Durchführung des Dehydratisierungsbetriebs unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Separators 13. Das zu behandelnde Wasser wird dem ersten Reservoir 1a zugeführt und von dort über die Lei tung 3 und die Pumpe 2 in den Neutralisationstank überge leitet. Im Neutralisationstank 4 wird dem Wasser eine be stimmte Menge eines geeigneten Sulfates (sulfate band) von dem Reservoir 5 zugeführt, so daß das Wasser neutralisiert und die Schlammanteile koaguliert werden. Fig. 10 veran schaulicht schematisch diesen Koagulationsvorgang. Feine Partikel R mit negativen Ladungen werden durch das Koagulans G mit positiven Ladungen neutralisiert, um die gegenseitige Abstoßungskraft zu schwächen. Die einander nurmehr schwach abstoßenden Partikel R neigen daraufhin dazu, einander an zunähern und aneinander zu haften. Das koagulierte Wasser wird dann mit der Pumpe 6 durch die Leitung 7 in dem Tank 4 weitergefördert. Dem koagulierten Wasser wird dann ein er ster Zuschlag von hochmolekularem inorganischem Flockungs mittel aus dem Reservoir 14 zugeführt. In dem Mischer 8 wird das Wasser mit dem Flockungsmittel durchmischt und zur Reak tion in den ersten Reaktionszylinder 9 gebracht. Danach wird dem Wasser ein zweiter Zuschlag des hochmolekularen Floc kungsmittels aus dem Reservoir 16 zugeführt. Das hochmoleku lare Flockungsmittel wird in geeigneter Weise ausgewählt, abhängig von den chemischen und physikalischen Eigenschaften des zu behandelnden Wassers. Das Flockungsmittel kann katio nisch, nichtionisch und anionisch sein. Nach einem zweiten Mischvorgang in dem Mischer 10 und einer darauffolgenden Re aktion in dem zweiten Reaktionszylinder 11 wird das so vor behandelte Wasser über die Leitung 12 dem Separator 13 zuge führt. Durch das Wiederholen des Misch- und Reaktionsvorgan ges werden feinste Partikel von unter 10 µ absorbiert und zur Brückenbildung angeregt, um den Flockungsvorgang zu verstär ken. Dieser Vorgang ist in Fig. 11 dargestellt. Ein Zweig des hochmolekularen Flockungsmittels K wird an einem der Schlammpartikel R absorbiert. Ein weiterer Zweig des Floc kungsmittels stellt dann eine Brückenbildung zu einem weite ren Flockungsmittel her. Diese Absorptions- und Brückenbil dungsvorgänge werden innerhalb relativ kurzer Zeitdauer durch die Misch- und Reaktionsschritte wiederholt, um Flocken bzw. Ausflockungen zu erzeugen.

Der Separator 13 wird durch eine geeignete Schaltvorrich tung, beispielsweise ein Schaltventil in den Entwässerungs- bzw. Dehydratisierungs-Modus gebracht. Die Ausflockungen in dem Schmutzwasser werden von dem flüssigen Anteil des Wassers durch die Zentrifugalkräfte in dem Korb 39, der in dem Separator 13 gedreht wird, getrennt. Die ausgeflockten Bestandteile werden an der zylindrischen Innenwand des Kor bes 39 abgeschieden und verdichtet. Der von dem Separator 13 abgehende flüssige Anteil des Schmutzwassers wird über die Leitung 29 dem Reinigungstank 20 zugeführt. In dem Reini gungstank 20 werden der Flüssigkeit noch verschiedene Additive zugeführt, beispielsweise Mittel zur Einstellung des pH-Wertes etc., wonach ein Filtervorgang durchgeführt wird. Die so behandelte Flüssigkeit kann dann über die Leitung 22 in das öffentliche Kanalnetz, ein freifließendes oder stehendes Gewässer oder in das Grundwasser abgegeben werden.

