DE4418079A1 - Anlage zur Schlammentwässerung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Entwässerung von Schlamm, Schlick, Moor, Fango und ähnlichen Massen, nachfolgend einfach als Schlamm bezeichnet, die bei der Klärung von trübem Wasser anfallen, wie es allgemein bei Industrieprozessen erzeugt wird. Zweck der Anlage ist es, das Volumen und Gewicht des Schlamms zu verringern, der verbraucht oder rückgewonnen werden soll.

Die Anlage besteht im wesentlichen aus zwei übereinander angeordneten Kammern, die über eine mit Absperrschieber versehene Leitung herme­ tisch miteinander verbunden sind. Die obere Kammer ist nach oben zur Umgebung offen und dient der Aufnahme von Schlamm, und die untere Kammer ist mit der oberen durch eine Leitung dicht verbunden. Durch Schwerkraft konzentriert sich die Schlammasse in der zuletzt genannten Kammer, wobei Wasser freigesetzt wird, welches nach oben aufsteigt, um von dort abgeführt zu werden. Ein mit der unteren Kammer fest ver­ bundener Rüttler kann dazu beitragen, die Entwässerung des Schlamms zu beschleunigen und das Ausmaß der Entwässerung zu verstärken, bis ein Zyklus beendet ist.

Ein am oberen Teil der der Entwässerung dienenden Kammer in der Nähe einer Zufuhrleitung angebrachtes Filtertuch kann dazu beitragen, die Entfernung des freigesetzten Wassers durch einen abgetrennten Raum und eine anschließende Leitung zu beschleunigen, von wo es schließlich nach außen abgegeben wird. Die Geschwindigkeit, mit der das Wasser durch das Filtertuch filtriert wird, kann mittels einer Pumpe gesteigert werden, die in der Ablaufleitung für das gefilterte Wasser einen Unter­ druck erzeugt. Der Absperrschieber, der in der die beiden Kammern verbindenden Leitung vorgesehen ist, macht es möglich, den stärker konzentrierten Anteil an Schlamm, der sich in der unteren Kammer befindet, abzuführen. Die Abfuhr des entwässerten Schlamms erfolgt mittels einer geeigneten Klappe im unteren Teil der Anlage.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum Entwässern von Schlamm, Schlick, Moor, Fango und ähnlichen Massen, nachfolgend einfach als Schlamm bezeichnet, die bei der Klärung von trübem Wasser anfallen. Im Stand der Technik lassen sich zwei Arten von Anlagen unterscheiden, die normalerweiser verwandt werden. Zum Entwässern kleiner Mengen Schlamm (bis zu 500 kg pro Tag) werden Einrichtungen mit Filtersäcken gebraucht. Solche Einrichtungen sind beschränkt einsetz­ bar wegen der großen Menge an Handarbeit, der geringen Ausbeute bei den vom Markt geforderten mittleren Werten, der Kosten der nicht­ wiederverwendbaren Filtersäcke und der Schwierigkeit allgemein, den Sack gemeinsam mit dem gefilterten Schlamm zu gebrauchen. Zum Entwässern mittlerer und großer Mengen an Schlamm werden Maschinen eingesetzt, die automatisch arbeiten, wie Filterpressen und Bandpressen. Dem Einsatz solcher Einrichtungen sind insofern Grenzen gesetzt, als sie hohe Investitionskosten erfordern, hohe Betriebskosten aufgrund der elektrischen Energie und des Materialverbrauchs, ferner weil der Schlamm mehrfach mittels Pumpen, Rohren, Rührwerken, Ventilen und dergleichen bewegt werden muß, was große Abrieb- und Verstopfungs­ probleme hervorruft. Ferner ist eine große Anzahl von Meßfühlern und Sensoren sowie Hilfselemente erforderlich, die die Steuerung kompliziert machen, wobei eine ganze Anzahl von Spezialinstrumenten nicht leicht auf dem Markt zu finden ist.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Entwässern von Schlamm wurde aufgrund von Beobachtungen und Analysen entwickelt, die an schlamm­ haltigen Lösungen aus der Bearbeitung von Marmor, Granit, Glas und dergleichen ausgeführt wurden. Dabei wurde insbesondere an Schlamm­ proben, die man ruhen lassen hatte, festgestellt, daß der Grad der Eindickung/Entwässerung, die auf natürliche Weise in verhältnismäßig kurzer Zeit erreicht wird, ein Abführen des Schlamms ermöglicht.

Diese Beobachtungen stehen im Gegensatz zu den spärlichen Ergebnissen bei den sogenannten Einrichtungen mit Filtersack und sind insofern mit der Erkenntnis der Erfindung vergleichbar, als beide mit natürlichen physikalischen Wirkungen in Zusammenhang stehen. Erklärlich ist es allerdings aufgrund der Tatsache, daß das sogenannte System mit den Filtersäcken eigentlich genau entgegen der Natur wirkt, wenn man eine bestimmte Tendenz des Schlamms in Betracht zieht. Es ist nämlich so, daß die Stoffpartikel, die einen Teil der schlammigen Lösung bilden, sich rasch in Schichten nach unten ablagern und dabei das Wasser nach oben in den höheren Teil des Filtersacks ansteigen lassen. Dort ist das Wasser längere Zeit eingefangen und stagniert, bis es langsam wieder durch das Material wandert, aus dem es bereits abgeschieden war. Daraus ist zu schließen, daß bei derartigen physikalischen Systemen das Wasser notwen­ digerweise nach oben abgezogen werden müßte. Auf diese Weise kann man dann Ausbeuten erzielen, die um das 20fache höher liegen.

