WO1999047280A2

WO1999047280A2 - Anlage zur aufbereitung eines feinststoffgemisches

Info

Publication number: WO1999047280A2
Application number: PCT/EP1999/001639
Authority: WO
Inventors: Günter KUPCZIK
Original assignee: Kupczik, Kornelius; Kupczik, Boris
Priority date: 1998-03-13
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 1999-09-23
Also published as: WO1999047280A3; AU3411799A; DE19810866A1; WO1999047280A9

Abstract

Anlage zur Aufbereitung eines Feinststoffgemisches mit mineralischen, organischen und wäßrigen Anteilen mit einem Drehteller (32) mit etwa vertikal ausgerichteter Drehachse (32'), einem den Drehteller (32) antreibenden Antriebsmotor (33), einer auf das Zentrum des Drehtellers gerichteten Zuführung (30) für das Feinststoffgemisch, einem mit der Zuführung (30) verbundenen Vorlagebehälter (26) mit einer Einspeisung (25') für das Feinststoffgemisch zum Ausgleich von Schwankungen des Feinststoffgemisches und einer Sammeleinrichtung (34'), die einen Boden (34) zum Tragen eines aus von dem Drehteller (32) abgeschleuderten Feinstoffpartikeln gebildeten, an der Oberseite eine Trichterfläche aufweisenden Sediments und einen Abzug (42) in Zentrum des Bodens (34) am unteren Ende der Trichterfläche aufweist.

Description

Anlage zur Aufbereitung eines Feinststoffgemisches

Die Ei findung bezieht sich auf eine Anlage zur Aufbereitung eines Feinststoffgemisches mit mineralischen, organischen und wäßrigen Anteilen

Verunreinigte Boden, Schlamme, Sedimente aus Flüssen und der Abwasserkanalisation, Straßenkehricht etc sind hinsichtlich der Schadstoffanteile verstärkt nach internationalen Richtlinien zu bewerten Maßnahmen zur Behandlung dieser Stoffe zum Schutz von Mensch und Umwelt sind entsprechend diesen Richtlinien vorzunehmen

Oft sind die Verunreinigungen unsichtbar, haben jedoch höchst gefahrliche Auswirkungen auf die Organismen von Mensch und Tier, insbesondere wenn sie über die Nahrungskette aufgenommen werden So sind als gefahrlich in Bereichen vom Milli- oder Nanogramm Metalle wie Cr, Hg, Cu, Zn oder organische Verbindungen wie PCB Nox etc eingestuft worden

Bekannt ist ferner, daß die als gefahrlich einzustufenden Substanzen in einem Stoffgemisch frei vagabundieren, aber auch adsorptiv oder absorptiv an organische Substanzen gebunden sein können Infolgedessen können die Schadstoffe zum Teil im Begleitwasser gelost und zu einem weiteren Teil an Feststoffe angelagert sein, so daß letztlich eine Verteilung der Belastung auf Flüssigkeit und Feststoff zu betrachten ist Seit Jahrzehnten suchen Wissenschaft und Technik nach Wegen, die eine Abreicherung der Schadstoffbelastung von Boden, Schlammen etc ermöglichen

Ein Überblick über den Stand der Technik wurde 1993 in „Hamburger Berichte 6", Abfall Wirtschaft, Technische Universität HH-Harburg, Prof Dr Ing Stegmann, Economica Verlag, ISBN 3-87081-752-6, veröffentlicht In dieser Veröffentlichung wird unter wissenschaftlichen Gesichtspunkten davon ausgegangen, daß Boden- Waschverfahren mit zunehmendem Feinstkornanteil (< 63 μm) nicht wirtschaftlich betreibbar sind Als Grenze der massenmaßigen Belastung des Eingabematerials mit Feinstkorn werden 20 bis 25 % angegeben Dies wird auch von Rat der Sachverstandigen für Umweltfragen, 1990, Thome-Kozmiensky, 1990, Neeße & Grohs, 1991 , Seite 151, Hamburger Berichte Nr 6, bestätigt

