DK144590B - Fremgangsmaade og apparat til komprimering og toerring af flydende slam med indhold af fibre - Google Patents

Description

(19) DANMARK f%

|p (12) FREMLÆGGELSESSKRIFT ου 144590 B

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 5727/76 (51) lnt.CI.3 C 02 F 11/12 (22) Indleveringsdag 18. aug. 1976 (24) Løbedag 18. aug. 1976 (41) Aim. tilgængelig 20. feb. 1977 (44) Fremlagt 5 · apr. 1 982 (86) International ansøgning nr. -(86) International indleveringsdag -(85) Videreførelsesdag -(62) Stamansøgning nr. -

(30) Prioritet 19· aug. 1975, 7525687, FRU. jun. 1976, 7617755, FR

(71) Ansøger SOCIETE GENERALE LE CONSTRUCTIONS ELECTRIQUES ET MECANI= QUES ALSTHOM S.A., 75784 Paris Cedex 1 6, FR.

(72) Opfinder Elie jCondoliOS, FR.

(74) Fuldmægtig Internationalt Patent-Bureau.

(54) Fremgangsmåde og apparat til kom= primering og tørring af flydende slam med indhold af fibre.

Ved visse industrier og navnlig ved papirfabrikation såvel som ved anlæg til behandling af kommunalt spildevand opstår der efter klaring af det behandlede vand, der skal afgives til det fri, flydende slam, der indeholder mineraler og vegetabilske eller organiske fibre.

ffi Sådant slam er sædvanligvis lidet koncentreret, idet koncentra- O tionen alt efter indholdet af mineraler og fibrene er meget ringe, 07

Lf) få gram pr. liter, og behandlingen af dette slam er vanskelig.

Slammet kan i denne tilstand ikke behandles med sædvanlige t— transportmidler: lastvogne, transportvogne, transportbånd etc. Slam- met må anbringes i slamtanke til opnåelse af en større koncentration q og efter en vis kortere eller længere tid en endelig tørring.

2 144590

Industrien og anlæggene til behandling af kommunalt spildevand anvender i visse tilfælde visse fremgangsmåder til at fremme den endelige tørring af slammet. Disse kendte fremgangsmåder omfatter tørring ved hjælp af filtre eller centrifugering og kræver sædvanligvis væsentlige investeringer og store omkostninger.

Forud for en beskrivelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen er det nyttigt at erindre visse generelle forhold, som vedrører betegnelsen slam i teksten, nemlig slam indeholdende tørre materialer i form af findelte mineraler og fibre af mere eller mindre ensartet form.

Når koncentrationen af de tørre materialer er mindre end 1 g/1, taler man om vand eller væske, der· er snavset eller indeholder materialer.

Hvis koncentrationen overskrider nogle få g/1 taler man om flydende dekanteringsslam, med 10-20 g/1 er slammet dejagtigt.

Når koncentrationen af de faste materialer når op på 250-300 g/1 har man således en fast masse.

Med opfindelsen tilsigtes der tilvejebragt en videreudvikling af fremgangsmåden ifølge beskrivelsen til fransk patent nr. 7242 253, idet det i denne beskrivelse omtalte apparat, der er beregnet til komprimering af slam indeholdende fine mineralske materialer, søges tilpasset til slam, der kan indeholde mineralske materialer, men som indeholder mange fibermaterialer, dels mineralske, dels organiske.

Der skal først nævnes nogle hovedpunkter vedrørende den nævnte, kendte patentbeskrivelse.

Når man hurtigt vil fraskille tørre, fine mineralske eller organiske materialer, er man interesseret i at indføre visse produkter i små mængder i væsken, såsom mineraler, organiske eller syntetiske flokkuleringsmidler på en sådan måde, at de tørre disper-gerede materialer omgrupperes og bringes til at danne agglomerater, der er meget større end enkeltdelene, så at fraskillelsen aktiveres.