Die Früchte der oben genannten Beobachtungen wurden also genutzt und eine Anlage geschaffen, die im wesentlichen aus zwei übereinander angeordneten Kammern besteht, welche mittels einer mit Absperrschieber versehenen Leitung dicht miteinander verbunden sind. Dieser Anlage wird eine schlammhaltige Lösung zugeführt. Dabei wird die obere Kammer so hoch gefüllt, daß der Flüssigkeitsspiegel ein dem Zufuhrrohr gegenüber liegend angeordnetes Überlaufrohr erreicht.

Eine Membran unterteilt den Oberflächenbereich in zwei Hohlräume, um auf diese Weise zu verhindern, daß bei der Zufuhr entstehende Turbu­ lenzen sich bis zum Überlaufrohr ausbreiten, welches dazu dient, die stärker verdünnte schlammige Lösung abzuführen. Die Stoffpartikel, die einen Teil der Schlammlösung ausmachen, konzentrieren sich zunehmend stärker nach unten, wobei sie das Verbindungsrohr passieren, dessen Durchmesser ausreichend groß ist, um einen leichten Durchlauf der Feststoffpartikel nach unten und Anstieg des Wassers nach oben zu ermöglichen.

Ein mit der Entwässerungskammer fest verbundener Motorrüttler über­ trägt Schwingungen auf die in der Kammer selbst befindliche Masse an Schlamm und trägt dadurch dazu bei, das Eindicken der Feststoffteilchen zu beschleunigen und zu fördern, die einander aufgrund ihres eigenen Gewichtes vorwärtsschieben und sich nach unten hin immer dichter ansammeln müssen, wobei sie die vom Wasser eingenommenen Räume ausfüllen. Das Wasser steigt in entgegengesetzter Bewegung in die zuvor von den Feststoffteilchen eingenommenen Räume an, bis es zur Ober­ fläche gelangt.

Im oberen Teil der Entwässerungskammer ist in dem die Verbindungs­ leitung umgebenden Bereich ein Filtertuch hermetisch dicht so befestigt, daß es die schlammige Masse von einem oben liegenden Raum trennt, der über eine Leitung mit der Außenseite verbunden ist. Auf diese Weise kann das freigesetzte Wasser schneller abgeführt werden, da es nicht gezwungen ist, bis zur oberen Kammer anzusteigen. Eine in die Leitung für die Abfuhr des freigesetzten Wassers eingebaute Pumpe kann das Verfahren durch Erzeugen von Unterdruck noch weiter beschleuni­ gen.

Wenn die Entwässerungskammer keine Feststoffteilchen mehr aufnehmen kann, beginnen diese auch, sich in der oberen Sammelkammer zu kon­ zentrieren. Hierdurch steigt das Niveau der Schicht aus halbeingedicktem Schlamm, die sich oberhalb des stärker entwässerten Schlammanteils bildet. Ein Meßfühler für die Dichte, der auf vorher bestimmter Höhe in der oberen Sammelkammer angeordnet ist, gibt eine Anzeige für das Entleeren des in der unteren Kammer enthaltenen, entwässerten Schlamms. Das Abführen des entwässerten Schlamms erfolgt in zwei aufeinanderfolgenden Schritten. Beim ersten Betätigungsschritt wird die in der oberen Kammer enthaltene schlammige Masse gegenüber der unteren Kammer abgetrennt. Das geschieht durch Schließen der Ver­ bindungsleitung zwischen den beiden Kammern mit Hilfe des für diesen Zweck vorgesehenen Absperrschiebers. Der zweite Verfahrensschritt besteht darin, den in der unteren Kammer enthaltenen, entwässerten Schlamm abzuführen. Das geschieht durch Öffnen der unten angeord­ neten Klappe, woraufhin der Schlamm nach unten fällt oder durch vollständiges Entfernen der Entwässerungskammer von der Anlage, um den Schlamm aus ihr an anderer Stelle zu entleeren.

Nach dem Entleeren des Schlamms wird die Anlage erneut betriebsbereit gemacht, indem die Ablaßöffnung für den Schlamm geschlossen und die Verbindungsleitung zwischen den beiden Kammern geöffnet wird, wodurch sofort ein neuer Zyklus beginnt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Frontalschnitt einer erfindungsgemaßen Anlage;

Fig. 2, 3 und 4 verschiedene Stufen des Entwässerungsverfahrens gemäß der Erfindung, und zwar Fig. 2 kurz nach Beginn, Fig. 3 bei Beendigung und Fig. 4 das Entleeren des entwässerten Schlamms.

