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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff der nebengeordneten
Ansprüche
1 und 26 sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff
der nebengeordneten Ansprüche
38 und 48 sowie den auf eine Anlage gerichteten Anspruch 64.
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Bei
bekannten Anlagen zum Entwässern
von Schlämmen
aus Kläranlagen
wird dem Klärschlamm mittels
einer Vollmantelzentrifuge, einer Kammerfilterpresse oder einer
Siebbandpresse mechanisch ein Teil des darin gebundenen Wassers
entzogen. Der flüssige
Klärschlamm
mit einem Wassergehalt von beispielsweise 95 Gew.-% wird dabei in
einen klumpenden, feuchten Dickstoff mit einem Wassergehalt von
etwa 15 Gew.-% bis etwa 35 Gew.-% überführt. Der Dickstoff stellt eine
zu entsorgende Restmasse dar, die je nach erzieltem Entwässerungsgrad
etwa 1/4-tel bis 1/7-tel der ursprünglichen Klärschlamm-Masse ausmacht.
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Eine
weitere Verringerung des Wassergehaltes mit Hilfe mechanischer Entwässerung
ist bei Klärschlämmen im
allgemeinen nicht möglich.
Wird ein geringerer Wassergehalt des Dickstoffs gewünscht, werden
der mechanischen Entwässerungsvorrichtung
eine oder mehrere thermische Trocknungsstufen nachgeschaltet. Bei
den genannten Trocknungsstufen handelt es sich um Kurzzeit- oder
Langzeittrockner, beispielsweise Wirbelschichttrockner oder Scheibentrockner.
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Sowohl
die weitere Verarbeitung der mechanisch entwässerten Dickstoff Klumpen in
thermischen Trocknungsstufen als auch die Entsorgung dieser feuchten,
klebrigen Masse auf einer Deponie, in der Landwirtschaft, bei der
Kompostierung oder bei der direkten Verbrennung bereiten in der
Praxis wegen der unangenehmen Materialeigenschaften des nur mechanisch
entwässerten
Dickstoffs große Schwierigkeiten.
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Um
die mechanische Standfestigkeit der Dickstoff-Klumpen auf Deponien
zu erhöhen
oder deren Streufähigkeit
bei der landwirtschaftlichen Verwertung zu verbessern, werden dem
Dickstoff große Mengen
trockenes Material, beispielsweise gebrannter Kalk, zugemischt,
um den Gesamtwassergehalt von beispielsweise 75 Gew.-% auf 60 Gew.-%
zu reduzieren. Dadurch vergrößert sich
indessen die zu entsorgende Gesamtmasse in erheblichem Umfang, wie
aus der nachfolgenden Beispielsrechnung ersichtlich ist: 1000 kg
flüssiger
Klärschlamm
mit einem Trockensubstanz- (TS)-Gehalt von 5 Gew.-% (entsprechend
einem Wassergehalt von 95 Gew.-% ) enthält 50 kg Trockensubstanz. Durch
mechanische Entwässerung
auf 25 Gew.-% TS-Gehalt hat die resultierende, feuchte Restmasse
(Dickstoff) noch ein Gewicht von 200 kg (unverändert 50 kg Trockensubstanz
und 150 kg Wasser); damit wurden 800 kg Wasser entzogen. Um auf
40 Gew.-% TS-Gehalt zu kommen, gibt es zwei Möglichkeiten. Entweder müssen 50
kg Trockensubstanz hinzugefügt
werden; das Gesamtgewicht erhöht
sich dann von 200 kg auf 250 kg, wovon (unverändert) 150 kg Wasser (= 60 Gew.-%)
und 100 kg Trockensubstanz (= 40 Gew.-%) sind. Alternativ dazu werden
75 kg Wasser entzogen; das Gesamtgewicht verringert sich dann von
200 kg auf 125 kg, wovon (unverändert)
50 kg Trockensubstanz (= 40 Gew.-%) und 75 kg Wasser (= 60 Gew.-%) sind.
Gegenüber
dem Zumischen von Trockensubstanz wird somit durch weiteren Wasserentzug
die resultierende Dickstoffmasse bei gleichem TS-Gehalt auf die
Hälfte
( 125 kg gegenüber
250 kg) reduziert!
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Wird
dagegen der nasse Dickstoff direkt verbrannt, müssen für die Verdampfung des darin
enthaltenen Wassers große
Brennstoffmengen eingesetzt werden. Um im vorgenannten Beispielsfall
50 kg Trockensubstanz zu verbrennen, müssen 150 kg Wasser verdampft
werden. Bei der thermischen Entsorgung von Klärschlamm durch Verbrennen bringt eine
Vortrocknung der aus der mechanischen Entwässerung resultierenden feuchten
Dickstoff-Klumpen große
Vorteile: Die zu verbrennende Masse ist kleiner, der Heizwert ist
höher,
die Abgasmenge und damit auch der Schadstoffausstoß an Dioxinen
und Furanen ist geringer. Allerdings ist der Aufwand für die Vortrocknung
von mechanisch entwässertem Klärschlamm
nach dem Stand der Technik, d.h., mittels thermischer Trocknungsstufen,
beträchtlich.
In vielen Fällen
muß der
klebrige, feuchte und zu Klumpen zusammengebackene Dickstoff durch
Rückmischen
mit Trockenstaub erst einmal verarbeitbar gemacht werden, wodurch
sich die im Trockner zur verarbeitende Gesamtmasse stark erhöht. Dies
hat wiederum zur Folge, daß die
erforderlichen baulichen Abmessungen und letztlich die Anschaffungs-
und Betriebskosten von derartigen Trocknern im Vergleich zu den
baulichen Abmessungen bzw. Kosten von Klärschlamm-Zentrifugen ein Mehrfaches
betragen. In der Praxis sind die Kosten für das Entziehen von 1 kg Wasser
aus dem Klärschlamm
durch Trocknen etwa 10-mal so hoch wie durch Zentrifugieren.
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Hinzu
kommt folgendes: Die bisher für
die mechanischen Entwässerung
von Klärschlämmen eingesetzten
physikalischen Prinzipien wie Sedimentation, Filtration oder Pressen
konnten in dem vergangenen Jahrzehnt zwar bis zu einem Wasserentzug
von etwa 35 Gew.-% TS-Gehalt (gegenüber früheren Werten von etwa 25 Gew.-%
TS-Gehalt) verbessert werden, doch sind einer weiteren Steigerung des
Trockensubstanzgehaltes physikalische oder technische Grenzen gesetzt
durch begrenzte Materialfestigkeiten, Verstopfung von Filtertüchern oder
Erhöhung
des Verschleißes
und damit Verringerung von Standzeiten. Zudem zeigt sich, daß durch
verbesserte Reinigungsverfahren in Kläranlagen das Abwasser zwar
sauberer wird, jedoch der dabei anfallende Klärschlamm zunehmend schwieriger
zu entwässern
ist.
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Nach
dem Stand der Technik wurden deshalb eine Reihe von Verbesserungen
vorgeschlagen, um die Restfeuchte von mechanisch entwässerten Klärschlämmen weiter
zu reduzieren oder die genannten Schwierigkeiten zu umgehen.