På grund af dannelsen af disse fnug udløses den primære fnug-dannelse, idet der formes små fine fnug, som har ringe tæthed. Hvis man påny tilsætter passende flokkuleringsmidler,opnår man en sekundær fnugdannelse med større fnug og mere faste fnug. Den i beskrivelsen til fransk patent nr. 7 242 253 beskrevne opfindelse består efter at have gennemført den beskrevne primære og sekundære fnugdannelse i at gennemføre en styret omrøring af slammet i et passende formet bassin for at gennemføre en sammenhobning. Det opnåede vand 3 1*4590 eller væske under denne sammenhobning udtømmes i den øverste del af apparatet, idet klumperne af sammenhobet slam fjernes ved hjælp af passende hjælpemidler forneden i apparatet.

Ifølge den nævnte patentbeskrivelse gennemføres den styrede omrøring af slammet mekanisk langsomt ved hjælp af skovle, der hælder på passende måde i bassinet, der indeholder slammet, hvilke skovle har åbninger, til at gennemføre en primær mekanisk sammenpresning af fnuggene. Den af fnuggene udtrukne væske stiger til vejrs i apparatet, medens de sammenpressede fnug trykkes nedefter.

De sammenpressede fnug, der kommer fra den øverste del af apparatet mod den nederste del i dettes beholder, optages af en konisk snegl med én eller flere skovle, der drejer sig langsomt i et konisk hus, hvis nedadrettede spids udgør afgangsåbningen for slammet. Denne indretning muliggør en forbedring af sammenpresningen, der er påbegyndt i den øverste del af apparatet. På grund af sneglens form formindskes slammængden efterhånden, som man nærmer sig appa-ratets afgangsåbning, idet væsken, der endnu befinder sig mellem fnuggene, sendes opefter, medens den kompakte masse afgives fra afgangsåbningen.

En sådan fremgangsmåde fungerer industrielt på tilfredsstillende måde, som beskrevet i den nævnte patentbeskrivelse, men er ikke tilstrækkelig effektiv over for slam indeholdende mineralske materialer eller fibre.

Af sådant slam dannes der fnug, som, på grund af at fibrene sammenfiltres og sammenrulles til fnug i apparatet, bliver meget faste i den øverste del af apparatet. Disse fnug er således i den grad sammenpressede af afgangssneglen, at afgangsmængden formindskes meget stærkt, idet det tørre materiale bliver fast og kun i visse tilfælde kan udtrækkes i bunden af apparatet.

Nærværende opfindelse vedrører en fremgangsmåde og et apparat til forbedring af udtrækningen af slam, der er kcmpakt og fast, når det udgår fra apparatet, dels ved at give udtrækningsskruen, der er beliggende i den koniske del af beholderen, en form bestående af én eller flere skovle med stor stigning, som kan være perforerede, for at gennemføre en moderat sammenpresning af fnuggene, dels ved at indføre de således moderat sammenpressede fnug i et nedre, cylindrisk kammer, hvor de sammenpresses mere kraftigt ved hjælp af et passende mekanisk hjælpemiddel med udtrækning i sideretningen af væske, hvilket mekaniske hjælpemiddel, f.eks. en snegl, udtrækker de komprimerede fnug gennem en 4 144590 åbning med et tværsnit, som automatisk reguleres som funktion af sammenpresningens tæthed.

Man gennemfører således en sammenpresning i tre stadier, først en omrøring i den øverste del af apparatet til at øge volumen af fnuggene og til at gøre dem hårdere, derefter en moderat sammenpresning af fnuggene i den koniske del af apparatet med en tilbageføring opefter af en del af det mellemliggende vand, og endelig en slutkom-primering i et cylindrisk kammer med udpresning i sideretningen af det tilbageværende, mellemliggende vand.

I det følgende beskrives opfindelsen nærmere med henvisning til tegningen, hvor fig. 1 er et aksialsnit i et apparat ifølge opfindelsen, fig. 2 et aksialsnit i et apparat ifølge opfindelsen med en ændret udformning af risten, fig. 3 et tværsnit efter linien III-III i fig. 2, fig. 4 et skematisk billede af en yderligere modifikation af fig. 2, fig. 5 et sidebillede af en yderligere udførelsesform for sammentrykningsristen, og fig. 6 et snit efter linen VI-VI i fig. 5.

Slammet, der opnås efter en primær og en sekundær flokkulation og fraskillelse ved den ovenfor beskrevne fremgangsmåde, indføres tangentialt i apparatet gennem et rør 1 midt på en beholder 5.