Die komprimierten Ausflockungen, das heißt der aus dem Was ser abgetrennte Festkörperanteil wird über die Leitung 23 der Behandlungseinheit 24 zugeführt. In der Behandlungsein heit 24 wird der Festkörperanteil weiterbehandelt, um einen getrockneten filterkuchenartigen Körper zu bilden, der als wiederverwendbarer Stoff eingesetzt werden kann, da er sich von Industrieabfall-Schlamm ganz erheblich unterscheidet. Der getrocknete Filterkuchen kann beispielsweise durch Son neneinwirkung noch weiter getrocknet werden und mit natürli chem Erdreich oder Sand gemischt werden. Da der getrocknete Filterkuchen aus der Einheit 24 in Form eines weitestgehend trockenen Erdreiches vorliegt und weitestgehend frei von Flüssigkeit ist, kann er einfach und ohne große Kosten ge handhabt und transportiert werden.

Fig. 12 zeigt in einer graphischen Darstellung den Vergleich des Flüssigkeitsanteiles in dem Abwasser oder Schmutzwasser vor der Dehydratisierung und nach der Dehydratisierung. 5,25 m³ Schmutzwasser mit einem spezifischen Gewicht von 1,15 wurde durch den Dehydrationsvorgang auf 1 m³ verringert. Dies bedeutet, daß der Flüssigkeitsanteil von 4,79 m³ auf 0,54 m³ verringert wurde, während der Festkörperanteil von 0,46 m³ konstant blieb.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Regenerations-Behandlung wird nachfolgend näher beschrieben. Wie bereits erwähnt, entfernt diese Regenerationsbehandlung Schlammpartikel größer als 10 µ aus dem gebrauchten Schlamm wasser, um dieses gebrauchte Schlammwasser, welches hohes spezifisches Gewicht hat, erneut verwenden zu können. Fig. 13 zeigt einen typischen Prozeß, der bei der Regeneration zusammen mit dem Separator 13 verwendet wird. Hierbei wird das beispielsweise beim hydromechanischen Abteufen als Ton spülung verwendete Wasser, welches mit Feinstschlamm aus z. B. Bentonit, dem sogenannten Schleim, vermischt ist, dem zweiten Reservoir 1b zugeführt und von dort über die Pumpe 18 und die Leitung 19 dem Separator 13 zugeführt. Der Sepa rator 13 wird wieder mit einer geeigneten Schalteinrichtung in den Regenerations-Modus geschaltet. Die Schlammpartikel und der Schleim in dem gebrauchten Wasser werden unter Einwirkung der Zentrifugalkraft in dem Innenkorb 39 von dem flüssigen Anteil getrennt. Die Schlammpartikel und der Schleim werden an der Innenwand des Korbes 39 gesammelt bzw. niedergeschlagen und verdichtet. Der im Separator 13 abge trennte Flüssigkeitsanteil wird über die Leitung 25 dem Reservoir 26 zugeführt. Über die Pumpe 27 und die Leitung 28 wird das so regenerierte Wasser einer in der Zeichnung nicht näher dargestellten entsprechenden Wiederverwertungsanlage zugeführt, wo das Wasser entsprechend nachbereitet wird, um dann wieder in den hydromechanischen Prozeß rückgeführt zu werden.

Der komprimierte Festkörperanteil aus dem Wasser wird über die Leitung 23 der Behandlungseinheit 24 zugeführt und dort auf gleiche Weise wie in dem Dehydratisierungs-Modus weiter behandelt.

Die Festkörper-Entfernungsvorrichtung gemäß Fig. 7 wird in regelmäßigen Intervallen betrieben, bevor der Festkörperan teil in dem Korb 39 den Maximal-Füllstand oder Maximalpegel erreicht hat. Alternativ hierzu kann die Entfernungseinrich tung abhängig von einem Signal betätigt werden, welches von einer Sensoreinrichtung oder Fühlervorrichtung kommt, welche den Maximalpegel oder einen bestimmten Pegel des Festkörper anteils im Separator 13 erfaßt. Zum Entfernen des Festkör peranteils wird der Korb 39 mit 100 bis 300 Umdrehungen pro Minute gedreht.