Bσdenwaschverfahren nach den Patenten DE 37 19 441, DE 37 20 994, DE 37 32 008, DE 39 12 517 und DE 41 24 212 ermöglichen unter Anwendung der Kavitation in sogenannten „Wirbeltrennern" (auch „Kavitatoren" genannt) eine Trennung von Feinstkorn unterhalb der vom Fachmann für möglich gehaltenen Grenzwerte So ist in der DE 37 32 008 C2 eine Bodenaufbereitungstechnik beschrieben, bei der das Aufbereitungsgut zunächst in Grobstoffe und eine Suspension fraktioniert wird Ein Grobsuspensions-Wirbeltrenner fordert die Suspension in eine erste Abscheidestufe, aus der gereinigte Grobsande abgezogen werden Die so entlastete Suspension wird von einem Feinsuspensions-Wirbeltrenner in einer zweiten Abscheidestufe nachbehandelt Die zweite Abscheidestufe kann - wie die erste - aus einem Hydro- zyklon und einem Aufstromklassierer bestehen Dieser scheidet ein Feinststoffgemisch und angereichertes Prozeßwasser ab Eine Teilmenge des Prozeßwassers wird mit Energie angereichert und zur Losung, Trennung und Suspensionsherstellung des kontaminierten und stichfesten Eingabematerials in einem Konverter verwendet Das Feinststoffgemisch aus der zweiten Abscheidestufe wurde zum damaligen Zeitpunkt als nicht behandelbar angesehen Es kann hohe Anteile organischer und anorganischer Schadstoffe enthalten

Erst mit der Erfindung des „Demineralisierungsverfahrens" gemäß deutschem Patent DE 43 15 033 Cl gelang es, durch Zerstäubung des Feinststoffgemisches die organischen bzw metallischen Verunreinigungen von den Feinstsanden bzw mineralischen Bestandteilen zu trennen Damit wurde erstmalig eine wirtschaftliche Abrei- cherung des Feinstkorns im Bereich etwa von 100 μm bis 1 μm und darunter ermöglicht Das Verfahren arbeitet, wie die in den o g Patenten, auf rein physikalischer Basis, also ohne chemische Zusätze Bislang wurde das Demineralisierungs- verfahren erst in Versuchsanlagen erfolgreich eingesetzt

Th Neeße „Naßmechanische Aufbereitung kontaminierter Boden" in Aufbereitungs-Technik 31 (1990) Nr 10, Seiten 563 bis 569 offenbart im Abschnitt 6, Seite 568, letzter Absatz eine Bodenwaschanlage, bei der dem eigentlichen Waschprozeß eine trockene Bodenvorbereitung vorgeordnet ist Diese umfaßt Lagerung, Dosierung und Vorzerkleinerung des Materials Anschließend erfolgt der Naßaufschluß Die Anlagenteile bis zum Nachaufschluß werden gekapselt und mit Luftabsaugung ausgeführt, damit leichtfluchtige Bestandteile abgeführt werden können

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Voraussetzungen für die Nutzung des Demineralisierungsverfahrens in der Aufbereitung im technischen Maßstab zu schaffen

Die Aufgabe wird durch eine Anlage mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelost, sowie durch eine Anlage mit den Merkmalen des Anspruches 9 Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anlagen sind in den Unteranspruchen angegeben

Eine erfindungsgemaße Anlage zur Aufbereitung eines Feinststoffgemisches mit mineralischen, organischen und wäßrigen Anteilen hat

eine Drehteller mit etwa vertikal ausgerichteter Drehachse, einen den Drehteller antreibenden Antriebsmotor, eine auf das Zentrum des Drehtellers gerichtete Zufuhrung für das Feinststoffgemisch, einen mit der Zuführung verbundenen Vorlagebehalter mit einer Einspeisung für das Feinststoffgemisch zum Ausgleich von Schwankungen des Feinststoffgemisches und eine Sammeleinrichtung, die einen Boden zum Tragen einer aus von dem Drehteller abgeschleuderten Feinststoffpartikeln gebildeten, an der Oberseite eine Trichterflache aufweisenden Schuttung (nachfolgend Sediment genannt) und einen Abzug im Zentrum des Bodens am unteren Ende der Trichterflache aufweist