Det er nødvendigt at indføre organiske flokkuleringsmidler i røret 1 på det med 2 markerede sted for at udløse en kraftig flokkulering i apparatet i den cylindriske beholder 5.

De store fnug, der dannes, synker derefter ned i bunden af beholderen, og væsken eller vandet, som kommer fri af fnuggene, stiger til vejrs mod et afløb 10 fra beholderen 5 og passerer på regelmæssig måde ud gennem udskæringer i V-form placeret på afløbet, for at afgives gennem en udløbstud 11.

Fnuggene, der er sunket ned på bunden af beholderen, skubbes derefter af ét eller flere lag af skovle 7, der drejer sig langsomt, nedefter i beholderen.

Skovlene styres af en aksel 8 og en gearmotor 9, som gør det muligt at anvende den ønskede hastighed.

Et af de vigtigste punkter ved opfindelsen er, at det er nødvendigt at røre rundt i fnuggene med en ringe hastighed på en sådan måde, at de ikke knuses, at denne maksimale hastighed på skovlenes hurtigste punkt ikke må overskride en 10-20 cm/s, og at skovlene må 5 144530 have en vis bredde, være mere eller mindre hældende alt efter typen af fnug og længden af fibre indeholdt i slammet på en sådan måde, at der tilvejebringes langsomme bevægelser af slammet med ringe amplitude.

Under indvirkning af det mekaniske tryk fra skovlene på fnuggene og slammets bevægelse konstateres der en primær sammenrulning af fnuggene, som bliver hårdere, en formindskelse af afstanden mellem fnuggene og en omgruppering af de primære fnug, som sammenfiltres med hinanden. Alle disse virkninger ledsages af en udpresning af væske eller rent vand, som stiger til vejrs i beholderen 5, og ved en forøgelse af koncentrationen af tørre materialer i slammet.

Skovlene 7 er sædvanligvis forsynet med huller 71 med passende dimensioner. Tilstedeværelsen af disse åbninger forbedrer udpresningen af væske eller vand i fnuggene for visse fiberholdige slamarter.

Apparatet kan omfatte én eller flere skovle i hvert niveau, antallet er ikke begrænsende.

Apparatet kan omfatte mindst ét niveau af skovle, men det er ofte nødvendigt med flere niveauer for at gennemføre den ønskede virkning.

Fiberholdigt slam er allerede stærkt koncentreret i volumen, når det når til det koniske område 6 i bunden af beholderen 5.

Den koniske kompressionssnegl 12 må i dette tilfælde udgøres af én eller flere skovle med stor stigning for at undgå for hurtig sammentrykning af fnuggene, hvilket ville kunne bevirke blokering af systemet.

Denne koniske snegl 12 er i fig. 1 vist med to skovle, som overtager det sammenpressede slam fra de øverste skovle, komprimerer dette lidt, og forøger koncentrationen, hvorefter slammet trykkes ned gennem åbningen i bunden af den koniske del 6 til et slut-komprimeringskammer 14.

Dette slutkomprimeringskammer 14 er cylindrisk og er ligeledes udstyret med en endeløs snegl 13, en såkaldt Arcimedessnegl, der drejer sig med lav hastighed.

Slammet, der indeholder fibermaterialer og mineraler, består nu af store hårde fnug, der endnu indeholder mellemliggende væske, som nødvendigvis må fjernes for at opnå materialet i fast form ved afgangen fra sneglen.

Sneglen 13, der drives af en gearmotor 19, trykker slammet, 6 144590 som begynder at størkne, hen mod åbningen 17.

Komprimeringskammeret 14 omfatter på sin nedstrømsside en tørrerist 15 med passende form. Denne tørrerist kan udgøres af spalter med en ringe dimension i størrelsesordenen 1 mm, som er glat indvendig, men danner åbne skæl udefter. Formen af de riste, der skal anvendes, må tilpasses til de fiberholdige materialer og middellængden af fibrene.

Tørreristen afsluttes i et konisk parti 20, med en diameter, som er mindre end diameteren af kammeret 14.