Der durch die Regenerations-Behandlung unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Zentrifugen-Separators bewirkte Effekt läßt sich anhand der nachfolgenden Tabelle erläutern.

Die Tabelle zeigt die Vergleichsdaten zwischen dem spezifi schen Gewicht von gebrauchtem Schlammwasser vor und nach der Regenerations-Behandlung. Vergleicht man die Durchschnitts werte von 1,110 und 1,046 wird klar, daß mit der Regenerationsbehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung das spezifische Gewicht von gebrauchtem Schlammwasser wirksam auf den nötigen niedrigen Wert gesenkt werden kann.

Fig. 14 zeigt die Verteilungskurve der Schlammpartikel in dem gebrauchten Wasser vor der Regenerationsbehandlung und Fig. 15 zeigt die gleiche Kurve nach der Behandlung. Die Partikel in dem gebrauchten Wasser nach der Regenerationsbe handlung gehören praktisch vollständig in den Bereich unter 10 µ. Die Partikel größer als 10 µ sind durch den Separator 13 gemäß der vorliegenden Erfindung praktisch vollständig ent fernt worden. Dies bedeutet, daß der Separator 13 eine Regenerationsbehandlung bis zu 10 µ ermöglicht.

Fig. 16 zeigt den Vergleich zwischen dem Separator gemäß der vorliegenden Erfindung und anderen unterschiedlichen her kömmlichen Abscheide- bzw. Separationsverfahren. Die vorlie gende Erfindung kann auf einem extrem weiten Bereich von Partikelgrößen angewendet werden, und zwar unabhängig davon, ob beispielsweise feiner Sand oder Schlick vorliegt. Der Wasseranteil des anfallenden Festkörpers liegt zwischen 20 und 30%.

Fig. 17 zeigt die Verteilungskurven der Partikelgrößen von Bentonit in dem gebrauchten Wasser. Gemäß der Darstellung von Fig. 17 liegt die Partikelgröße u von Bentonit praktisch vollständig im Bereich von 10 µ oder darunter. Da der Separa tor gemäß der vorliegenden Erfindung die Schlammpartikel oberhalb 10 µ, also beispielsweise den Schleimanteil prak tisch vollständig aus dem Wasser entfernt, kann die Wirkkom ponente in dem Wasser, das heißt Bentonit in dem behandelten Wasser bleiben, so daß das Wasser für eine nachfolgende Wie dereinbringung in den hydromechanischen Abteufprozeß ge eignet ist. Wird das gebrauchte Wasser nicht der erfindungs gemäßen Behandlung unterworfen, muß das Wasser, welches ein zu hohes spezifisches Gewicht hat, praktisch vollständig entsorgt werden, und eine neu hergestellte Tonspülung muß kontinuierlich in den Prozeß eingebracht werden. Das Wasser behandlungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann so mit ganz erheblich zur Kosteneinsparung beitragen.

Obwohl der Separator 13 die Partikel von größer als 10 µ ent fernt, werden die Partikel von unter 10 µ nach und nach mehr werden, so daß das spezifische Gewicht des gebrauchten Was sers auch nach dem Regenerationsvorgang unerwünscht hoch ansteigen kannsein wird. Dieses Wasser wird dann schließlich der Dehydratisierung gemäß der vorliegenden Erfindung unter worfen und entsorgt.

Fig. 18 zeigt einen teilweisen Schnitt durch eine modifi zierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Separators 13, der mit einer Sensoreinrichtung 60 ausgestattet ist, mit der ein bestimmter Maximalpegel des sich in dem Korb 39 ansam melnden Festkörperanteils erfaßt werden kann. Die Fig. 19 und 20 zeigen diese Sensoreinrichtung von der Seite und in Draufsicht. In den Fig. 18 bis 20 bezeichnen gleiche Bezugs zeichen gleiche oder einander entsprechende Elemente oder Teile wie in dem Separator 13 von Fig. 2 und eine nochmalige Erläuterung dieser Elemente oder Teile kann entfallen.