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So
wird beispielsweise in der Patentanmeldung
DE 41 15 804 A1 vorgeschlagen,
der mechanischen Entwässerung
der Schlämme
in einer Zentrifuge zur weiteren Absenkung der Restfeuchte einen Trockner
mit beheizbaren Schaufeln nachzuschalten. Um die mit dem getrockneten
Klärschlamm
verbundenen Gefahren einer Staubexplosion zu begegnen, wird vorgeschlagen,
den entwässerten
Klärschlamm in
einem gasdichten Rohrkettenförderer
dem Trockner zuzuführen.
Die Abfuhr des getrockneten Klärschlammes
erfolgt ebenfalls in gasdichten Fördereinrichtungen mit Brüdenabsaugung
und Inertisierung. Es wird zwar eine niedrige Restfeuchte erreicht,
der apparative Aufwand und die Investitions- und Betriebskosten
sind allerdings sehr hoch.
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In
der
DE 33 30 248 A1 wird
vorgeschlagen, zur Erniedrigung der Restfeuchte bei der mechanischen
Entwässerung
von Schlämmen
in Filtrationsapparaten, wie Drehfilter oder Scheibenfilter, den
anfiltrierten Schlammkuchen direkt mit heißen Brenngasen nachzubehandeln.
Hierbei kommen die sehr heißen
Flammgase unmittelbar mit dem Feststoffkuchen in Berührung und
werden in die Kapillaren eingesaugt. Der Mehraufwand für die Erhöhung des
Trockensubstanzgehaltes ist zwar wie bei der vorliegenden Erfindung
gering, die Gefahr der Verbrennung von organischen Anteilen des
Kuchens oder der Filtertuchschädigung
ist jedoch bei Klärschlämmen sehr
hoch.
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Es
wurden auch Anstrengungen unternommen, die mechanische Entwässerung
durch direkte Nachbehandlung in der Zentrifuge zu verbessern, wie
die
EP 0 405 125 A2 zeigt.
Hierbei wird ein fluidisierendes Medium zur Nachbehandlung in den Schlammkuchen
innerhalb der Zentrifuge eingepresst. Ähnlich wie in der vorliegenden
Erfindung wird die Nachbehandlung des Schlammkuchens in der Zentrifuge
in einem Bereich zwischen Eintragszone und Abwurfzone durchgeführt. Mit
einfachen Mitteln erfolgt eine Verbesserung des Dickstoffaustrages
durch Änderung
der Transporteigenschaften des Schlammes. Eine Verringerung der
Restfeuchte oder eine indirekte Erwärmung des Schlammes von außen durch
die Trommelwand ist jedoch nicht beabsichtigt und nicht möglich.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, bei Klärschlämmen einen
höheren Trockensubstanzgehalt
mit vergleichsweise geringerem apparativen und energetischem Aufwand
zu erzielen.
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Diese
Aufgabe wird verfahrenstechnisch durch die Merkmale der nebengeordneten
Ansprüche
1 und 26 sowie apparativ durch die Merkmale der nebengeordneten
Ansprüche
38 und 48 sowie durch den auf eine Anlage gerichteten Anspruch 64
gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verfahren
und Vorrichtungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung beruht in seiner einen Lösungsvariante auf der Überlegung,
den vorentwässerten
Klärschlamm
innerhalb der Zentrifuge zu erwärmen.
Dabei wird von folgenden physikalischen Vorgängen bei der mechanischen Schlammentwässerung
ausgegangen:
Bei den üblicherweise
zur Schlammentwässerung eingesetzten
Vollmantel-Schneckenzentrifugen
wird der voreingedickte, flüssige
Klärschlamm
mit etwa 5 Gew.-% Trockensubstanz-Gehalt einer Zentrifugentrommel
kontinuierlich zugeführt,
welche um eine horizontale Achse rotiert. Auf die nur eine geringe
Masse aufweisenden Feststoffpartikeln des Klärschlamms wirken Zentrifugalkräfte mit
2000- bis 3000-facher
Erdbeschleunigung. Infolge dieser hohen Zentrifugalkräfte sedimentieren
die Partikeln radial nach außen
und bilden innerhalb der Zentrifugentrommel eine Dickstoffschicht
großer
Stärke.
Der durch das Zentrifugalfeld wirkende Eigendruck innerhalb dieser
Dickstoffschicht beträgt
etwa 10 bar und bewirkt, daß durch
die Eigenpressung ein Teil des Schlammwassers in den sich verengenden
Zwischenräumen
und Kapillaren radial nach innen verdrängt wird. Die Viskosität der nach
innen abströmenden
Flüssigkeit
setzt einer raschen Verdichtung der Feststoffpartikeln infolge der
verengten Kapillaren einen Widerstand entgegen. Es stellt sich ein Gleichgewicht
ein zwischen dem maximal erzeugbaren Eigendruck der Feststoffpartikeln
und der Kompressibilität
des mit Wasser gefüllten
Hohlraumanteils zwischen den Feststoffpartikeln. Infolge der sich verengenden
Kapillaren kann das eingeschlossene Schlammwasser nicht mehr entweichen.
Die nur begrenzt zur Vefügung
stehende Schleuderzeit und die durch Flockungshilfsmittel (Polyelektrolyte)
künstlich erhöhte Viskosität des Schlammwassers
behindern dabei ein weiteres Entfeuchten der Dickstoffschicht.
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Die
sich an der Innenwand der Zentrifugentrommel bildende Dickstoffschicht
wird durch eine Förderschnecke,
welche koaxial zur Zentrifugentrommel in deren Innerem mit etwas
höherer
Drehzahl rotiert, in axialer Richtung bewegt und am konisch zugespitzten
Ende der Zentrifugentrommel über
gleichförmig
am Trommelumfang verteilte Abwurföffnungen in radialer Richtung
abgeschleudert bzw. abgeworfen. Das abgetrennte Zentrat strömt durch
Rücklaufkanäle, die
am Schnecken körper
befestigt sind, oder unmittelbar im Schneckenkanal entgegengesetzt
zur Austragsrichtung des Dickstoffs zurück zur Eintragszone der Zentrifuge
und wird über ein
dort angebrachtes Wehr aufgestaut. Das über das Wehr übertretende
Zentrat fließt über eine
Zentratschurre aus der rotierenden Zentrifugentrommel ab. Üblicherweise
ist die Zentrifugentrommel in ihrer hinteren axialen Hälfte zum
Konus hin mit Dickstoff gefüllt,
während
sich in der vorderen axialen Hälfte eine
Schicht geringerer Stärke
ausbildet, welche das Sedimentieren sowie das Abfließen des
Zentrates an der Eintragszone gestattet.
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Wird
nun gemäß der einen
Lösungsvariante der
Erfindung in erster Linie die Dickstoffschicht innerhalb der Zentrifugentrommel
erwärmt,
so wird bei unverändertem
Fliehkraftfeld und damit unverändertem
Eigendruck der Dickstoffschicht die Viskosität des Schlammwassers in den
Feststoffkapillaren verringert, was wiederum zur Folge hat, daß das Abfließen des
Schlammwassers aus den Kapillaren (= Kapillarwasser) erleichtert
wird. Infolge des schnelleren Entweichens des Kapillarwassers aus
den Hohlräumen
zwischen den Feststoffpartikeln lassen sich diese stärker verdichten.