Somit ist am Eingang einer nach dem Demineralisierungsverfahren arbeitenden Anlage ein Vorlagebehalter vorhanden, der Schwankungen des aufgegebenen Feinststoffgemisches und des Betriebes der Demineralisierungsanlage kompensiert Die Demineralisierungsanlage arbeitet nämlich aufgrund des Drehtellers nur in einem verhältnismäßig engen Bereich der Feinststoffaufgabe optimal Der Vorlagebehalter homogenisiert eine ungleichmäßige Feinststoffbelastung und bewirkt eine gleichmaßige Aufgabe des Feinstgutes durch die Zufuhrung auf dem Drehteller Das ist besonders vorteilhaft, wenn die Demineralisierungsanlage mit einer Waschanlage zum Zerlegen von verunreinigten Boden, Schlammen, Sedimentationen, Schlick und dgl in Grobstoffe, Sande, Feinstoffe und Feinststoffe gekoppelt wird, wobei die Feinststoffe der Zuführung der Demineralisierungsanlage zugeführt werden Die Feinststoffabgabe kann insbesondere in Abhängigkeit vom Aufgabegut der Waschanlage stark schwanken Das Feinststoffgemisch kann aber auch eine andere Herkunft haben, beispielsweise Erdöl mit hohen Feinststoffanteilen sein

Zur Wirkung des Vorlagebehalters sei folgendes angemerkt Der Mengendurchsatz durch die Zufuhrung leitet sich nach dem Gesetz von Bernoulli ab, wobei die Aus- tragsgeschwindigkeit von der Hohe h der darüber angeordneten Flussigkeitssaule abhangig ist Für den Mengendurchsatz gilt Q = r π v und

(mit r = Offnungsradius der Zuführung, v = Austrittsgeschwindigkeit der Zuführung, g = Endbeschleunigung)

Bekanntermaßen gehen hydraulische Widerstände, also auch Widerstände einer an der Zufuhrung angeordneten Düse, über einen weiteren Faktor k in den korrigierten Durchsatz Q_koιrein

Qkorr = k Q

Somit ist die Abhängigkeit des Mengenzusatzes von der Hohe der Flussigkeitssaule über eine Wurzelfunktion gegeben und bei großen Hohen der Flussigkeitssaule nur gering ausgeprägt Vorzugsweise ist deshalb der Vorlagenbehalter eine Art Standrohr, d h kolonnenformig und vertikal ausgerichtet Schwankungen des Zuflusses an Feinststoffgemisch bewirken somit nur geringe Änderungen des Abflusses aus der Zufuhrung auf den Drehteller Auf diese Weise wird eine veränderliche Zuflußmenge auf den Drehteller in den zulassigen Grenzen gleichmaßig verteilt

In dem Vorlagebehalter kann ein ungewollter Sedimentationsprozeß ablaufen, der zu Verstopfungen fuhren kann Um dies zu verhindern, kann in den Vorlagebehalter ein Ruhrwerk integriert sein, das dessen Inhalt über die gesamte Hohe vergleichmaßigt Ferner kann ein kolonnenformiger, vertikal ausgerichteter Vorlagebehalter zur Vermeidung ungewollter Sedimentation seitlich eine Einspeiseleitung mit Gefalle aufweisen Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die vom Vorlagebehalter gespeiste Zufuhrung, die mit einer Düse ausgerüstet sein kann, verstopfungsfrei arbeiten kann Vorzugsweise ist der kolonnenformige Vorlagebehalter unten direkt mit der Zuführung verbunden Hierdurch wird insbesondere einer unerwünschten Sedimentation bis zur Abgabe des Feinststoffgemisches auf den Drehteller entgegengewirkt Dabei kann die Zuführung insbesondere rohrformig oder konisch sein, senkrecht ausgerichtet sein und unten eine Düse aufweisen, die auf den Drehteller gerichtet ist

