EP0480176B1 - Verfahren zur Druckentwässerung von wässrigen Schlämmen - Google Patents

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EP0480176B1
EP0480176B1 EP91115039A EP91115039A EP0480176B1 EP 0480176 B1 EP0480176 B1 EP 0480176B1 EP 91115039 A EP91115039 A EP 91115039A EP 91115039 A EP91115039 A EP 91115039A EP 0480176 B1 EP0480176 B1 EP 0480176B1
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EP
European Patent Office
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piston
sludge
pressure
chamber
valve
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EP91115039A
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Wolfgang Dipl.-Ing. Müller
Dirk Dipl.-Ing. Herzog
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Mueller Umwelttechnik & Co KG GmbH
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Mueller Umwelttechnik & Co KG GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B5/00Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat
    • F26B5/14Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat by applying pressure, e.g. wringing; by brushing; by wiping
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B9/00Presses specially adapted for particular purposes
    • B30B9/02Presses specially adapted for particular purposes for squeezing-out liquid from liquid-containing material, e.g. juice from fruits, oil from oil-containing material
    • B30B9/04Presses specially adapted for particular purposes for squeezing-out liquid from liquid-containing material, e.g. juice from fruits, oil from oil-containing material using press rams
    • B30B9/06Presses specially adapted for particular purposes for squeezing-out liquid from liquid-containing material, e.g. juice from fruits, oil from oil-containing material using press rams co-operating with permeable casings or strainers

Definitions

  • the invention relates to a method according to the type mentioned in the preamble of claim 1.
  • a known method of this type is the subject of D-C-198 415, which describes a press for removing liquid from chocolate mass, which has a cylinder jacket provided with sieve-like openings, in which a piston is slidably mounted.
  • the chocolate mass is fed to the cylinder through the piston rod alternately on one side or on the other side of the piston by means of a pump.
  • the liquid is led out through the sieve-like openings of the cylinder jacket, while the solid components are compressed at the ends of the cylinder and finally pressed out.
  • the piston is equipped with sieve openings on the end faces and has an inner chamber from which the liquid can flow outwards through a tube attached to the piston.
  • the sieve openings provided in the end faces of the piston clog very quickly, since there is no possibility of cleaning during operation.
  • the invention has for its object to design a method of the type mentioned so that a sludge cake with the same moisture distribution and a high degree of drainage is created and the entire filter surfaces are cleaned during operation.
  • the flocculant added to the raw sludge in a preliminary stage of the process creates the conditions for intensive dewatering of the sludge cake, which is promoted by the distribution of filter candles across the cross-section of the receiving chamber for the raw sludge.
  • the working pressure of the sludge pump does not have to be reduced, so that it can always run at a constant working pressure.
  • the homogeneity of the sludge cake is also advantageous, since the process is designed such that the sludge layers building up behind the piston are discharged again at approximately the same time in the order in which they are formed, thus creating a sludge cake with the same moisture distribution.
  • FIG. 1 A drawing of an exemplary embodiment of a device for carrying out the method, FIG. 1.
  • the receiving chamber 25 for example in chamber I, with raw sludge mixed with flocculant via the pump 5 through the opened valve 1, the sludge feed line 7 and the telescopic pipe 29 pumped in.
  • the piston 8 is pushed up to a mechanical stop in the direction of the empty chamber II, which is constantly reduced. Once he has reached this, raw sludge continues to be added until the desired operating pressure is reached.
  • the resulting filtrate 30 flows through the filter candles 12 into the collecting containers 13, 14 arranged in the container lids 17, 18 and is then discharged via the outlets 15, 16.
  • valve 1 closes and valve 2 opens, so that the fresh one Raw sludge 21 passes through the valve 2, the sludge feed line 9 and the telescopic tube 28 into the chamber II until operating pressure is also reached there.
  • the pressure in the chamber I not loaded with raw sludge is now generated by the piston 8 and is maintained by the fact that the discharge opening 11 provided with the discharge nozzle 27 is closed by a valve 3.
  • valve 3 opens until it has dropped to a lower, also predetermined minimum level, after which the pressure moves again up to its maximum, the lower or the maximum, due to the moving piston can be equal to the maximum working pressure of the sludge pump 6, is built up and the interplay continues until the piston 8 has reached an end position and no more sludge cake through the discharge opening 11 in the discharge nozzle 27 and through the valve 3 in the waiting container 23 can slide out. Then valve 2 is closed and valve 1 is opened and the process continues in the same way in the reverse order continuously, whereby discontinuous operation is not excluded if longer stopping times are to be realized.