Der Dickstoff (Filterkuchen) verläßt daher die Zentrifuge mit
verringertem Wasseranteil. Durch eine relativ geringe Temperaturerhöhung des
Klärschlamms
um 40 °C
wird die Viskosität des
Kapaillarwassers bereits halbiert, was dessen Abfließen stark
beschleunigt.
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Die
Erwärmung
des Dickstoffs innerhalb der Zentrifugentrommel hat gegenüber einer
Erwärmung des
gesamten flüssigen
Klärschlamms
vor Einbringen in die Zentrifuge den Vorteil, daß ein weitaus kleinerer Flüssigkeitsanteil
(im eingangs genannten Beispiel nur 150 kg Wasser gegenüber 950
kg Wasser) erwärmt
werden muß,
wodurch sich Energiekosten sparen lassen. Ein weiterer Vorteil liegt
darin, daß ein Aufplatzen
der organischen Schlammzellen vermieden wird. Je höher die
Temperatur der Schlammzelle ist, desto leichter platzt die Zellmembran
auf. Die mechanische Belastung der Zellmembran ist unmittelbar beim
Eintrag in das Fliehkraftfeld der Zentrifuge am höchsten.
Bei Erwärmung
des bereits im Fliehkraftfeld befindlichen Dickstoffs ist daher
die Gefahr, daß die
durch Erwärmung empfindlicher
gewordene Zellmembran aufplatzt, weitaus geringer. Beim Aufplatzen
der Zellmembran ergießt
sich der flüssige,
hochviskose Zellinhalt der Schlammzelle in das Schlammwasser, was
zu einer drastischen Erhöhung
des CSB- und des BSB-Gehaltes
im Filtrat und damit zu einer großen Rückbelastung der Kläranlage
führt. Ferner
wird die durch die Erwärmung
angestrebte Verringerung der Viskosität des Schlammwassers durch
dessen Vermischung mit dem hochviskosen Zellinhalt weitgehend zunichte
gemacht. Das erfindungsgemäße Erwärmen des
Dickstoffs innerhalb der Zentrifuge vermeidet nicht nur diese Gefahr,
sondern bringt noch eine Reihe weiterer Vorteile mit sich:
- – Die
zu erwärmende
Masse beträgt
nur etwa 1/6-te1 der zu entwässernden
Klärschlamm-Masse
am Eintrag der Zentrifuge, wodurch der Ernergieaufwand relativ gering
ist;
- – das
Filtrat bleibt kalt und kann von der Kläranlage problemlos übernommen
werden;
- – die
Erwärmung
des Dickstoffs läßt sich
infolge der Rotation der Zentrifugentrommel ohne Gefahr einer lokalen Überhitzung
bzw. Beschädigung
der Dickstoffschicht und der Zentrifugentrommel vornehmen;
- – durch
die langsame Schneckenbewegung relativ zur Zentrifugentrommel wird
die Dickstoffschicht zwischen Schneckenkörper und Trommelwand ununterbrochen
umgewälzt,
so daß eine gleichförmige Erwärmung der
Dickstoffschicht und damit eine entsprechend gleichförmige Viskositätsverringerung
des Kapillarwassers gewährleistet
wird;
- – es
ist kein zusätzlicher
Wärmetauscher
zur Schlammerwärmung
erforderlich; vielmehr wird die Zentrifugentrommel mit nur geringfügigem apparativen
Mehraufwand als Wärmetauscher
ausgenutzt, welcher den weiteren Vorteil hat, daß durch die Trommelrotation
sowie durch die Räumwirkung
der Schnecke Verstopfungen und Anbackungen bzw. Verkrustungen aufgrund
lokaler Überhitzungen
sicher vermieden werden;
- – durch
den weitergehenden Wasserentzug weisen die ausgeworfenen Dickstoffpartikeln
einen gegenüber
Entwässerungszentrifugen
ohne Dickstofferwärmung
höheren
Trockensubstanz-Gehalt auf, so daß der ausgeworfene Dickstoff
nicht mehr klebrig und klumpenförmig,
sondern krümelig
(mit großer
volumenbezogener Oberfläche)
ist und sich wesentlich leichter weiterverarbeiten läßt;
- – der – im Vergleich
zu herkömmlichen
Trocknern – mit äußerst geringen
Investions- und Betriebskosten erzielte Trockensubstanz-Gehalt liegt
in einem für
die Entsorgung äußerst interessanten
Bereich; der sich bei mäßiger Dickstofferwärmung in der
Zentrifuge ergebende, krümelige
Dickstoff ist gut rieselfahig und läßt sich ohne weitere Behandlung
problemlos kompostieren, deponieren, streuen und verbrennen; für eine Verbrennung
ist nur noch eine geringe Energiezufuhr erforderlich; begünstigt wird
diese problemlose Verwendung durch einen geringen Staubanteil und
das Fehlen von Kalk- oder
sonstigen Trockensubstanz-Beimischungen;
- – die
zur Erwärmung
des Dickstoffs innerhalb der Zentrifugentrommel verwen-deten Heißgase bzw. die
dabei entstehenden heißen
Flammenabgase lassen sich anschließend zur Nachtrocknung der abgeworfenen
Dickstoffpartikeln ausnutzen; hinzu kommt, daß die erwärmten Dickstoffkrümel nach
ihrem Abwurf durch Nachverdunstung beim Abkühlen weitere Feuchtigkeit abge-ben,
wodurch sich insgesamt die aufgewendete Wärmeenergie nahezu voll-ständig zum
Entfeuchten nutzen läßt;
- – eine
Nachrüstung
bereits bestehender Entwässerungszentrifugen
ist problemlos möglich.
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Alternativ
zu der vorstehenden Lösungsvariante
ist bei einer zweiten Lösungsvariante
nur eine Nachtrocknung der von der Entwässerungszentrifuge ohne vor herige
Dickstofferwärmung
abgeworfenen Dickstoffpartikel in dem Fallschacht vorgesehen, wodurch
für eine
Reihe von Anwendungsfällen
auf einfache Weise der Trockensubstanz-Gehalt erhöht werden
kann. Dabei wird der Fallschacht als Trocknergehäuse ausgenutzt, in welchen
im Gleichstrom, Querstrom oder im Gegenstrom heißes Trocknungsgas eingeleitet
wird. Die nach dem Prinzip einer Zerstäubungstrocknung erfolgende
Nachtrocknung beruht in ihrer Wirkung darauf, daß die abgeschleuderten Dickstoffpartikeln
noch im Fluge – d.h.,
vor einer Verklumpung – von
dem heißen
Trocknungsgas angeströmt
werden, so daß sie
beim Aufprall auf den Boden des Fallschachtes soweit abgetrocknet
sind, daß ein
Zusammenbacken bzw. Verklumpung weitgehend vermieden wird. Zusätzlich kann
durch die sich am Schachtboden bildende Schicht von Dickstoffpartikeln ähnlich wie
bei einem Rieselschachttrockner ein weiterer Trocknungsgasstrom
von unten nach oben im Kreislauf hindurchgeleitet werden. Der auf
diese Weise nachgetrocknete Dickstoff kann entweder zusammen mit
dem verbrauchten Trocknungsgas oder – nach erfolgter Gas-Feststoff-Trennung – abgasfrei
aus dem Fallschacht ausgetragen werden, während das abgetrennte Abgas
(verbrauchte Trocknungsgas) abgesaugt und gegegebenfalls für eine erneute
Verwendung aufbereitet wird. Der Fallschacht kann auch als Eintragsorgan
für einen
Flugstromtrockner benutzt werden, der wahlweise zu- oder weggeschaltet
werden kann. Je nach Erfordernis läßt sich auf diese Weise nur
mäßig entwässerter
Schlamm oder vollständig
getrockneter Schlamm produzieren. Auch bei dieser zweiten Lösungsvariante,
die sich mit der ersten Lösungsvariante
hervorragend kombinieren läßt, ist
eine Nachrüstung
bestehender Schlammzentrifugen problemlos möglich.