Die dargestellte Anlage für das Entwässern schlammhaltiger Lösungen weist im wesentlichen eine obere Kammer 1, auch Sammelkammer genannt, und eine untere Kammer 2, eine sogenannte Entwässerungs­ kammer auf. Die obere Kammer 1 hat die Gestalt eines umgekehrten Kegelstumpfes mit angeschlossenem zylindrischem Teil. Der Kegelstumpf hat eine solche Neigung, daß er den Durchlauf von Schlamm nach unten erleichtert. Das Volumen der oberen Kammer 1 ist anhand der zu entwässernden Menge Schlamm bestimmt.

Die schlammhaltige Lösung, die der oberen Kammer 1, d. h. der Sam­ melkammer durch eine Leitung 1.1 zugeführt wird, fließt in einen Be­ reich, der mittels einer Wand 1.3 abgetrennt ist, deren Aufgabe es ist, die durch den Zufuhrstrahl verursachten Turbulenzen zu dämpfen.

An der der Zufuhrseite gegenüberliegenden Seite ist ein Überlaufrohr 1.2 vorgesehen, welches der Entfernung von freigesetztem Wasser dient, welches verhältnismäßig geklärt sein kann. Die Rohrleitung ist so gestal­ tet, daß mögliche Verstopfungsprobleme vermieden werden.

Die Dichte der schlammhaltigen Lösung wird mit einer Meßsonde 1.4 bestimmt, die auf gegebener Höhe angeordnet ist und als Sensor zur Abgabe eines Befehlssignals für das Entfernen des in der Entwässerungs­ kammer enthaltenen, entwässerten Schlamms dient. Die beiden überein­ ander angeordneten Kammern sind im unteren Bereich der oberen Kammer 1 durch eine Leitung 1.5 hermetisch dicht miteinander verbun­ den, wobei der Durchmesser der Leitung 1.5 so gewählt ist, daß ein Durchlauf des konzentrierten Schlamms möglich ist.

Die gesamte Anlage wird von einem Gerüst oder Rahmen 1.6 getragen.

Die untere Kammer 2, d. h. die Entwässerungskammer besteht aus einem Zylinder, der über die genannte Leitung 1.5 in seinem oberen Bereich dicht an die obere Kammer 1 angeschlossen ist. In der Leitung 1.5 ist eine handelsüblicher Absperrschieber vorgesehen, der die Aufgabe hat, die Kammer 1 von der Kammer 2 zu trennen, um auf diese Weise bei Bedarf zu ermöglichen, daß nur der in der Entwässerungskammer 2 enthaltene Schlamm abgeführt wird.

Im oberen Teil der Entwässerungskammer, d. h. der unteren Kammer 2 ist in dem die Verbindungsleitung 1.5 zwischen den Kammern umgeben­ den Bereich ein Filtertuch 2.3 an den Rändern hermetisch dicht so befestigt, daß ein Raum 2.4 gebildet wird, der dazu dient, das filtrierte Wasser aufzunehmen, welches dann durch eine Leitung 2.5 nach außen abfließt. Es ist außerdem möglich, eine Pumpe 2.6 anzuordnen, um den Unterdruck in der Kammer 2.4 zu vergrößern.

Ein an der unteren, der Entwässerungskammer 2, fest angebrachter Motorrüttler 2.2 überträgt seine Schwingungsbewegung auf die in dieser Kammer enthaltene Masse Schlamm und trägt dadurch dazu bei, den Grad der Entwässerung des Schlamms in kurzer Zeit zu erhöhen. Unten ist die Entwässerungskammer 2 mit einem handelsüblichen, beweglichen Verschluß 2.7 versehen, der den Zweck hat, durch Öffnen einen zykli­ schen Austrag des Schlamms zu ermöglichen.

Claims (4)

1. Anlage zum Entwässern von Schlamm, gekennzeichnet durch zwei übereinander angeordnete Kammern (1, 2), die mittels einer Leitung (1.5) dicht miteinander verbunden sind, wobei die Feststoffteilchen, die Teil der schlammigen Lösung sind, durch Schwerkrafteindickung gegen den geschlossenen Boden der Entwässerungskammer (2) ent­ wässert werden, während das Wasser sich nach oben durch die obere Kammer (2) entfernt und mittels eines Überlaufrohrs (1.2) abgeführt wird.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Motorrüttlers (2.2) mechanische Schwingungen auf die Entwässerungs­ kammer (2) aufbringbar sind und das im Schlamm enthaltene Was­ ser rascher und in größerer Menge freisetzbar ist.

3. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Entfernen des freigesetzten Wassers mittels eines Filtrierraums (2.4) beschleunigt wird, in den das zu filtrierende Material von unten nach oben fließt, wobei der Anteil des Schlamms, der im Entwässerer enthalten ist, gegen ein Filtertuch (2.3) komprimiert und die Entwässerungszeit verkürzt wird.

4. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine abnehmbare Entwässerungskammer vorgesehen ist, die als Behälter für den Transport des Schlamms an einen anderen Ort dient und dementsprechend von der oberen Kammer (1) etwas unterhalb eines in der die beiden Kammern (1, 2) verbindenden Leitung (1.5) angeordneten Sperrschiebers leicht abkoppelbar ist.