Die Sensoreinrichtung 60 umfaßt einen Drehschalter 61, der an der oberen Oberfläche des stationären Gehäuses 31 ange ordnet ist, einen Grenzschalter 62, der abwechselnd ein- und ausgeschaltet wird als Antwort auf eine Drehung des Dreh schalters 61, eine mittige Stange 63, deren eines Ende mit dem Drehschalter 61 verbunden ist und deren anderes Ende sich in den Korb 39 erstreckt und eine Mehrzahl von Sensor platten 64, die an der Stange 63 in vertikaler Richtung ver laufend befestigt sind. Der Drehschalter 61 ist drehbar auf einem Stützteil 65 geführt, welches an der oberen Oberfläche des Gehäuses 31 angeordnet ist. Das oberste Ende der Stange 63 ist durch eine mittige Öffnung in dem Stützteil 65 geführt und an dem Drehschalter 61 befestigt, so daß der Drehschalter 61 durch Drehung der Stange 63 in Drehbewegung versetzt werden kann.

Die Sensorplatte 64 weist eine langgestreckte Formgebung auf, sie erstreckt sich in horizontaler Richtung und ist an ihrem freien äußersten Ende mit einer Karbid-Spitze 64a ver sehen. Vorzugsweise sind wenigstens zwei derartige Sensor platten 64 gemäß Fig. 18 und 19 vorgesehen, um den Maximal pegel des Festkörperanteiles 66 korrekt zu erfassen, wenn sich dieser an der Innenwand des Innenkorbes 39 absetzt.

Zwischen dem Drehschalter 61 und dem Stützteil 65 ist eine Feder 67 angeordnet, welche den Drehschalter 61 stets in eine bestimmte Richtung vorspannt bzw. setzt, um zu vermei den, daß der Drehschalter 61 mit dem Grenzschalter 62 zusam menstößt.

Eine der Sensorplatten 64, beispielsweise in Fig. 18 die oberste Sensorplatte, ist mit einer Schutzeinrichtung 68 versehen, welche verhindert, daß die Sensoreinrichtung 60 fehlerhaft arbeitet. Wenn nämlich Anteile des Schlammwas sers, welche in den Separator 13 gefördert werden, die Sen sorplatte 64 oder die Sensorplatten 64 treffen, könnte die Sensoreinrichtung 60 fälschlicherweise betätigt werden. Dies wird durch die Schutzeinrichtung 68 verhindert.

Fig. 21 zeigt einen typischen Aufbau einer solchen Schutz einrichtung 68 gegen Fehlbetrieb. Die Schutzeinrichtung 68 umfaßt ein Stützteil 69, welches am rechten Ende der Sensor platte 64 befestigt ist, ein Lagergehäuse 70, welches von dem Stützteil 69 über ein ringförmiges Abdichtteil 71 und Lager 72 geführt ist, und ein Sensorelement 73, welches mittels Bolzen 74 und Muttern 75 an dem Lagergehäuse 70 befestigt ist. Das Lagergehäuse 70 ist weiterhin mit einer oberen Platte 76 unter Zwischenschaltung einer Packung 77 und einer unteren Platte 78 versehen, wobei diese obere und untere Platte 76 und 78 mit dem Lagergehäuse 70 über lange Bolzen 79 und Muttern 80 befestigt sind.

Gemäß Fig. 18 beinhaltet der Separator 13 weiterhin eine ma nuelle Sensor- oder Fühleinrichtung 81 zur Erfassung des Maximalpegels des sich ansammelnden Festkörperanteiles 66. Diese Fühleinrichtung 81 besteht aus einem Handgriff 82 und einem Stab 83, wobei ein Ende des Stabes 83 mit dem Hand griff 82 verbunden ist und das andere Ende 83a um 90° in Richtung der zylindrischen Innenwand des Korbes 39 abgewin kelt ist. Der Stab 83 ist dreh- oder schwenkbar in dem Deckel des Gehäuses 31 geführt. Das abgewinkelte Ende 83a ist etwas länger als diese Sensorplatte 64, so daß das Ende 83a in Kontakt mit dem Festkörperanteil 66 gerät, wenn dieser sich langsam ansammelnde Festkörperanteil den Maxi malpegel erreicht. Mit dem Bezugszeichen 84 ist ein Freiga behebel bezeichnet, mit dem die Sensoreinrichtung 60 entrie gelt werden kann, um beispielsweise die Sensorplatten 64, die Schutzreinrichtung 68 und/oder die Fühleinrichtung 81 zu überprüfen, zu reinigen oder auszutauschen.