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Die
Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es
zeigt:
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1 einen schematischen Längsschnitt durch
eine erfindungsgemäß ausgerüstete Vollmantel-Schneckenzentrifuge
zur Entwässerung
von Klärschlämmen;
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2 eine perspektivische Ansicht
der Schlammzentrifuge nach 1 mit
einem speziell ausgebildeten Fallschacht ohne Gas-Feststoff-Trennung;
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3 eine perspektivische Ansicht
einer herkömmlichen
Schlammzentrifuge mit einer als Verlängerung des Fallschachtes ausgebildeten Nachtrocknungseinrichtung
in Form eines Wirbelschicht-Trockners;
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4 eine perspektivische Ansicht
der Schlammzentrifuge nach 1 mit
einer gegenüber 2 abgewandelten Ausbildung
des Fallschachtes ohne Gas-Feststoff-Trennung;
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5 eine perspektivische Ansicht
einer herkömmlichen
Schlammzentrifuge mit einer gegenüber 3 variierten Ausbildung des Fallschachtes als
Nachtrocknungseinrichtung;
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6 eine perspektivische Ansicht
der Schlammzentrifuge nach 1 mit
einer gegenüber den 2 und 4 abgewandelten Ausbildung des Fallschachtes
mit Gas-Feststoff-Trennung und nachgeschalteter Abgas-Entstaubung;
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7 eine ähnliche Ausführungsform
wie nach 6, bei welcher
zusätzlich
eine Reinigung des entstaubten Abgases in der Zentratzone der Schlammzentrifuge
erfolgt;
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8 einen Längsschnitt
durch eine gegenüber 1 mit einem zusätzlichen
Rieselschacht-Trockner versehene Schlammzentrifuge nach der Erfindung;
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9 eine perspektivische Ansicht
der Schlammzentrifuge nach 1 mit
einer wahlweise verwendbaren Nachtrocknungseinrichtung mit einer Gas-Feststoff-Abtrennung
im Fallschacht:
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10 eine Variante bezüglich der
Ausführungsform
nach 9, und
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11 eine perspektivische
Ansicht einer herkömmlichen
Schlammzentrifuge mit einer Ausbildung des Fallschachtes für eine wahlweise
Zuschaltung eines Querstrom-Trockners.
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Die
in 1 dargestellte Entwässerungsvorrichtung
für Klärschlämme weist
im dargestellten Beispielsfall eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge 10 bekannter
Bauart auf. Anstelle einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge können auch
andere, für
die Schlammentwässerung
geeignete Zentrifugen, beispielsweise Siebmantel-Schneckenzentrifugen
verwendet werden. Die nachstehend kurz als "Schlammzentrifuge" bezeichnete Vollmantel-Schneckenzentrifuge 10 weist
eine rotierende Trommel 11 auf, welche an ihren axialen
Enden auf Wälzlagern 17 drehbar
gelagert ist. Die Zentrifugentrommel 11 verjüngt sich
konisch etwa ab ihrer axialen Mitte und ist an ihrem konisch verjüngten Ende
mit gleichförmig über ihren
Umfang verteilten Abwurföffnungen
versehen, welche die Abwurfzone 15 der Schlammzentrifuge 10 bilden.
Innerhalb der Zentrifugentrommel 11 ist längs deren
Achse eine Entwässerungsschnecke 12 mit
wendelförmigen
Schneckenstegen 12a angeordnet, die an ihren axialen Enden
auf Wälz-
oder Gleitlagern 16 drehbar gelagert ist. Die Schnecke 12 wird
mit geringfügig
größerer Drehzahl
als die Trommel 11 von einem nicht-gezeigten Antrieb angetrieben,
so daß das
in die Schneckengänge
eingebrachte Material entsprechend der Differenzdrehzahl zwischen
Schnecke 12 und Trommel 11 axial in Richtung Abwurfzone 15 bewegt
wird. In das Kernrohr 12b der Schnecke 12 ist
ein feststehendes Schlammrohr 13 etwa bis 2/3 der Länge des
zylindrischen Trommelabschnitts eingeführt, wobei das Ende des Schlammrohrs 13 in
eine Eintragszone 14 hineinreicht, die durch radiale Schottwände im Inneren
des Kernrohrs 12b der Schnecke 12 begrenzt wird.
Im Bereich der Eintragzone 14 weist das Kernrohr 12b am
Umfang verteilte Öffnungen
zur Eintragzone 14 auf, durch welche der über das
Schlammrohr 13 zugeführte Klärschlamm 1 in
die Schneckengänge
zwischen Schneckenkern 12, Schneckenstegen 12a und
Innenwand der Trommel 11 und damit in das Fliehkraftfeld
der Zentrifuge 10 gelangt. Wie bereits erläutert, fließt infolge
der Fliehkraftwirkung Schlammwasser radial nach innen aus den Kapillaren
des Klärschlamms,
das sich als Zentrat 4 in Nähe des Schneckenkerns 12b ansammelt
und zwischen den Schneckenstegen 12a spiralförmig zum
linken axialen Ende der Schnecke 12 abfließt. Dort
wird das Zentrat 4 an einem Wehr 11b der Trommel 11 aufgestaut.
Das über
das Wehr 11b abfließende
Zentrat wird in eine haubenförmige
Zentratschurre 18 geschleudert, welche als geschlossenes,
feststehendes Gehäuse
das linke axiale Ende der Trommel 11 an dessen Durchtritt
durch die Zentratschurre 18 dichtend umgibt. Von der Zentratschurre 18 wird
das Zentrat 4 über
eine Zentratleitung 19 abgeführt, z.B. direkt zurück in die Kläranlage.
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Der
durch das Fliehkraftfeld vorentwässerte Klärschlamm 2 bildet
sich an der Innenwand der Trommel 11 aus und wird durch
die Förderschnecke 12 nach
rechts gegen die Abwurfzone 15 bewegt und wird infolge
fortschreitender Verdichtung umso stärker eingedickt, je länger er
sich im Fliehkraftfeld der Zentrifuge befindet. Der daraus resultierende
Dickstoff 3 wird ferner durch Verringerung der Schneckenganghöhe zwischen
dem sich konisch verjüngenden
Abschnitt 11a der Trommel 11 und dem Schneckenkern 12b gepreßt, so daß im Ergebnis
der Trockensubstanz-Gehalt
von anfänglich
etwa 5 Gew.-% im flüssigen
Klärschlamm 1 auf
bis maxial etwa 35 Gew.-% im Dickstoff 3 bei dessen Abwurf
in der Abwurfzone 15 erhöht wird. Der als radialer Partikelschleier
ausgeworfene Dickstoff 3 wird in einer halbkreisförmigen,
feststehenden Haube 30 aufgefangen, die zusammen mit einem
sich vertikal an die Haube 30 anschließenden Rechteckrohr 31 einen Fallschacht
zum Austragen der Dickstoffpartikeln 3a bildet. Die Haube
(30) ist gegenüber
der rotierenden Trommel 11 an den Durchtrittsstellen der
Trommel 11 durch die Haube 30 abgedichtet. Die
bis dahin Geschriebene Entwässerungsvorrichtung
ist Stand der Technik.