  • the fresh raw sludge 21 is pumped through the valve 1 via the sludge line 7 and the telescopic tube 29 into the chamber I, the sludge being pre-dewatered and the piston 8 dewatering the pre-dewatered sludge located in chamber II, also pressure-controlled in batches via a valve 4 provided discharge opening 10 in the collecting container 24 from the chamber II.
  • the piston 8 reaches different end positions in the receiving chamber 25, since it runs up against the cone-shaped sludge deposits 22 forming the discharge openings 10, 11.
  • the raw sludge 21 supplied near the piston and on the side opposite to the direction of movement of the piston 8 dewaters on the filter surfaces made available to it and accumulates in layers behind the moving piston 8, which sludge the subsequent dewatering sludge in the other chamber pushes the layers closest to the discharge openings 10, 11 in batches, so that all sub-layers are dewatered approximately equally long.
  • the sludge is supplied via telescopic tubes 28, 29, which are guided centrally from both end faces of the receiving chamber 25 through the container lids 17, 18 and the discharge openings 10, 11 along their central axis are, wherein the tubes are each attached to a piston side and are provided with outflow openings 26, 27 for the raw sludge 21, which are preferably provided near the piston.
  • the outflow openings in the piston itself it is possible to arrange the outflow openings in the piston itself and to supply the raw sludge on one side, on both sides or even radially.
  • the outer wall of the cylindrical receiving chamber 25 in the bottom area or over the entire circumference is provided with a filter layer similar to the filter candles 12 with a filter layer surrounding it at a low height in order to subsequently enlarge the filter area and with the collecting containers 13, 14 in connection with the annular space for increased absorption of further filtrate 21.
  • the sides of the piston 8 facing the chambers I, II are equipped with further sieve-like filter surfaces to further enlarge the filter area and the process efficiency, with at least 8 in the piston a drain for the filtrate is provided.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art.
  • Ein bekanntes Verfahren dieser Art ist Gegenstand der D-C-198 415, die eine Presse zum Entfernen von Flüssigkeit aus Schokoladenmasse beschreibt, die einen mit siebartigen Öffnungen versehenen Zylindermantel aufweist, in dem gleitbar ein Kolben gelagert ist. Die Schokoladenmasse wird mittels einer Pumpe dem Zylinder durch die Kolbenstange abwechselnd auf der einen Seite oder auf der anderen Seite des Kolbens zugeführt. Die Flüssigkeit wird durch die siebartigen Öffnungen des Zylindermantels nach außen geführt, während die festen Bestandteile an den Enden des Zylinders verdichtet und schließlich nach außen gepreßt werden. Der Kolben ist an den Stirnflächen mit Sieböffnungen ausgestattet und weist eine Innenkammer auf, aus der die Flüssigkeit durch ein am Kolben befestigtes Rohr nach außen fließen kann. Die in den Stirnflächen des Kolbens vorgesehenen Sieböffnungen verstopfen sehr schnell, da eine Reinigungsmöglichkeit während des Betriebes nicht gegeben ist.
  • Da die Flüssigkeit beim Preßvorgang nur an der Innenfläche des Zylindermantels und an der jeweiligen Stirnfläche des Kolbens abgezogen wird, ergibt sich über den Querschnitt der Masse kein gleichmäßiger Flüssigkeitsentzug.
  • Es ist ferner ein Verfahren zum Entwässern von Torf o.dgl. bekannt (DE-C-263 722), bei dem eine Aufnahmekammer verwendet wird, die mit Filterkerzen ausgerüstet ist. Auf diesen Filterkerzen ist ein Kolben gleitbar gelagert. Das mit dieser Vorrichtung betriebene Verfahren arbeitet diskontinuierlich.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß ein Schlammkuchen mit gleicher Feuchtigkeitsverteilung und einem hohen Entwässerungsgrad entsteht und die gesamten Filterflächen während des Betriebes gereinigt werden.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach dem Patentanspruch 1 gelöst.
  • Das in einer Vorstufe des Verfahrens dem Rohschlamm zugeführte Flockungsmittel schafft die Voraussetzung für eine intensive Entwässerung des Schlammkuchens, die durch die Verteilung von Filterkerzen über den Querschnitt der Aufnahmekammer für den Rohschlamm begünstigt wird.