Ferner hat erfindungsgemaß eine Anlage zur Aufbereitung eines Feinststoffgemisches mit mineralischen, organischen und wäßrigen Anteilen, die insbesondere die Merkmale der vorerwähnten Anlage haben kann,

einen Drehteller mit etwa vertikal ausgerichteter Drehachse, einen den Drehteller antreibenden Antriebsmotor, eine auf das Zentrum des Drehtellers gerichtete Zuführung für Feinststoffgemisch, eine Sammeleinrichtung, die einen Boden zum Tragen eines aus abgeschleuderten Feinstpartikeln gebildeten, an der Oberseite eine Trichterflache aufweisenden Sediments und einen Abzug im Zentrum des Bodens am unteren Ende der Trichterflache aufweist, eine haubenartige Abdeckung über Drehteller und Boden mit einer Aufhangeeinrichtung und eine an der Aufhangeeinrichtung angreifende Hebevorrichtung zum Hochziehen der Abdeckung und Zuganglichmachen des Bodens

Die haubenartige Abdeckung ermöglicht, das Demineralisierungsverfahren in einem völlig geschlossenen, von Windeinflussen, Thermik oder sonstigen Fremdenergie- einflussen freien Raum durchzufuhren Das ist vorteilhaft, da das Feinststoffgemisch durch die Zerstäubung auf Korngroßen reduziert ist, deren Massekrafte so gering sind, daß sie z B durch einen Fremdluftstrom verweht werden und damit dem gezielten Sedimentationsprozeß nicht zugeführt werden konnten Außerdem verhindert die Haube, daß das Aerosol die Umwelt belastet Dabei kann die Abdeckung als zeltartiges Gebilde ausgeführt sein Vorzugsweise ist sie eine Tragluftkonstruktion mit einer Hülle, die durch einen mit Hilfe eines Geblases erzeugten konstanten Überdruck oder durch prall aufgepumpte luftdichte Gummirippen (Stutzschlauchkonstruktion) aufgerichtet, gestrafft und in ihrer Form gehalten wird Dabei kann die Hülle Zwiebelform haben und kann ferner an ihrem Scheitel eine Ose oder eine andere Aufhangeeinrichtung zum Anhangen an eine Hebevorrichtung haben, welche die Hülle zusatzlich aufrichten, straffen und in der Form halten kann Die Hebevorrichtung dient überdies dem Hochziehen der Abdeckung und Zuganglichmachen des Bodens, damit das Sediment entfernt werden kann Dafür kann beispielsweise eine Fraseinrichtung zum Einsatz kommen, wie sie auch im Bergbau Verwendung findet

Die Große des Raumes unterhalb der Abdeckung wird den physikalischen Notwendigkeiten des Demineralisierungsverfahrens angepaßt Vorzugsweise ist der untere Rand der Abdeckung in der Nahe des unteren Randes des Bodens fixiert und/oder abgedichtet Dabei kann die Abdeckung vom Boden losbar sein, um den Boden zuganglich machen zu können Hierdurch wird eine stabile Anordnung der Abdeckung erreicht und wird der Sedimentationsraum von Fremdenergieeinflussen weiter abgeschirmt bzw ein Austreten von Aerosol in die Umgebung verhindert Eine ringförmige Schlauchdichtung am unteren Rand der Abdeckung kann mit Luft beschickt werden, so daß sie sich aufbläht und in einer Nut der Sammeleinrichtung festgehalten wird Hierdurch wird ein nach allen Seiten geschlossener Raum geschaffen, der in seiner Form durch ein mit geringem Überdruck arbeitendes Geblase stabilisiert werden kann Auch kann die Aufbereitung in der Demineralisierungsanlage dadurch gefordert werden, daß der zwischen Abdeckung und Boden ausgebildete Raum unter Unterdruck steht und/oder mit einem anderen Gas als Luft gefüllt ist, insbesondere mit Inertgas oder chemischem Gas Dafür kann eine Tragluftkonstruktion als Stutzschlauchkonstruktion ausgeführt sein

