DE4401705A1

DE4401705A1 - Vorrichtung zum Teilentwässern von Rohschlämmen

Info

Publication number: DE4401705A1
Application number: DE4401705A
Authority: DE
Inventors: Dirk Dipl Ing Herzog; Wolfgang Dipl Ing Mueller
Original assignee: MUELLER UMWELTTECHNIK
Current assignee: MUELLER UMWELTTECHNIK
Priority date: 1994-01-21
Filing date: 1994-01-21
Publication date: 1995-07-27

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Teilentwässern von Rohschlämmen.

In den meisten heute betriebenen Kläranlagen wird in den nächsten Jahren die Verfahrenstechnik umgestellt werden, bei spielsweise wird eine Vorfällung, eine vierte Klärstufe und/oder eine Regenwassermitbehandlung eingeführt werden. Da bei fallen größere Mengen Schlamm an, die, wie bisher auch, Faultürmen zugeführt werden müssen. Es wird erwartet, daß sich der Mehranfall von Schlamm in einer Größenordnung von 8 bis 15% einpegeln wird. Da der Bau von Faultürmen erhebliche Investitionen verursachen wird, wird auf der einen Seite in tensiv über alternative Behandlungsverfahren nachgedacht.

Der vorliegenden Erfindung liegt auf der andere Seite die Idee zugrunde, diese Schlämme vor dem Einbringen in einen Faulturm zum Teil zu entwässern, wodurch das Volumen erheb lich reduziert werden kann und somit weitere Faultürme zur Bewältigung der höheren anfallenden Menge von Rohschlamm nicht erforderlich werden.

Aus anderen Einsatzgebieten sind Vorrichtungen zum Teilent wässern von Rohschlämmen bekannt. Diese sind jedoch in ihrem Aufbau sehr kompliziert und für eine individuelle Dimensio nierung und Anpassung an den Bedarf, beispielsweise der ge nannten Kläranlagen, nur unter sehr großem Aufwand geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung Teilentwässern von Rohschlämmen nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart zu verbessern, daß eine individuelle Dimensionierung und Anpassung der Vor richtung sowie eine Entwässerung von Rohschlämmen auf einfa che Weise ermöglicht wird.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das eingangs geschilderte Problem der in Zukunft zu erwartenden größeren Menge an Rohschlamm aufgrund der Umstellung der Verfahrens technik durch ein aus anderen Bereichen grundsätzlich bekann tes Entwässerungsprinzip dann wirtschaftlich möglich ist, wenn zumindest zwei speziell ausgebildete Filterkammern mit der Merkmalskombination nach Anspruch 1 vorgesehen sind.

Grundsätzlich ist bei dieser Art von Filterkammern mit je weils dem in einer Filterkammer geführten, beidseitig mit Rohschlamm beaufschlagbaren Kolben günstig, daß dieser lau fend die Filteroberfläche überstreicht und dadurch ein Ver stopfen der Filterspalten verhindert. Auf diese Weise können ohne weiteres große Mengen Rohschlamm einfach entwässert wer den, ohne daß die Gefahr besteht, daß der Filter durch Ver stopfen ausfällt.

Daß sich schon durch eine geringe Teilentwässerung das Volu men des Rohschlamms ganz erheblich vermindern läßt, veran schaulicht die folgende Formel, die den Zusammenhang zwischen dem Trockenrückstand T_Rvor vor dem Entwässern und dem Trockenrückstand T_Rnach nach dem Entwässern sowie dem Volumen vor und nach dem Entwässern V_nach bzw. V_vor zeigt:

V_nach = (T_Rvor : T_Rnach) × V_vor.

Daraus ist leicht ersichtlich, daß sich beispielsweise durch einen Entwässerungsgrad von 3% Trockenrückstand vor dem Ent wässern und 6% Trockenrückstand nach dem Entwässern eine 50%ige Volumenreduzierung ergibt.

Eine individuelle Anpassung der Vorrichtung an die benötigten Kapazitäten wird insbesondere dadurch auf einfache Weise er reicht, wenn die Filterkammern modulartig aufgebaut und in beliebiger Anzahl in die Vorrichtung integrierbar sind.

Die Herstellung wird bei einer bevorzugten Ausführungsform zudem vereinfacht, indem die Filterkammern einen symmetrischen Aufbau erhalten.

Um die Vorrichtung einfach bei den Kläranlagen entsprechend Ihrer Kapazität aufstellen zu können, ist die Vorrichtung mit einem Tragrahmen, insbesondere mit einer quaderförmigen Struktur, versehen. Ein einfacher Transport sowie eine Sta pelung wird vor allem dadurch ermöglicht, wenn der Tragrahmen der DIN ISO 668, DIN 15 190 und/oder der DIN 30 722 ent spricht.