  • Da der frische Rohschlamm unmittelbar hinter dem sich weiterbewegenden Kolben zugeführt wird, wobei der Kolben die überstrichenen Filterflächen der Filterkerzen von daran anhaftenden und die sehr kleinen Filteröffnungen verschließenden Schlammablagerungen befreit, stehen dem eingepumpten Schlamm immer saubere Filterflächen zur Verfügung.
  • Es ist vorteilhaft, daß zur Bewegungsumkehr des Kolbens und zum Austragen des Schlammkuchens der Arbeitsdruck der Schlammpumpe nicht heruntergefahren werden muß, so daß diese immer mit einem konstanten Arbeitsdruck durchlaufen kann.
  • Da das Austragen des Schlammkuchens nicht gegen Atmosphärendruck, sondern einen gegenüber dem Pumpendruck nur etwas geringeren Druck, der zwischen zwei einstellbaren Extremen pendelt, vonstatten geht, wird dadurch, daß der Druck nicht bei jeder Füllung neu aufgebaut werden muß, sondern von Anfang an vorhanden ist, zum einen ein hoher Vorentwässerungsgrad erreicht und zum anderen ein hoher Entwässerungsgrad verwirklicht, und zwar dadurch, daß der Schlammkuchen weiterhin unter Druck gehalten wird, so daß insgesamt eine lange wirksame Verweilzeit des Schlammes in der Aufnahmekammer erreicht wird. Vorteilhaft ist dabei weiterhin die Homogenität des Schlammkuchens, da das Verfahren so gestaltet ist, daß die sich hinter dem Kolben aufbauenden Schlammschichten ungefähr in der gleichen Zeit in Reihenfolge ihrer Entstehung wieder ausgetragen werden und so einen Schlammkuchen mit gleicher Feuchtigkeitsverteilung entsteht.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung eines Ausführungsbeispieles einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, der Figur 1, näher erläutert.
  • Zur Einleitung des Verfahrens wird in einer Vorstufe in einer der beiden leeren Kammern I, II, der Aufnahmekammer 25, beispielsweise in die Kammer I, mit über die Pumpe 5 mit Flockungsmittel versetzter Rohschlamm durch das geöffnete Ventil 1, die Schlammzuleitung 7 und das teleskopierbare Rohr 29 eingepumpt. Der Kolben 8 wird dabei bis zu einem mechanischem Anschlag in Richtung der leeren Kammer II, diese ständig verkleinert, geschoben. Hat er diesen erreicht, wird solange weiter Rohschlamm zugeführt, bis der gewünschte Betriebsdruck erreicht ist. Das dabei entstehende Filtrat 30 fließt durch die Filterkerzen 12 in die in den Behälterdeckeln 17,18 angeordneten Sammelbehälter 13, 14 und wird anschließend über die Abflüsse 15,16 abgeführt.
  • Ist der Betriebsdruck von ca. 14 bis 16 bar erreicht, der von zwei jeweils im Deckelbereich der Kammer I und II angeordneten Drucksensoren bzw. Druckmeßgeräten aufgenommen und einer elektronischen Regeleinheit zugeführt wird, schließt das Ventil 1 und öffnet das Ventil 2 , so daß der frische Rohschlamm 21 durch das Ventil 2, die Schlammzuleitung 9 und das teleskopierbare Rohr 28 in die Kammer II gelangt, bis dort ebenfalls Betriebsdruck erreicht wird. Der Druck in der nicht mit Rohschlamm beaufschlagten Kammer I, wird nun vom Kolben 8 erzeugt und dadurch aufrechterhalten, daß die mit dem Austragsstutzen 27 versehene Austragsöffnung 11 über ein Ventil 3 verschlossen ist. Erreicht der Druck in der Kammer I ein vorbestimmtes maximales Niveau, so öffnet das Ventil 3 solange, bis dieser auf ein niedrigeres, ebenfalls vorbestimmtes minimales Niveau abgefallen ist, wonach durch den sich weiterbewegenden Kolben der Druck wieder bis zu seinem Maximum, das kleiner oder höchstens gleich dem maximalem Arbeitsdruck der Schlammpumpe 6 sein kann, aufgebaut wird und sich das Wechselspiel solange fortsetzt, bis daß der Kolben 8 eine Endstellung erreicht hat und keinen weiteren Schlammkuchen mehr durch die Austragsöffnung 11 in den Austragsstutzen 27 und durch das Ventil 3 in den bereitstehenden Auffangbehälter 23 ausschieben kann. Anschließend wird das Ventil 2 geschlossen und das Ventil 1 geöffnet und der Vorgang setzt sich in gleicher Weise in umgekehrter Reihenfolge kontinuierlich fort, wobei ein diskontinuierlicher Betrieb nicht ausgeschlossen ist, wenn längere Haltezeiten verwirklicht werden sollen. Der frische Rohschlamm 21 wird durch das Ventil 1 über die Schlammleitung 7 und das teleskopierbare Rohr 29 in die Kammer I gepumpt, wobei der Schlamm vorentwässert und der Kolben 8 den in Kammer II befindlichen vorentwässerten Schlamm nachentwässert, ebenfalls druckgeregelt schubweise über die mit einem Ventil 4 versehene Austragsöffnung 10 in den Auffangbehälter 24 aus der Kammer II ausschiebt.