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Erfindungsgemäß wird der
vorentwässerte Klärschlamm 2 innerhalb
der Trommel 11, vorzugsweise nach weiterer Eindickung zum
Dickstoff 3, erwärmt,
um die Viskosität
des aus den Kapillaren des Klärschlammes
abfließenden
Schlamm- oder Kapillarwassers zu verringern. Die Erwärmung des
Klärschlamms 2 bzw.
Dickstoffs 3 innerhalb der Trommel 11 erfolgt
in Abstimmung mit der Größe des erzeugten
Fliehkraftfeldes, d.h., der Drehzahl der Zentrifuge 10 in
der Weise, daß die
Zellmembran der Schlammzellen noch nicht aufplatzt und sich der
hochviskose Zellinhalt nicht in das Zentrat 4 ergießt. Die
Festigkeit der Zellmembran wird sowohl von der Größe des Fliehkraftfeldes
als auch von der gewählten
Temperatur des Schlamms beeinflußt, so daß beide Parameter aufeinander
abgestimmt werden müssen,
um das Zerplatzen der Zellmembran sicher zu vermeiden.
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Um
die gewünschte
Temperatur des Schlamms zu erreichen, kann der flüssige Klärschlamm 1 bereits
vor seinem Eintrag in die Zentrifuge 10 vorerwärmt werden.
Wesentlich günstiger
im Hinblick auf die erforderliche Energie ist jedoch die Erwärmung des
weitgehend vorentwässerten Schlamms 2 bzw.
des Dickstoffs 3 vorzugsweise im konischen Abschnitt 11a der
Zentrifugentrommel 11, da der eingedickte Klärschlamm
bereits ein Großteil seines
Schlammwassers abgegeben hat, das nicht mehr erwärmt zu werden braucht.
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Zur
Erwärmung
des vorentwässerten Schlamms 2 bzw.
des Dickstoffs 3 wird bei einer bevorzugten Ausführungsform
die Außenwand
der Zentrifugentrommel 11 mit der offenen Flamme eines feststehenden Öl- oder
Gasbrenners 20 punkt- oder linienförmig (je nach gewähltem Abstand
zwischen Brennerdüse
und Trommelwand) erhitzt. Da die Trommel 11 mit hoher Drehzahl
rotiert, erwärmt
sich trotz der punkt- oder
linienförmigen
Flamme die Trommelwand äußerst gleichmäßig, was
wiederum zur Folge hat, daß auch
die Dickstoffschicht an der Innenwand der Trommel 11 gegen
lokale Überhitzungen
oder Verbrennungen geschützt
ist. Besonders vorteilhaft ist es, daß sich die zwischen benachbarten Schneckenstegen 12a,
Schneckenkern 12b und Trommelinnenwand befindlichen Pakete
der Dickstoff-schicht infolge der Vorschubwirkung der Förderschnecke 12 stetig
von radial außen
(= relativ heiß) nach
radial innen (= relativ kalt) langsam umwälzen, so daß eine gleichförmige Durchwärmung jedes
betrachteten Dickstoff-Paketes gewährleistet ist. Sofern es dennoch
zu lokalen Anbackungen des Dickstoffs an der Trommelinnenwand kommen
sollte, so werden derartige Anbackungen infolge der Räumwirkung
der Schneckenstege 12a der Förderschnecke 12 automatisch
entfernt.
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Infolge
der Erwärmung
des vorentwässerten Schlamms 2 bzw.
des Dickstoffs 3 und der daraus resultierenden Verringerung
der Viskosität
des Schlamm- oder Kapillarwassers ist es möglich, den Wassergehalt des
Dickstoffs 3 beim Abwurf aus der Zentrifuge um 5 bis 10
Gew.-% zu verringern, so daß die
Dickstoffpartikeln mit einem Trockensubstanz-Gehalt von bis zu etwa
45 Gew.-% nicht mehr feucht-klebrig und klumpenförmig, sondern bereits krümelig und
rieselfähig
sind. Die erzielbare Erhöhung
des Trockensubstanz-Gehaltes hängt
von dem Grad der Schlamm- bzw-
Dickstoff-Erwärmung
innerhalb der Zentrifuge 10 ab; die Erwärmung kann bis etwa 70 °C erfolgen,
ohne daß ein
Aufplatzen der Zellmembran der Schlammzellen eintritt. Bei einer überkritischen
Erwärmung über 100 °C hinaus
verdampft nach dem Abwurf zusätzliches
Kapillarwasser infolge der schlagartigen Druckentspannung bei der
Freigabe des Dickstoffs aus der hohen Druckbeaufschlagung des Fliekraftfeldes.
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Um
noch höhere
Trockensubstanzgehalte zu erzielen, können dem flüssigen Klärschlamm vor seinem Eintrag
in die Zentrifuge 10 wasserabsorbierende oder die Drainage
begünstigende
Substanzen, z.B. gebrannter Kalk (CaO), Flugasche oder gemahlenes,
aus Klärschlamm
hergestelltes Trockengut, zugemischt werden. Allerdings erhöht sich
dadurch die zu verarbeitende Masse, so daß es in der Regel günstiger
ist, den abgeworfenen Dickstoffpartikeln 3a unmittelbar
im Bereich der Abwurfzone trockenes Material zuzumischen, z.B. über ein
gestrichelt eingezeichnetes Gebläse 80,
das staubbeladenes Gas in die Haube 30 von deren Oberseite
her zuführt.
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Eine
weitere, von der Erfindung bevorzugte Möglichkeit zur Erzielung noch
höherer
Trockensubstanz-Gehalte besteht dann, den Dickstoff thermisch nachzutrocknen.
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Hierzu
können
in vorteilhafter Weise die heißen
Abgase des Brenners 20 ausgenutzt werden, wenn, wie in 1 dargestellt, die Trommel 11 im
Bereich des erwärmten
Abschnitts 11a mit einem feststehenden, wärmeisolierenden
Gehäuse 21 umschlossen
wird, so daß die
heißen
Abgase im Inneren des Gehäuses 21 aufgefangen
werden. Zusätzlich kann
der erwärmte
Abschnitt 11a der Trommel 11 gegenüber dem "kalten" Trommelabschnitt
thermisch isoliert werden, um die thermischen Verluste so gering
wie möglich
zu halten. Das Gehäuse 21 erstreckt sich
axial bis heran zu der Haube 30 und weist an seiner gemeinsamen
Stirnfläche
mit der Haube 30 einen ringförmigen Spalt 22 auf,
durch welchen die gesammelten heißen Abgase des Brenners 20 tangential zur
Trommel 11 in deren Abwurfzone 15 eingedüst werden,
wo sie senkrecht auf den Feststoffschleier der radial abgeworfenen
Dickstoffpartikeln 3a unmittelbar nach deren Abwurf auftreffen.
Die heißen
Abgase umspülen
die feinst verteilten Dickstoffpartikeln 3a und entziehen
durch Konvektion weitere Feuchtigkeit aus den Dickstoffpartikeln 3a.