Zweckmäßig ist es auch, daß unter den Filterkammern zumindest eine Wanne zum Sammeln des Filtratwassers aus dem Rohschlamm vorgesehen ist. Dadurch wird erreicht, daß das Filtratwasser in vorbestimmter Weise gesammelt und abgeführt werden kann.

Bei den meisten Schlämmen muß Flockungshilfsmittel über eine Zuführeinrichtung zugegeben werden. Gemäß einer weiteren Aus führungsform ist es deshalb günstig, wenn ein Teil des Fil tratwassers abgezweigt wird, mit als Flockungshilfsmittel dienendes Flüssigpolymer vermischt und dann dem noch nicht entwässerten Rohschlamm wieder zugeführt wird.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt u. a. auch darin, daß auf Reifebehälter und aufwendige Steuer- und Regelelemente beim Zumischen des Flockungshilfsmittels ver zichtet werden kann.

Zusätzliche Vorteile bilden die Gegenstände der anderen Un teransprüche.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aber auch aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 2 eine schematische Vorderansicht der Vorrichtung von Fig. 1.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Vorrichtung zum Teilentwäs sern von Rohschlämmen dargestellt. Die Vorrichtung weist vier Filterkammern 10 bis 16, eine Exzenterschneckenpumpe 18, eine Hauptleitung 20, für jede Filterkammer 12 bis 16 zwei Zulei tungen 22 und 24 und zwei Ableitungen 26 und 28 sowie jeweils einen in der Filterkammer 10 bis 16 geführten Kolben 30 auf. Der Kolben 30 ist in jeweils einer Filterkammer 10 bis 16 frei beweglich gelagert, füllt den gesamten Querschnitt aus und ist an den Innenseiten der Filterkammer 10 bis 16 ge führt. Die Filterkammer 10 bis 16 wird durch den Kolben 30 in zwei Arbeitskammern 32 und 34 unterteilt. Am Umfang des Kol bens 30 sind Dichtlippen 31 angeordnet, die im Zusammenwirken mit dem Kolben 30 die beiden Arbeitskammern 32 und 34 herme tisch voneinander trennen, so daß kein Rohschlamm oder Wasser 34, 32 gelangen kann. Die Dichtlippen 31 sind dabei so ausge legt, daß mit höherem Druck in der Arbeitskammer 32, 34 sich auch der Druck der Dichtlippe 31 gegen die Innenfläche des Filtermantels der Filterkammer 10 bis 16 erhöht wird.

In jede Arbeitskammer 32 und 34 führt eine Zuleitung 22 bzw. 24. Aus jeder Arbeitskammer 32 und 34 führt die Ableitung 26 bzw. 28. Die Zuleitungen 22 und 24 verbinden die Hauptleitung 20 mit der zugeordneten Arbeitskammer 32 bzw. 34. Dazwischen ist ein erstes bzw. zweites Ventil 36 bzw. 38 zwischenge schaltet, das von einer hier nicht dargestellten Steuerein richtung mit Näherungschaltern in vorbestimmter Weise betä tigt wird, wie weiter unten noch im einzelnen erläutert wird.

Die Filterkammern 10 bis 16 sind hohlzylindrisch ausgeführt, wobei die Mantelfläche der einzelnen Filterkammern 10 bis 16 als Spaltfilter ausgebildet ist.

Die Exzenterschneckenpumpe 18 fördert den Rohschlamm von ei nem Rohschlammeintrag 40 durch die Hauptleitung 20 zu den einzelnen Zuleitungen 22 und 24 der Filterkammern 10 bis 16. Abwechselnd wird das erste und zweite Ventil 36 und 38 geöff net und geschlossen, so daß einmal auf der in Bezug auf Fig. 1 linken Seite der Filterkammern 10 bis 16 Rohschlamm eintre ten kann und den Kolben 30 aus der ersten Endstellung, also wenn der Kolben 30 auf der äußersten linken Seite steht, in Richtung auf seine zweite Endstellung drückt, wenn also der Kolben 30 in seiner äußersten rechten Stellung in der jewei ligen Filterkammer 10 bis 16 steht. Wird der Kolben 30 aus seiner ersten Endstellung in seine zweite Endstellung bewegt, ist das erste Ventil 36 geöffnet und das zweite Ventil 38 ge schlossen und der auf diese Weise in die erste Arbeitskammer 32 eintretende Rohschlamm bewirkt die Verschiebebewegung des Kolbens 30 und damit ein Ausdrücken des Rohschlammes aus der zweiten Arbeitskammer 34. Gleichzeitig streicht der Kolben 30 mit seinen Dichtlippen 31 über die Filterfläche der jeweili gen Filterkammer 10 bis 16 und verhindert ein Verstopfen der Filterspalten. Wird dagegen der Kolben 30 aus seiner zweiten Endstellung in seine erste Endstellung bewegt, ist das zweite Ventil 38 geöffnet und das erste Ventil 36 geschlossen. Der Arbeitsdruck, bei dem der Rohschlamm entwässert und gefördert wird, beträgt 6 bar.