Die Arbeitsweise der Sensoreinrichtung 60 wird nachfolgend im einzelnen erläutert. Wenn wenigstens eine der Spitzen 64a der Sensorplatten 64 in Anlage mit dem Festkörperanteil 66 innerhalb des Korbes 39 gerät, wobei der Festkörperanteil 66 zusammen mit dem Korb 39 in dem Gehäuse 31 rotiert, wird die Drehkraft des Korbes 39 über die betreffende Sensorplatte 64 auf die Stange 63 übertragen. Hierdurch wird der Drehschal ter 61, der drehfest an der Stange 63 befestigt ist, entge gen der Kraft der Feder 67 gedreht, um den Grenzschalter 62 einzuschalten. Das Einschaltsignal vom Schalter 62 wird der Antriebseinheit der Antriebswelle 34 des Separators 13 zuge führt, um die Drehzahl der Welle 34 auf beispielsweise 100 bis 300 Umdrehungen pro Minute abzusenken und wird gleich zeitig den Pumpen 2 und 6 zugeführt, wenn der Separator 13 in dem Dehydratisierungs-Modus arbeitet oder der Pumpe 18 zugeführt, wenn der Regenerations-Modus läuft, um den Was serzufuhrvorgang über die Leitung 33 zu unterbrechen. Danach wird die Entfernungsvorrichtung für den Festkörperanteil ge mäß Fig. 7 und 8 in die Kratz- oder Schabposition gebracht, wo der Kratzer 53 damit beginnt, den Festkörperanteil 66 an der Innenwand des Korbes 39 abzukratzen. Wenn der Auskratz- oder Ausschabvorgang abgeschlossen ist, kehrt der Drehschal ter 61 unter der Kraft der Feder 67 in seine Ausgangslage zurück und gerät außer Anlage mit dem Grenzschalter 62.

Die Schutzeinrichtung 68 verhindert, daß die Sensoreinrich tung 60 durch in den Separator 13 einfließende Schmutzwasser fehlerhaft betätigt wird. Wenn die Schutzeinrichtung 68 von Wasseranteilen des Schmutzwassers getroffen wird, wird das Sensorelement 73 durch die auftreffenden Tropfen oder der gleichen in Drehung versetzt, um die entstehenden Kräfte aufzunehmen. Wenn andererseits der Festkörperanteil 66 sei nen maximalen Pegel oder Füllstand beinahe erreicht hat oder bereits überschreitet, wird das Sensorelement 73 der Schutz einrichtung 68 wiederholt einer größeren Auftreffkraft aus gesetzt, welche durch Drehung des Sensorelementes 73 nicht mehr absorbiert werden kann. Somit kann die Sensoreinrich tung 60 den Maximalpegel entsprechend dem korrekten Zeit punkt zum Entfernen des Festkörperanteils 66 aus dem Korb 39 korrekt erfassen.

Der Maximalpegel bzw. die Maximal-Ausscheidsdicke kann durch die manuelle Fühleinrichtung 81 gemäß Fig. 18 ertastet oder erfaßt werden. Eine Bedienungsperson betätigt den Handgriff 82 der Fühleinrichtung 81, um zu überprüfen, ob das abgewin kelte Ende 83a bereit in Kontakt mit dem Festkörperanteil 66 ist oder nicht. Da diese manuelle Fühleinrichtung 81 ver gleichsweise einfachen Aufbau hat, muß die Bedienungsperson den Handgriff 82 öfters betätigen. Bei diesem manuellen Fühlvorgang wird auch das Entfernen des Festkörperanteiles 66 von der Bedienungsperson ausgelöst.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, kann mit dem er findungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vor richtung alternativ die Dehydratisierungs-Behandlung von Schlammwasser und/oder industriellem Abwasser zur Endlage rung bzw. Entsorgung oder der Regenerations-Vorgang von ein mal während des hydrodynamischen Ausschachtens oder Abteu fens verwendeten Schlammwasser durchgeführt werden, um die ses erneut verwenden zu können, wobei die gleiche Vorrich tung auf relativ einfache Art und Weise verwendbar ist.