Under indvirkning af sneglen 13 udstødes vandet fra slammet, der trykkes mod risten, og slammet koncentreres, når det kommer til den koniske del 20 af risten, den afgivne mængde formindskes og sneglen skubber mekanisk fibrene og det faste materiale fremefter og komprimerer dette, hvilket bevirker, at vandet skubbes bagud og træder ud gennem risten 15.

De faste materialer, der er blevet komprimer et og blevet hårde, passerer gennem en konisk åbning 17, der er af et elastisk og deformerbart materiale, f.eks. kautsjuk med meget stor tykkelse i retning mod den del, der har størst diameter,og med ringe tykkelse ved den mindste diameter.

Denne åbning 17 er reguleringsåbningen for udtrækningssystemet, en regulering, som kun kan opnås på en meget mere kompliceret måde ved andre systemer.

Ved et industrielt anlæg, hvor mængden af tørt materiale, der træder M i apparatet, er variabelt, er det nødvendigt at regulere hastigheden af sneglen 13 for at opnå en normal gang, ligesom også dimensionen af dysen 17 måtte reguleres, såfremt denne f.eks. var metallisk.

Det er nødvendigt at regulere drejningsmomentet på sneglens akse og længden af proppen af faste, kompakte materialer på opstrømssiden af dysen 17, hvilken regulering kan fjernstyres, dels ved åbningen eller lukningen af membranen 17, dels ved regulering af hastigheden af sneglen 13.

På grund af den bløde membran 17, der er placeret ved enden af kammeret 14 er alle disse reguleringer ikke mere nødvendig, idet der foretages en automatisk regulering direkte ved hjælp af den bløde membran 17.

Når således den faste afgangsmængde af tørt materiale forøges, vil længden af den komprimerede prop ved enden af kammeret 14 forøges, og drejningsmomentet på akslen for sneglen 13 forøges. Den 7 144590 faste, afgivne masse, der skubbes fremefter af sneglen 13, forøges. Hvis tværsnittet af membranen 17 er konstant, vil sneglen presse yderligere på proppen, som vil blokere dyseåbningen.

Med den bløde membran vil sneglen komprimere proppen, som åbner tværsnitsarealet af membranen på en sådan måde, at der opnås en ligevægt mellem den afgivne faste mængde og den faste mængde, som træder ind i sneglen.

Når den faste mængde formindskes for at blive nul, vil længden af proppen være lig med afstanden mellem enden af sneglen 13 og afgangsdysen i membranen 17, hvorved drejningsmomentet på sneglen vil være nul, sneglen 13 skubber ikke mere på proppen, som lukker enden at kammeret 14 og opretholder et hydrostatisk niveau i beholderen 5 på højde med afløbet 10.

Risten 15 i kammeret 14 er omgivet af et kammer eller et udløb 16, som modtager vandet eller væsken, der afgår fra risten.

Vand med fiberholdigt slam opsamles forneden fra åbningen 18 for ved hjælp af passende hjælpemidler at føres op og blandes med behandlingsvæske, der træder ind gennem røret 1. Sneglen 13 bærer på sin periferi i den del, der er i berøring med risten 15, bløde elementer 13', som glider mod risten og muliggør en automatisk og permanent rengøring og undgår enhver tilstopning med fibrene.

Ved normalt brug kan den udtagne mængde fast materiale fra membranen 17 være større end den maksimale mængde fast materiale, der kan indføres i røret 1.

Under alle driftsformer vil niveauet af forkomprimeret slam i beholderen 5 befinde sig under niveauet for de øverste skovle 7.

Flydende slam med lange fibre, som f.eks. fibre af bomuld, uld, asbest eller lignende, fremkalder store fnug, og deres sammenfiltring danner et net, så at man kan konstatere en rotation af fibrene med den mekaniske sammenpresningssnegl, hvilket fremkalder en væsentlig formindskelse af hastigheden for fibrenes fremføring og dermed af den faste afgangsmængde for denne snegl og kan medføre en fuldstændig blokering af denne snegl med ødelæggelse af styringssystemet.

Udførelsesformen ifølge fig. 2 og 3 har til hensigt at undgå denne ulempe og består i, at indervæggen i tørreristen er forsynet med fire faste skovle 21, der er parallelle med aksen for sneglen 13.