  • Der Kolben 8 erreicht abhängig von der Schlammkuchenbeschaffenheit und dem Entwässerungsgrad unterschiedliche Endstellungen in der Aufnahmekammer 25, da er gegen sich um die Austragsöffnungen 10,11 bildende, schüttkegelartige Schlammablagerungen 22 aufläuft.
  • Der jeweils in Kolbennähe und auf der der Bewegungsrichtung des Kolbens 8 entgegengesetzten Seite zugeführte Rohschlamm 21 entwässert an dem ihm dort zur Verfügung gestellten Filterflächen vor und lagert sich schichtweise hinter dem sich weiterbewegenden Kolben 8 an, der den in der anderen Kammer befindlichen nachentwässernden Schlamm in den den Austragsöffnungen 10,11 nächstgelegenen Schichten schubweise ausschiebt, so daß alle Teilschichten ungefähr gleichlange vor- und nachentwässert werden.
  • Die Schlammzuführung erfolgt über teleskopierbare Rohre 28, 29, die von beiden Stirnseiten der Aufnahmekammer 25 aus mittig durch die Behälterdeckel 17,18 und die Austragsöffnungen 10,11 entlang ihrer Mittelachse geführt sind, wobei die Rohre jeweils an einer Kolbenseite befestigt und mit vorzugsweise in Kolbennähe vorgesehenen Ausströmöffnungen 26, 27 für den Rohschlamm 21 versehen sind. Möglich ist in einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die Ausströmöffnungen im Kolben selbst anzuordnen und den Rohschlamm einseitig, beidseitig oder sogar radial zuzuführen.
  • Bei einer weiteren, nicht in der Figur dargestellten Variation der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist zur auch nachträglichen Vergrößerung der Filterfläche die Außenwandung der zylindrischen Aufnahmekammer 25 im Bodenbereich oder über den gesamten Umfang mit einer den Filterkerzen 12 ähnlichen Filterschicht mit einem sie in geringer Höhe umgebenden und mit den Sammelbehältern 13,14 in Verbindung stehenden Ringraum zur vermehrten Aufnahme weiteren Filtrats 21 ausgeführt.
  • Bei einer zusätzlichen, ebenfalls nicht in einer Figur dargestellten vorteilhaften Variation der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind zu einer weiteren Vergrößerung der Filterfläche und des Verfahrenswirkungsgrades die den Kammern I, II zugewandten Seiten des Kolbens 8 mit weiteren siebartigen Filterflächen ausgerüstet, wobei im Kolben 8 mindestens ein Ablauf für das Filtrat vorgesehen ist.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Entfernen von Flüssigkeit aus einer Masse, die mittels einer Pumpe (5) einer Aufnahmekammer (25) einer Presse in der Nähe eines doppelseitig wirkenden, frei bewegbaren Kolbens (8) zugefördert wird, wobei der Kolben (8) an der Innenseite der Aufnahmekammer (25) geführt ist, die Aufnahmekammer in zwei Arbeitskammern (I,II) unterteilt und durch die unter Druck in die Aufnahmekammer (25) geförderte Masse angetrieben wird und im Zuge der Kolbenbewegung von einer Endstellung in die zweite Endstellung die von einem Teil der Flüssigkeit befreite Masse ausgeschoben wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß in einer Vorstufe des Verfahrens über eine Pumpe (5) mit Flockungsmitteln versetzter Rohschlamm (21) von einer Schlammpumpe (6) über ein Ventil (1) und einer Schlammzuführung (7) in der Nähe der der Kammer (I) zugewandten Seite des Kolbens (8) in die Kammer (I) gepumpt wird, der dabei den Kolben (8) bis zu einem mechanischen Anschlag in Richtung der Kammer (II) und diese ständig verkleinernd bewegt, wonach der Rohschlamm unter Steigerung des Pumpendruckes bis auf Betriebsdruck über in Längsrichtung der Aufnahmekammer und durch Durchsteckkanäle des Kolbens (8) sich erstreckende und über den Querschnitt verteilte Filterkerzen (12) und beidseitig in Deckeln (17,18) angeordnete und mit Abflüssen (15,16) versehene Sammelbehälter (13,14) vorentwässert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Übergang