Um einerseits ein Verbrennen der so nachgetrockneten Dickstoffpartikeln
an den aufgeheizten Wänden
der Haube 30 zu vermeiden und andererseits eine weitere
Nachtrocknung innerhalb des Fallschachtes 30/31 zu erzielen, kann
es günstig
sein, kühleres
Trocknungsgas 6 von der Oberseite der Haube 30 her
mittels eines in 1 gestrichelt
angedeuteten Gebläses 80 in
Fallrichtung der Dickstoffpartikeln 3a zuzuführen. Ferner kann
es günstig
sein, etwaige Anbackungen von Dickstoff 3 an den Wänden der
Haube 30 durch Räumer-Flügel abzukratzen,
die z.B. auf der Trommel 11 in radialer Richtung befestigt
sind und mit der Trommel 11 hochtourig rotieren oder einen
gesonderten Antrieb besitzen. Alternativ kann der obere Teil des Fallschachtes 30/31 auf
der Innenseite elastische Wände
aufweisen, die sich infolge des Aufpralls der Dickstoffpartikeln
ständig
bewegen, wodurch anhaftende Partikel abgerüttelt werden.
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Anstelle
eines Öl-
oder Gasbrenners 20 und einer Erwärmung des Trommelabschnitts 11a durch offene
Flamme(n) ist es auch möglich,
einen in 1 gestrichelt
eingezeichneten Heißgaserzeuger 20a zu verwenden,
dessen Heißgas
in das Innere des Gehäuses 21 geleitet
wird und den Trommelabschnitt 11a durch Konvektion erwärmt. Wie
im Falle der heißen
Brennerabgase kann das Heißgas ferner
durch den ringförmigen
Spalt 22 zur Nachtrocknung der abgeworfenen Dickstoffpartikeln 3a weiter
thermisch ausgenutzt werden.
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Anstelle
einer Zuführung
im Gleichstrom, d.h., in Fallrichtung der Dickstoffpartikeln 3a im
Fallschacht 30/31, kann Trocknungsgas 6 auch im
Gegenstrom von der Unterseite des Fallschachtes 30/31 her
zugeführt
werden, wie anhand der Ausführungsbeispiele
nach 3, 5 und 8 noch
näher erläutert werden
soll. Des weiteren kann es günstig
sein, die Verbrennungsluft 9 des Brenners 20 in
Form staubbeladener Abluft aus dem Fallschacht 30/31 anzusaugen,
um einen weitgehend geschlossenen Luftkreislauf zu erzielen. Der
Brenner 20 ist, wie aus 1 sowie
aus den 2, 4, 6, 7 und 8 ersichtlich ist, auf der
Unterseite des Gehäuses 21 besonders platzsparend
montiert; er kann aber auch, wie in den 9 und 10 dargestellt
ist, auf dem Dach des Gehäuses 21 angebracht
werden.
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Die 2 bis 10 zeigen verschiedene Möglichkeiten
zur Nachtrocknung der von einer Schlammzentrifuge 10 ausgeworfenen
Dickstoffpartikeln 3a unter Ausnutzung des ohnehin vorhandenen Fallschachtes 30/31 als
Trocknergehäuse.
Dabei machen die Ausführungsbeispiele
nach 2, 4, 6 bis 10 von der in 1 erläuterte Erwärmung des vorentwässerten
Schlamms 2 bzw. Dickstoffs 3 innerhalb der Zentrifuge 10 Gebrauch,
wie anhand des Brenners 20 erkennbar ist. Die Ausführungsbeispiele nach 3 und 5 zeigen, daß es Anwendungsfalle, z.B.
Verbrennen, gibt, bei denen eine Nachtrocknung des mittels herkömmlicher
Schlammzentrifuge 10 entwässerten Dickstoffs 3 auf
beispielsweise 40 Gew.-% Trockensubstanz-Gehalt ausreichend ist,
so daß auf
einen weitergehenden Wasserentzug durch Erwärmung des Dickstoffs 3 innerhalb
der Zentrifuge 10 verzichtet werden kann.
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Bei
der Ausführungsform
nach 2 ist die eine
Wand des Rechteckrohrs 31 des Fallschachtes 30/31 an
ihrem unteren Endabschnitt 31a zur gegenüberliegenden
Wand hin abgeschrägt.
Ferner öffnet sich
diese gegenüberliegende
Wand des Rechteckrohrs 31 über eine Durchgangsöffnung 34 zu
einer Kammer 33, die an den unteren Bereich des Rechteckrohrs 31 unmittelbar
angesetzt ist und sich von unten nach oben hin erweitert. Die Anböschung der Kammer 33 entspricht
etwa der Abschrägung
des unteren Endabschnitts 31a des Rechteckrohrs 31.
Infolge der Abschrägung
des unteren Endes des Fallschachtes 30/31 gelangen die
mit abgekühltem
Brennerabgas vermischten (abgasbeladenen) Dickstoffpartikeln 5 von
dem Fallschacht 30/31 durch die Öffnung 34 in die Kammer 33.
Infolge der Erweiterung der Kammer 33 nach oben hin werden
größere Partikeln
mit längerer
Trocknungszeit in der Schwebe und damit länger in der Kammer 33 gehalten,
bis sie genügend
abgetrocknet sind. Die getrockneten Partikeln werden aus der Kammer 33 über eine
Saugleitung 35a ausgetragen, welche in die obere Deckfläche 33a der
Kammer 33 mündet.
Die ausgetragenen, abgasbeladenen Dickstoffpartikeln 5 können nach Abtrennung
des Abgases in einem nicht dargestellten Gasabscheider, z.B. Zyklon,
weiter nachgetrocknet werden, insbesondere in einem nicht dargestellten
Langzeit-Trockner.
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Bei
der Ausführungsform
nach 3 mündet das
Rechteckrohr 31 unter Verjüngung in eine Fortsetzung des
Fallschachtes in Form eines kegelstumpfförmigen Fallrohrs 40,
dessen größere oberere
Querschnittsfläche
um ein Mehrfaches größer ist als
die Querschnittsfläche
des Fallschachtes 30/31. An das untere offene Ende des
Fallrohrs 40 ist ein topfförmiges Gehäuse 41 angeflanscht,
welches radial in eine im Profil quadratische Zuführungsleitung 44 für ein heißes Trocknungsgas 6 mündet. Die
Zuführungsleitung 44 wird
von einem Heißgaserzeuger 80 mit
dem Trocknungsgas 6 gespeist. In dem topfförmigen Gehäuse 43 rotieren
in der Ebene der unteren Querschnittsfläche (Boden) des Fallrohrs 40 ein
oder zwei Schlagmesser-Balken 42a, 42b, von denen
der Schlagmesser-Balken 42b die geringere Länge aufweist.
Angetrieben werden beide Schlagmesser-Balken 42a, 42b von
einem oder zwei Antriebsmotoren 43, der zentrisch zur Längsachse
des Fallrohrs 40 angeordnet ist. Die im Fallrohr 40 nach
unten gegen die Schlagmesser-Balken 42a, 42b gelangenden größeren Dickstoff-Partikeln 3a werden
unter der Wirkung der rotierenden Schlagmesser-Balken 42a, 42b zerkleinert
und gleichzeitig von dem am Boden des Fallrohrs 40 in Gegenstrom-richtung
einströmenden
Trocknungsgas 6 erfaßt
und hochgewirbelt. Dieser Vorgang kann sich je nach Größe der Dickstoffpartikeln 3a mehrmals
wiederholen, wobei gleichzeitig mit dem Hochwirbeln das Trocknungsgas 6 die
Dickstoffpartikeln 3a umspült und ihnen Feuchtigkeit entzieht.