Bei der Dehydratisierung wird das Schlammwasser und/oder in dustrielle Abwasser mit einem Flockungsmittel versetzt, um eine Ausflockung der Schlammpartikeln unter 10 µ zu erreichen und diese ausgeflockten Bestandteile werden dann durch die Zentrifugalkraft in dem Separator 13 aus dem Wasser ent fernt. Die ausgetrennten Flocken werden verdichtet und ver festigt, um trockene Kuchen zu bilden, welche problemlos wie normaler gewachsener Boden entsorgt werden können. Der abge trennte Flüssigkeitsanteil des Wassers wird in einer Reini gungseinheit gefiltert, um noch andere Verunreinigungen zu entfernen und dann als normales Abwasser abgeführt.

Alternativ hierzu wird bei der Regenerationsbehandlung das bei der Wassergrabungsarbeit schon einmal verwendete Schlammwasser mit hohem spezifischen Gewicht in den Separa tor eingebracht, um die Schlammpartikel größer als 10 µ aus dem Wasser zu entfernen. Da der abgetrennte Flüssigkeitsan teil Feinpartikel unter 10 µ nach wie vor aufweist, kann die abgetrennte Flüssigkeit in besonders vorteilhafter Weise als Tonspülung oder Bohrspül-Flüssigkeit während des hydromecha nischen Abteufens erneut verwendet werden.

In beiden Betriebsarten wird der im Separator abgetrennte Festkörperanteil in die Feststoff-Behandlungseinheit abge führt, um dort getrocknet zu werden, um getrocknete Filter kuchen zu bilden, welche problemlos als normales Erdreich für beispielsweise Aufschüttungsarbeiten an Küsten oder der gleichen verwendet werden können.

Der erfindungsgemäße Separator kann die Trennung von Fest körper und Flüssigkeit ohne irgendwelche Unterbrechungen durchführen. Die Bodenfläche des Innenkorbes im Separator weist die zwischen dem Kreuzarm und dem kreisförmig umlau fenden Teil gebildeten Öffnungen auf, von denen jede Innen wand sich in Richtung der Bodenseite vertikal erweitert. Durch diese Öffnungen können die Festkörperanteile, also die ausgefällten und verdichteten Flocken oder dergleichen unter Einwirkung der Zentrifugalkraft und des aus der Luftdüse austretenden Luftstrahls problemlos entlang der sich nach unten erweiternden inneren Wände nach unten fallen. Da der Festkörperanteil praktisch kontinuierlich aus dem Innenkorb abgeführt werden kann, kann der Trennvorgang von Festkörperanteil und Flüssigkeitsanteil für eine lange Zeit dauer fortgeführt werden. Selbst wenn die Öffnungen von dem Festkörperanteil nach und nach verstopft werden, wird dies durch die Sensoreinrichtung erfaßt, welche den Maximalstau pegel des Festkörpers in dem Korb feststellt. Durch die Sen soreinrichtung kann der Zentrifugationsvorgang des Korbes und die Zufuhr von Schmutzwasser automatisch unterbrochen werden. Wenn weiterhin der Separator mit einer Einrichtung zum Entfernen des Festkörperanteils aus dem Korb ausgestat tet ist, kann der Entfernungsvorgang des Festkörperanteils automatisch im Ansprechen auf ein entsprechendes Signal von der Sensoreinrichtung gestartet werden. Hierbei verhindert die Schutzeinrichtung, daß die Sensoreinrichtung aufgrund von Wassertropfen oder dergleichen fehlerhaft anspricht.