8 144590 I henhold til udførelsesformen, der er vist i fig. 4, forløber de faste skovle 21' i kammeret 14 med en sådan stigning, at skovlenes kanter skærer kanterne af sneglen 13 under en vin-o kel på ca. 90 .

Af fig. 3 ses det, at der i hulrum 22 mellem de faste skovle 21 i risten 15 og sneglen 13 befinder sig slam med fibre, som ikke direkte er udsat for den mekaniske behandling af sneglen 13.

Hvis slammet, der skal komprimeres, omfatter lange og korte fibre, kan det forekomme, at de korte fibre samler sig langsomt på væggen af risten 15, hvilket efterhånden medfører en tillukning og formindskelse af kvaliteten af tørringen.

Por at afhjælpe denne ulempe er der tilvejebragt en særlig indretning af tørreristen, som vist i fig. 5 og 6. Af fig. 6 ses det, at risten udgøres af stænger 23 med trapezformet tværsnit.

Den største bredde af stængerne vender mod indersiden af kammeret 14.

Ristens stænger er parallelle med komprimeringssneglen 13. Afstanden mellem stængerne er mellem en 10-20 mm og nogle få mm.

Aggregatet af stænger og rist holdes sammen ved hjælp af cirkulære forstærkninger 24.

De langsgående mellemrum 25 lukkes af skinner 26, som hindrer rotation af de sammenpressede fibre.

Sneglen 13 skubber det komprimerede slam med fibre i længderetningen af sneglen, og slammet er hindret i rotation af fibrene, som befinder sig i mellemrummet 25. Væsken, der udpresses af fnuggene med fibre, udtræder gennem spalterne 27 i risten.

Claims (3)

9 1ΛΛ590

1. Fremgangsmåde til komprimering eller sammenpresning af flydende slam med et indhold af fint mineralsk materiale og organiske eller mineralske fibre efter en forudgående behandling bestående af en primær og sekundær flokkulation af slammet i dets oprindelige bærevæske, kendetegnet ved, at slammet omrøres langsomt mekanisk i den øverste del (5) af et apparat på en sådan måde, at fnuggene sammenfiltres og øges i volumen og tæthed, at omrøringshastigheden vælges således, at fnuggene ikke knuses, hvorefter fnuggene ved hjælp af et egnet mekanisk organ i en mellemdel (6) af apparatet presses i retning mod en åbning med et tryk, der er lig med eller mindre end den grænseværdi, ved hvilken slammet begynder at stivne, at en del væske mellem fnuggene passerer opefter, medens de komprimerede fnug, der passerer åbningen, derefter sammentrykkes i den nederste del (14) af apparatet af egnede mekaniske hjælpemidler (13), der udtrækker væsken i sideretningen, og som afgiver de komprimerede fnug gennem en dyse (17) med et tværsnit, som automatisk reguleres som funktion af sammenpresningens tæthed.

2. Apparat til gennemførelse af fremgangsmåden ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det udgøres af et lodret cylindrisk og konisk hus, en tilførselsledning (1) for slam, der skal behandles, hvilken tilførselsledning udmunder tangentialt omtrent midt på den cylindriske, øvre del (5) af huset, skovle (7), der er drejelige om en lodret akse og er forsynet med huller (71), og som er anbragt i den cylindriske del under tilgangen for slammet, en drejelig, konisk snegl (12), der med en lodret akse er anbragt i den nedre, koniske del (6) af huset, som ved sin nederste del har en afgangsåbning for komprimeret slam, at den øverste ende af den cy-lindske del af huset omfatter et afløb (10) til udtømning af en del af det mellem fnuggene i slammet indeholdte vand, medens afgangsåbningen for slammet er i forbindelse med et cylindrisk kammer (14), der på nedstrømssiden har en væg i form af en rist (15) til afgang for tilbageværende mellemrumsvand i slammet, og hvori der er installeret en roterende snegl (13), hvorhos kammeret ved enden er forsynet med en konisk afgangsdyse for komprimeret slam i form af en blød membran (17) af konisk form.

3. Apparat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at den koniske snegl (12) i det cylindrisk-koniske hus omfatter mindst én skovl med en stigning, der er indrettet til behandling af slammet