Die trockeneren und damit leichteren Dickstoffpartikeln schweben
im oberen Drittel des Fallrohrs 40, wobei sich die axiale
Verteilung von leichteren Partikeln weiter oben bis hin zu schwereren
Partikeln weiter unten zur Klassierung der nachgetrockneten Dickstoffpartikeln 3a ausnutzen
läßt. Hierzu
münden axial übereinander
zwei Saugleitungen 46 und 47 am Kegelmantel des
Fallrohrs 40, wobei in der oberen Saugleitung 46 die
leichteren Dickstoffpartikeln 8a und in der unteren Saugleitung 47 die
schweren Dickstoffpartikeln 8b aus dem Fallrohr 40 ausgetragen werden.
In die obere Deckfläche 40a des
Fallrohrs 40 mündet
ein im Profil quadratisches Saugrohr 45, durch welches
staubbeladenes Abgas (Abluft) 5 aus dem Fallrohr 40 abgesaugt
wird. Die ausgetragenen Dickstoffpartikeln 8a, 8b können wiederum
in einem weiteren, nicht dargestellten thermischen Trockner nachgetrocknet
werden.
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Bei
der Ausführungsform
nach 4 ist das Rechteckrohr 31 des
Fallschachtes 30/31 an seinem unteren Ende pyramidenförmig verjüngt. In
den pyramidenförmigen
Endabschnitt 32a mündet
eine Saugleitung 35a, wobei in dem Mündungsquerschnitt ein Schlagmesser-Balken 37 rotiert,
der von einem axial angeflanschten Antriebsmotor 37a angetrieben
wird. Die im Fallschacht 30/31 in dessen Mündungsbereich
gelangenden Dickstoffpartikeln 3a werden dort vor ihrem
Austrag in die Saugleitung 35a zerkleinert.
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Bei
der Ausführungsform
nach 5 zwei gegenüberliegende
Wände des
Rechteckrohrs 31 des Fallschachtes 30/31 an ihrem
unteren Endabschnitt 31a abgeschrägt ausgebildet. Die so verkleinerte
Querschnittsfläche
des Fallschachtes30/31 wird von der Walzenfläche eines
rotierenden Mahl- oder Zerkleinerungswalze 50 durchsetzt,
dessen Rotationsachse senkrecht zur Längsachse des Fallschachtes 30/31 verläuft. Die
Walze 50 wird von einem axial angeflanschten Antriebsmotor 51 angetrieben.
In spiegelbildlicher Ausformung zu dem zugespitzten Ende des Fallschachtes 30/31 ist
eine Zuführungsleitung 51 für heißes Trocknuungsgas 6 mit dem
Ende des Fallschachtes 30/31 verbunden, wobei die Berührungskanten
der schräg
verlaufenden Wände
des Rechteckrohrs 31 und der Zuführungsleitung 52 die Walzenfläche der
Walze 50 fast berühren. Das
von einem Heißgasgenerator 80 eingespeiste Trocknungsgas 6 durchströmt in ähnlicher
Weise wie bei der Ausführungsform
nach 3 die Walze 50 und
wirbelt die von der Walze 50 zerkleinerten Dickstoffpartikeln 3a im
Fallschacht 30/31 nach oben. Im oberen Drittel des Rechteckrohrs 31 mündet eine prismenförmige Kammer 33 in
den Fallschacht 30/31, die mit einer Absaugleitung 35a verbunden
ist. Im oberen Drittel des Fallschachtes 30/31 schweben die
leichteren und trockeneren Dickstoffpartikeln, die zusammen mit
der staubbeladenen Abluft aus dem Fallrohr 30/31 über die
Saugleitung ausgetragen werden.
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Bei
der Ausführungsform
nach 6 und 7 ist das unteren Ende des
Rechteckrohrs 31 des Fallschachtes 30/31 pyramidenförmig verjüngt und
mündet
in eine Zellenradschleuse 38 zur Gas-Feststoff-Trennung.
Aus der Zellenzadschleuse 38 werden daher weitgehend abgasfreie
Dickstoffpartikeln 8 ausgetragen. An den pyramidenförmigen Endabschnitt 32a des
Fallschachtes 30/31 ist eine prismen- oder doppelprismenförmige Kammer 33 angeformt,
die über
eine Wandöffnung 34 mit
dem Endabschnitt 32a in Verbindung steht. Die Kammer 33 ist
mit einer Saugleitung 35 verbunden, über welche die staubbeladene
Abluft 7 aus der Kammer 33 in einem Staubabscheider
bzw. Zyklon 60 abgesaugt wird. Der Zyklon 60 ist
an seinem konischen Ende mit einer Zellenradschleuse 61 zum
Austrag des Feststoffanteils 7b der Abluft 7 versehen.
Die gereinigte Abluft 7a wird vom Dach des Zyklons 60 abgesaugt und über eine
Leitung 62 durch den Zentratschleier innerhalb der Zentratschurre 18 der
Zentrifuge 10 hindurchgeleitet, um die in der gereingten
Abluft enthaltenen Brüden
(Stinkstoffe) auszuwaschen. Anstelle einer Sprühwaschung läßt sich in der Zentratschurre 18 auch
ein mit nicht dargestellten Füllkörpern gefüllter Einsatzbehälter anbringen,
der von oben her mit Zentrat besprüht wird und durch den von unten her
die zu reinigende Abluft 7 geleitet wird. Die gewaschene
Abluft 7c wird über
eine Leitung 63 aus der Zentratschurre 18 abgeführt und
kann im geschlossenen Kreislauf dem Brenner 20 als Verbrennungsluft
zugeführt
werden.
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Bei
der Ausführungsform
nach 8 wird in vorteilhafter
Weise davon Gebrauh gemacht, daß die Partikeln 3 rieselfähig sind,
so daß an
den Fallschacht 30/31 unmittelbar ein Rieselschacht-Trockner 71 angebaut
werden kann. Das Rechteckrohr 31 des Fallschachtes 30/31 ragt
mit einem konischen Endstück
in den Innenraum des Rieselschacht-Trockners 71 hinein,
der an seinem unteren, sich verjüngenden
Ende 74 eine Zellenradschleuse oder Dosierschnecke 72 aufweist.
Oberhalb der Zellenradschleuse 72 mündet eine Zuführungsleitung 75 für ein heißes Trocknungsgas 6,
das entweder von einem gesonderten Heißgasgenerator 70 erzeugt
wird oder aus dem Brenner 20 stammt. In letzterem Fall
ist der Heißgaserzeuger 70 lediglich
als Gebläse
ausgebildet. Die Saugleitung 73 des Heißgasgenerators 70 mündet am
oberen Ende des Rieselschacht-Trockners 71 noch oberhalb
der Mündung
des Rechteckrohrs 31. Auf diese Weise wird Trocknungsgas
in Gegenstromrichtung durch das sich in dem Trockner 71 bildende
Bett aus durchlüftbaren
Dickstoffpartikeln gepreßt,
wobei sich die trockeneren Dickstoffpartikeln am unteren Ende 74 ansammeln
und dort von der Zellenradschleuse 72 ausgetragen werden.