Das Dehydratisierungs-System und das Regenerations-System gemäß der vorliegenden Erfindung können selbstverständlich auch unabhängig voneinander bzw. parallel arbeiten, wobei dann zwei Separatoren eingesetzt werden, beispielsweise dann, wenn ausgesprochen hohe Mengen von Schlamm- oder Brauchwasser anfallen.

Claims

1. Verfahren zur Behandlung von Schlamm- und/oder Abwas ser, mit:
einem ersten Behandlungsprozeß, um eine Dehydratisie rung des Schlammwassers und/oder Abwassers durchzufüh ren, wobei der erste Prozeß aufweist:
einen Flockungsschritt zum Ausflocken feiner Schlamm partikel in dem Schlammwasser und/oder industriellen Abwasser, um Ausflockungen zu erzeugen;
einen Trennschritt zum Trennen der Ausflockungen in einen Festkörperanteil und einen Flüssigkeitsanteil, wobei der Trennschritt in einem ersten Betriebsmodus erfolgt;
einen Abgabeschritt zum Abgeben des flüssigen Anteils über einen Filter- und Wasserreinigungsschritt; und
einen Festkörper-Behandlungsschritt zum Behandeln des Festkörpers, der in dem Trennschritt abgetrennt worden ist; und
einem zweiten Behandlungsprozeß, um eine Regeneration des Schlammwassers durchzuführen, welches hohes spezi fisches Gewicht hat und mit Schlammpartikeln aus hy dromechanischen Grabungsarbeiten angereichert ist, wobei der zweite Prozeß die folgenden Teilschritte aufweist:
einen Schlammwasser-Empfangsschritt zum Empfang des Schlammwassers von der Grabungsstelle;
einen Fest-/Flüssigstoff-Trennschritt zum Auftrennen des Schlammwassers in einen Festkörperanteil und einen Flüssigkeitsanteil, wobei der Trennschritt in einem zweiten Betriebsmodus erfolgt;
einen Wiederverwendungsschritt zum Wiederverwenden des abgetrennten Flüssigkeitanteiles, der frei von Schlamm partikeln aufgrund des Trennschrittes ist; und
einen Festkörperanteil-Behandlungsschritt zum Behandeln des Festkörperanteils, der in dem Trennschritt abge trennt worden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Verfahrensschritt des abwechselnden Umschaltens zwischen dem ersten und zweiten Behandlungsprozeß.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Fest-/Flüssigstoff-Trennschritt ein mit Zentrifugal kraft arbeitendes Trennsystem verwendet.