An den Stirnseiten der Filterkammern 10 bis 16 ist jeweils die Ableitung 26 bzw. 28 vorgesehen, durch die der aus den Filterkammern 10 bis 16 austretende entwässerte Rohschlamm hindurchtritt und einem in Fig. 2 dargestellten Behälter 54 zugeführt wird. In der Ableitung 26 und 28 ist jeweils ein Schieber 41 eingebracht, mit dem der Querschnitt der Ablei tung 26 bzw. 28 verändert und die Ableitung 26 bzw. 28 auch verschlossen werden kann. Mit der Veränderung des Quer schnitts der Ableitung 26, 28 wird der Abflußwiderstand für den entwässerten, aus der Filterkammer 10 bis 16 austretenden Rohschlamm eingestellt. Über diesen Abflußwiderstand läßt sich somit auch der Entwässerungsdruck in den Filterkammern 10 bis 16 steuern.

Unter den Filterkammern 10 bis 16, die symmetrisch in Bezug auf eine zur Längsachse der Hauptleitung 20 parallele Achse aufgebaut sind, ist eine Wanne 42 zum Auffangen des durch die Filterfläche der Filterkammer 10 bis 16 hindurchtretenden Filtratwassers angebracht. In die Wanne 42 fällt einfach das Filtratwasser herunter, wird dort gesammelt und über einen Austrag 44 abgeführt. Ein Teil des Filtratwassers wird über eine Leitung 46 durch eine Kreiselpumpe 48 aus der Wanne 42 abgesaugt und bei Bedarf mit Frischwasser durch einen Frischwasseranschluß 50 versehen. Das Filtratwasser wird nun mehr einer Zugabeeinrichtung 52 für Flockungshilfsmittel, insbesondere Flüssigpolymer, zugeführt. Über eine Membrankol benpumpe 58 oder eine Exzenterschneckenpumpe wird das Flockungshilfsmittel in vorbestimmter Weise dem Filtratwasser zugeführt und anschließend dem durch den Eintrag 40 in die Vorrichtung eingebrachten Rohschlamm zugegeben. Dieser mit Filtratwasser, flüssigem Polymer als Flockungshilfsmittel versetzte Rohschlamm gelangt dann über die Exzenterschnecken pumpe 18 in die Hauptleitung 20 und wird dann in der oben be schriebenen Weise teilentwässert.

Die ganzen Bauteile der Vorrichtung sind in einem Tragrahmen 56 angeordnet, der im wesentlichen eine quaderförmige Struk tur aufweist und der DIN ISO 668, DIN 15 190 und der DIN 30 722 entspricht. Dadurch sind mehrere Vorrichtungen übereinan der stapelbar, aber auch auf einfache Weise mit einem ent sprechenden Fahrzeug transportierbar. Der modulartige und symmetrische Aufbau der Filterkammern 12 bis 16 ermöglicht eine individuelle Dimensionierung in Bezug auf die geforderte Entwässerungskapazität für Rohschlämme.

Wie bereits erwähnt, wird der teilentwässerte Rohschlamm dem Behälter 54 zugeführt. Der Behälter 54 dient als Auffangbe hälter für den Rohschlamm und somit als Puffer bei der Förde rung und Behandlung des Rohschlamms. Eine an den Behälter an geschlossene Förderpumpe 60 fördert den entwässerten Roh schlamm anschließend in einen hier nicht dargestellten Faul turm, in dem er in bekannter Weise weiter behandelt wird.

Die Erfindung zeichnet sich durch ihre individuelle Erweiter barkeit, ihre Einfachheit und ihre wirtschaftliche Betriebs weise aus. Selbstverständlich sind sowohl mehr aber auch we niger Filterkammern 10 bis 16 als in dem Ausführungsbeispiel dargestellt möglich, wobei dann lediglich die Pumpen angepaßt werden.