Die sich in dem Rieselschacht-Trockner 71 bildenden Brüden 7d werden über eine
Brüdenleitung 76 durch den
Zentratschleier der Zentratschurre 18 hindurchgeführt und
dabei ausgewaschen. Das gewaschene Abgas 7e wird mittels
einer Gebläses 64 über eine Abluftleitung 63 aus
der Zentratschurre 18 ausgetragen und kann als Verbrennungsluft 9 dem
Brenner im geschlossenen Kreislauf zugeführt werden.
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Bei
der Ausführungsform
nach 9 ist am unteren
Ende des Rechteckrohrs 31 des Fallschachtes 30/31 eine
in beide Drehrichtungen steuerbare Förderschnecke 39 angebracht.
Ferner mündet
in den unteren Endbereich des Rechteckrohrs 31 über eine Öffnung 34 eine
Kammer 33, die mit einer Saugleitung 35 für staubbeladene
Abluft 7 verbunden ist. Am rechten Förderende 39a steht
die Förderschnecke 39 mit
einer Zellenradschleuse 38 und am linken Förderende 39b mit
einem Austragstutzen 39c in Verbindung. Der Austragstutzen 39c ist
mit einer Klappe 39d verschließbar. Wenn der Brenner 20 in Betrieb
ist, erfolgt die Förderung
in Richtung des Förderendes 39a,
so daß über die
Zellenradschleuse 38 im wesentlichen nur abgasfreie Dickstoffpartikeln 8 ausgetragen
werden; das staubbeladene Abgas wird über die Saugleitung 35 aus
dem Fallschacht 30/31 abgesaugt. Wenn der Brenner 20 abge schaltet
ist, erfolgt die Förderung
in Richtung des entgegengesetzten Förderendes 39b, so
daß feuchtere
Dickstoffpartikeln 5 aus dem Fallschacht 30/31 über den
Austragsstutzen 39c ausgetragen werden. Dabei wird die
Klappe 39d geöffnet,
welche normalerweise den Austragstutzen 39c luftdicht absperrt.
Diese Betriebsweise ist beispielsweise vorteilhaft, wenn der von
der Zentrifuge 10 zu entwässernde Schlamm den Anforderungen
an die Weiterverarbeitung bereits genügt, so daß ein zusätzlicher Wasserentzug entbehrlich
ist. Ferner wird diese Betriebsweise auch im Falle einer Störung des
Brenners 20 praktiziert. Die Abtrennung das Abgases aus
den abgasbeladenen Dickstoffpartikeln 5 kann wie im Falle
der Ausführungsformen
nach 2, 4 und 5 mittels
eines nicht dargestellten Zyklons erfolgen.
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Die
Ausführungsform
nach 10 unterscheidet
sich von der Ausführungsform
nach 9 dadurch, daß die Funktion
der Richtungsumsteuerung der Förderschnecke 39 durch
eine Weiche 36 in Form einer Klappe erfüllt wird, welche am unteren Ende
des Rechteckrohrs 31 des Fallschachtes 31/31 angebracht
ist. In der dargestellten Stellung der Weiche 36 wird bei
eingeschaltetem Brenner 20 der Fallschacht 30/31 durch
die schräg
gestellte Weiche 36 abgesperrt. Gleichzeitig wird von der
Weiche 36 eine Durchgangsöffnung 34 in eine
an den unteren Abschnitt des Fallschachtes 30/31 angeformte
Kammer 33 freigegeben, so daß die herabfallenden Dickstoffpartikeln über die Öffnung 34 in
die Kammer 33 gelangen. Dort werden sie von einer am Boden
der Kammer 33 angeordneten Förderschnecke 39 aus der
Kammer 33 in Richtung des Förderendes 39a abtransportiert
und über
die Zellradschleuse 38 als abgasfreie Dickstoffpartikeln 8 ausgetragen.
In der anderen, nicht gezeigten Stellung bei abgeschaltetem Brenner 20 verschließt die Weiche 36 die Öffnung 34 zur
Kammer 33 und gibt die Fallöffnung 31c des Fallschachtes 30/31 frei,
so daß die
feuchteren Dickstoffpartikeln 5 aus dem Fallschacht 30/31 aus
der Fallöffnung 31c nach
unten herausfallen können,
z.B. auf ein nicht gezeigtes Förderband,
wo sie weitertransportiert werden.
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Bei
der Ausführungsform
nach 11 ist am unteren
Ende des Fallschachtes 30/31 eine Weiche in Form einer
Klappe 36 angebracht, um die aus der Zentrifuge 10 (mit
oder ohne angebauten Brenner 20) ausgeworfenen, gegebenenfalls
noch feuchteren Dickstoffpartikeln entweder auf ein darunter positioniertes
Förderband 100 auszutragen
oder (in der mit durchgezogener Linie angedeuteten Stellung der Klappe 36)
in einen Querstrom-Trockner 110 einzutragen. Der Trockner 110 besteht
im dargestellten Beispielsfall aus einer quer zum Fallschacht 30/31 verlaufenden
pneumatischen Strecke zur Führung von
Trocknungsgas 6, das von einem nicht gezeigten Heißgaserzeuger
in Pfeilrichtung in die Rohrleitung geleitet wird. Im Bereich der
Einmündung
des Fallschachtes 30/31 ist die Rohrleitung verjüngt, um
dort die Strömungsgeschwindigkeit
des Trocknungsgases zu erhöhen.
Die Umschaltvorrichtung (Klappe 36) ermöglicht dabei dieselben wahlweisen
Betriebsarten wie bei den Ausführungsformen
nach 9 und 10. In der Betriebsart "Nur-Entwässerung" erfolgt eine Schlammentwässerung
ohne die erfindungsgemäßen Zusatzmaßnahmen.
In der Betriebsart "Nachtrocknung" ermöglichen
die erfindungsgemäßen Maßnahmen
höhere
Trockensubstanz-Gehalte oder die Verarbeitung von jahreszeitlich
besonders schwierig zu entwässernden
Schlämmen.
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Es
versteht sich, daß bei
den gezeigten Ausführungsformen
ohne Brenner 20 anstelle einer Zentrifuge auch andere Schlammentwässerungsmaschinen,
z.B. Kammerfilterpressen oder Siebbandpressen, eingesetzt werden
können.
Es versteht sich ferner, daß anstelle
eines Brenners 20 zur Erwärmung der Zentrifugentrommel 11 auch
eine elektromagnetische Wirbelstromerwärmung der Zentrifugentrommel 11 bzw.
des konischen Endabschnitts 11a oder ein elektrischer Strahler
vorgesehen werden kann. Im Falle einer Wirbelstromerwärmung wird
beispielsweise die Zentrifugentrommel 11 bzw. ihr Endabschnitt 11a mit
einem zylinder- oder kegelstumpfförmigen Dauermagnetring umgeben,
wobei durch die Rotation der Zentrifugentrommel 11 Wirbelströme innerhalb
der aus Stahl bestehenden Trommel 11 induziert werden,
die eine entsprechende Erwärmung der
Trommel 11 bzw. des Trommelabschnitts 11a hervorrufen.