4. Vorrichtung zum Behandeln von schlammhaltigem Abwasser bei hydromachanischen Abteufarbeiten und/oder von Industrie-Abwasser, sowie von bei hydromechanischen Abteufarbeiten bereits verwendetem Schlammwasser, gekennzeichnet durch:
ein erstes Reservoir (1a) zum Speichern des Abwassers von hydromechanischen Abteufarbeiten und/oder industri ellen Arbeiten;
ein zweites Wasserreservoir (1b) zum Speichern ge brauchten Schlammwassers hohen spezifischen Gewichtes, welches mit Schlammpartikeln und anderen Materialien von hydromechanischen Grabungsarbeiten angereichert ist;
eine Flockungseinheit (14, 15, 16, 17) zur Zufuhr von einem Flockungsmittel in das aus dem ersten Reservoir (1a) geförderten Wasser, um die in dem Wasser vorhan denen feinen Partikel auszuflocken;
einen mit Zentrifugalkraft arbeitenden Separator (13), der abwechselnd in einem ersten Betriebsmodus oder ei nem zweiten Betriebsmodus mittels eines Schaltventils oder dergleichen betreibbar ist, wobei im ersten Be triebsmodus das von der Flockungseinheit kommende Was ser behandelt wird, um das Wasser in einen Festkörper anteil und einen Flüssigkeitsanteil aufzutrennen und in dem zweiten Betriebsmodus das gebrauchte Schlammwasser aus dem zweiten Reservoir (1b) behandelt wird, um die in dem Schlammwasser vorhandenen Schlammpartikel zu entfernen;
eine Flüssigkeits-Reinigungseinheit (20) zum Reinigen des aus dem Separator (13) kommenden Flüssigkeitsan teil, wenn dieser im ersten Betriebsmodus arbeitet;
ein drittes Wasserreservoir (26) zur Aufnahme des be handelten Wassers aus dem Separator (13), wenn dieser im zweiten Betriebsmodus arbeitet; und
eine Festkörperanteil-Behandlungseinheit (24) zur Be handlung des aus dem Separator (13) kommenden Festkör peranteils, wenn dieser im ersten oder zweiten Be triebsmodus arbeitet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Schalteinrichtung zum abwechselnden Anwählen des ersten oder zweiten Betriebsmodus.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der Separator ein stationäres Gehäuse (31);
einen beweglichen inneren Korb (39), der drehbar mit tels einer Welle (34) in dem Gehäuse (31) gelagert ist, und eine nichtperforierte zylindrische Wand und ein radförmiges Bodenteil (42) hat; und
eine Luftdüse (45) aufweist, deren oben liegendes freies Ende in Richtung des radförmigen Bodenteils (42) weist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das radförmige Bodenteil (42) ein ringförmig umlau fendes Teil (36); einen im wesentlichen kreuzförmigen Arm (37), der einstückig an dem ringförmig umlaufenden Teil (36) ausgebildet ist; und Öffnungen (42a) auf weist, welche zwischen dem kreuzförmigen Arm (37) und dem ringförmig umlaufenden Teil (36) gebildet sind, wobei jede Innenwand (36a, 37a) der Öffnungen vertikal geneigt ist, so daß die Abgabe des Festkörperanteils in Richtung des Bodenendes des Korbes (39) vereinfacht ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, gekenn zeichnet durch eine Einrichtung (53) zum Entfernen des Festkörperanteils (66), der sich in dem Korb (39) anla gert und ansammelt, wenn der Festkörperanteil (66) einen bestimmten Maximalwert überschreitet.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, gekenn zeichnet durch eine Sensoreinrichtung (60) zum Erfassen des Maximalpegels des Festkörperanteils (66) an der zylindrischen Innenwand des Korbs (39), wobei die Sen soreinrichtung (60) automatisch den Zentrifugiervorgang des Korbes (39) und die Zufuhr von Wasser unterbricht und die Entfernungseinrichtung (53) betätigt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (60):
einen Drehschalter (61), der drehbar an der oberen Oberfläche des Gehäuses (31) angeordnet ist;
einen Grenzschalter (62), der abhängig von einer Dre hung des Drehschalters (61) ein- oder ausgeschaltet wird;
eine Stange (63), deren eines Ende mit dem Drehschalter (61) verbunden ist und deren anderes Ende sich in den Korb (39) erstreckt; und
eine Mehrzahl von Sensorplatten (64) aufweist, welche an der Stange (63) vertikal gestaffelt befestigt sind, wobei wenigstens eine der Sensorplatten (64) über die Stange (63) auf den Drehschalter (61) die Kraft über trägt, die erzeugt wird, wenn die Spitze (64a) der Sensorplatte (64) an dem sich in dem Korb (39) ansam melnden Festkörperanteil (66) anschlägt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Sensorplatten (64) mit einer Schutzein richtung (68) versehen ist, welche ein fehlerhaftes Auslösen der Sensoreinrichtung (60) verhindert.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (60) durch eine manuelle Fühleinrichtung (81) ersetzbar ist, welche einen Hand griff (62) aufweist, der drehbar an der oberen Oberflä che des Gehäuses (31) vorragt, wobei ein Stab (83) mit dem Handgriff (82) verbunden ist und ein Ende (83a) aufweist, welches in den Korb (39) ragt und rechtwink lig in Richtung der Wand des Korbes (39) abgebogen ist, so daß eine Bedienungsperson den Maximalpegel des Festkörperanteils (66) erfassen kann, wenn das abgewin kelte Ende (83a) an dem Festkörperanteil (66) an schlägt.