Bezugszeichenliste

10 Filterkammer
12 Filterkammer
14 Filterkammer
16 Filterkammer
18 Exzenterschneckenpumpe
20 Hauptleitung
22 Zuleitung
24 Zuleitung
26 Ableitung
28 Ableitung
30 Kolben
31 Dichtlippen
32 erste Arbeitskammer
34 zweite Arbeitskammer
36 erstes Ventil
38 zweites Ventil
40 Eintrag
41 Schieber
42 Wanne
44 Austrag für das Filtratwasser
46 Leitung
48 Kreiselpumpe
50 Frischwasseranschluß
52 Zugabeeinrichtung
54 Behälter
56 Tragrahmen
58 Membrankolbenpumpe
60 Förderpumpe

Claims

1. Vorrichtung zum Teilentwässern von Rohschlämmen mit

- zumindest zwei Filterkammern (10 bis 16) für Roh schlämme, in denen jeweils ein den gesamten Quer schnitt ausfüllender und an der Innenseite der Filterkammer (10 bis 16) geführter, die Filter kammer (10 bis 16) in zwei Arbeitskammern (32, 34) unterteilender, doppelseitig wirkender Kolben (30) angeordnet ist, der durch unter Druck ste henden Rohschlamm als Arbeitsmedium von einer ersten Endstellung in eine zweite Endstellung be bewegbar ist, wobei jeweils die Mantelfläche der Filterkammern (10 bis 16) als Filter ausgebildet ist, durch den Filtratwasser aus dem Rohschlamm hindurchtreten kann;
- jeweils einer Zuleitung (22, 24) in die erste und zweite Arbeitskammer (32 und 34) für den Roh schlamm;
- jeweils einer Ableitung (26, 28) aus der ersten und zweiten Arbeitskammer (32 und 34) für den teilentwässerten Rohschlamm;
- einer Schlammfördereinrichtung (18), die Roh schlamm durch die Zuleitungen (22, 24) in die Arbeitskammern (32, 34) drückt und dadurch die Kolben (30) in jeweils eine Endstellung bewegt;
- jeweils einem gesteuerten ersten und zweiten Ventil (36 und 38), die in der Zuleitung (22, 24) angeordnet sind, wobei das erste Ventil (36) der ersten Arbeitskammer (32) vorgeschaltet und das zweite Ventil (38) der zweiten Arbeitskammer (34) vorgeschaltet ist; und
- einer Steuereinrichtung, die jeweils das erste und zweite Ventil (36 und 38) so steuert, daß das zweite Ventil (38) geschlossen ist, wenn das erste Ventil (36) geöffnet ist, und dabei jeweils der Kolben (30) durch den in die erste Arbeits kammer (32) eintretenden Rohschlamm aus der ersten Endstellung in die zweite Endstellung be bewegt wird und das erste Ventil (36) geschlossen ist, wenn das zweite Ventil (38) geöffnet ist, und dabei jeweils der Kolben (30) durch den in die zweite Arbeitskammer (34) eintretenden Roh schlamm aus der zweiten Endstellung in die erste Endstellung bewegt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Filterkammern (10 bis 16) modulartig aufgebaut und in beliebiger Anzahl in die Vorrichtung integrierbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen symmetrischen Aufbau der Filterkammern (10 bis 16).

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ableitung (26, 28) ein Steuermittel, insbesondere ein Schieber (41), zum Ändern des Querschnitts der Ableitung (26, 28) vorgesehen ist, durch das der Abflußwiderstand des Rohrschlamms einstellbar und die Ab leitung (26, 28) verschließbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen die Bauteile der Vorrichtung tra genden Tragrahmen (56).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß der Tragrahmen (56) eine quaderförmige Struktur auf weist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Tragrahmen (56) der DIN ISO 668, DIN 15 190 und/oder der DIN 30 722 entspricht.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unter den Filterkammern (10 bis 16) zumindest eine Wanne (42) zum Sammeln des Filtratwassers aus dem Rohschlamm vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitungen (26, 28) mit ei ner Förderpumpe (60) verbunden sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß zwischen der Förderpumpe (60) und den Ableitungen (26, 28) ein Behälter (54) zwischengeschaltet ist, der als Puffer für den teilentwässerten Rohschlamm dient.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammfördereinrichtung (18) einen Schlammdruck von 6 bar erzeugt.

12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammfördereinrichtung durch eine Exzenterschneckenpumpe (18) gebildet ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Schlammfördereinrichtung (18) eine Zugabeeinrichtung (52) für Flockungshilfsmittel an geordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Zugabeeinrichtung (52) für Flockungshilfsmittel verbundene Rückführeinrichtung (46, 48) vorgesehen ist, die einen Teil des Filtratwassers dem Rohschlamm mit dem Flockungshilfsmittel zuführt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß flüssiges Polymer als Flockungshilfsmittel dem Fil tratwasser zugegeben wird.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch ge kennzeichnet, daß die Rückführeinrichtung (46) mit einer Kreiselpumpe (48) versehen ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 14 und insbesondere nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabeeinrichtung (52) eine Kolbenmembranpumpe (58) oder Exzenterschneckenpumpe aufweist.

18. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung Näherungs schalter für die Steuerung der Ventile (36, 38) aufweist.