von der Vorstufe zu dem Verfahren unter Beibehaltung des Pumpendruckes der Pumpe (6) das Ventil (2) geöffnet und das Ventil (1) geschlossen wird, so daß frischer Rohschlamm (21) über eine Schlammzuleitung (9) in der Nähe der der Kammer (II) zugewandten Seite des Kolbens (8) in die Kammer (2) gepumpt wird, die sich durch Verschieben des Kolbens (8) vergrößern, den noch unter Druck stehenden vorentwässerten Schlamm in Kammer (I) durch eine mit einem Ventil (3) versehene Austragsöffnung (10) solange ausschiebt, bis der Druck ausschubseitig bis auf ein vorbestimmbares Niveau abgefallen ist, wonach das Ventil solange geschlossen bleibt, bis der weiterbewegte Kolben (8) den Druck in der Kammer (I) wieder bis zu einem vorbestimmbaren Maximaldruck, der kleiner oder höchstens gleich dem des Arbeitsdruckes ist, aufgebaut hat, wonach das Ventil (3) erneut öffnet und sich dieses Wechselspiel solange fortsetzt, bis daß der Kolben (8) eine Endstellung erreicht hat und sich nach anschließender Umsteuerung der Ventile (1) und (2), Ventil (1) auf, Ventil (2) zu, der Vorgang in gleicher Weise in umgekehrter Richtung kontinuierlich fortsetzt und frischer Rohschlamm (11) über die Schlammleitung (7) in die Nähe der Kammer (I) zugewandten Seite des Kolbens (8) gepumpt wird und der bereits vorentwässerte Schlamm dabei nachentwässernd, druckgeregelt und schubweise über die mit einem Ventil (4) versehene Austragsöffnung (10) in die Auffangbehälter (24) aus der Kammer (II) ausgeschoben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammpumpe (6) gleichmäßig mit konstantem Arbeitsdruck von 14 bis 16 bar betrieben wird.
  4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich je nach Schlammkuchenbeschaffenheit und Entwässerungsgrad unterschiedliche Endstellungen des Kolbens (8) einstellen, da der Schlamm sich um die Austragsöffnungen (10,11) schüttkegelartig ablagert, der Kolben (8) auf diesen Schüttkegel (22), oder bei Nichtvorhandensein auf die Behälterdeckel (17,18) aufläuft und genau dann eine Endstellung erreicht, wenn er auf der Ausschubseite mangels weiteren Kompressionsweges den Mindestdruck zum Öffnen des Austragventils (3,4) nicht mehr erzeugen kann.
  5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der in Kolbennähe in eine Kammer (I,II) gepreßte Rohschlamm (21) an der ihm dort zur Verfügung gestellten sauberen Filterfläche vorentwässert und sich als Filterkuchen schichtweise hinter dem weiterbewegten Kolben (8) ablagert und der in der anderen Kammer (II,I) nachentwässernde Filterkuchen schubweise so ausgeschoben wird, daß eine der Austragöffnung nächstgelegene Schicht des Schlammkuchens in bereitstehende Auffangbehälter (23,24) gelangt, so daß alle Teilschichten des Filterkuchens ungefähr gleichlange, in der Filterkammer vor- und nachentwässert werden.
  6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohschlamm (21) durch teleskopierbare Rohre (28,29), die von beiden Stirnseiten der Aufnahmekammern (20) mittig durch beide Behälterdeckel (17,18) und Austragöffnunge (10,11) entlang der Mittelachse der Aufnahmekammer (25) geführt und jeweils an einer Kolbenseite befestigt sind, zugeführt wird, wobei der Rohschlamm (21) durch vorzugsweise in Kolbennähe vorgesehene Ausströmöffnungen (26,27) austritt.
  7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnungen (26,27) auch im Kolben selbst angeordnet sein können und der Rohschlamm (21) einseitig, beidseitig oder radial zugeführt werden kann.
  8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsdruck in den Kammern (I,II) von je einem im Deckelbereich angeordneten Drucksensor bzw. Druckmeßgerät aufgenommen und einer elektronischen Regeleinheit zugeleitet wird.
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