Über dem Zentrum des Bodens befindet sich der motorisch angetriebene Drehteller, der im Schutz der Abdeckung die Zerstäubung (auch Aerosolbildung genannt) bewirkt Der Sedimentationsprozeß lauft nun so ab, wie in der DE 43 15 033 Cl beschrieben Unterhalb der Zerstaubungseinrichtung kann ein vertikal beweglicher Hohlzylinder angeordnet sein, durch den die ablaufende organische Substanz in einen darunterliegenden Behalter abfließen kann Wenn die Abdeckung eine mit Überdruck arbeitende Tragluftkonstruktion ist (z B mit einem Überdruck von p = 20 mm WS), ist der darunterliegende Behalter mit entsprechenden Einrichtungen zur Druckstabilisierung ausgestattet

Das eingedickte Substrat der Organik kann kontinuierlich aus dem Behalter abgezogen und einer Restentwasserung zugeführt werden, die z B mittels Kammerfilterpresse oder ahnlich geeignetem Instrumentarium durchgeführt wird

Auch diese Anlage kann mit Feinststoffgemisch aus einer Waschanlage für Boden und dgl gespeist sein Sie ist aber auch für die Aufbereitung von Feinststoffge- mischen anderer Herkunft geeignet, beispielsweise Erdöl mit hohen Feinststoffan- teilen

Ein Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemaßen Anlage wird nachfolgend mit Bezug auf das anliegende Anlagenschema erläutert Das Aufgabegut 1 (Boden, Sedimente, Schlamme, Schlick oder dgl Material) wird einem Konverter 2 der Anlage zugeführt Dabei handelt es sich um einen Spul- schuttbehalter, der zwischen einer Horizontallage zum Befullen und der in der Zeichnung dargestellten Schräglage kippbar ist (siehe auch DE 37 20 994) In der Schräglage rutscht das Aufgabegut den Konverter 2 herab, wobei es über Düsen 3, 4 mit Aufspulmedium zu einer Suspension aufgespult wird und bereits eine gewisse Vortrennung erreicht wird

Aus dem unteren, offenen Ende des Konverters 2 fallt die Suspension auf das Siebfilter einer Spannwellensiebmaschine 5, deren Siebmatten Bewegungsabläufe wie ein Trampolin vollfuhren und das Material von den groben Inhaltsstoffen befreien Grobstoffe mit Kantenlangen von z B 200 mal 200 mm, grobe Faserstoffe und allgemein Stoffe mit einer Korngroße von mehr als etwa 6 mm werden hier abgetrennt und fallen als Grobstoffe 6 in eine Grob st offwanne 7

Im übrigen wandert die Suspension in einen Suspensionstank 8, der sich unterhalb der Spannwellensiebmaschine 5 befindet Aus dem Suspensionstank 8 kann ein Teil der Suspension mittels des Kavitators 9 abgezogen werden Bei dem Kavitator 9, ebenso wie bei den nachfolgend noch angesprochenen Kavitatoren, handelt es sich um Stromungsmaschinen, die so gestaltet sind bzw betrieben werden, daß Kavitation eintritt und die zugleich eine Forderwirkung haben Bei der Implosion der Dampfblasen werden extreme Energien freigesetzt, die die zu behandelnde Suspension aufschließen Beispiele für solche Kavitatoren, die auch Wirbeltrenner genannt werden, sind in den Patenten DE 37 19 441 C2 und DE 39 12 517 C2 beschrieben

Mittels des Kavitators 9 wird Suspension über die Düse 3 dem Aufgabegut 1 im Konverter 2 als Aufspulmedium zugeführt Da dieses Aufspulmedium ein Gemisch aus Flüssigkeit und Feststoffen ist, ist es - wie ein hydraulischer Sandstrahl - besonders zum Aufspulen von zähem Aufgabegut 1 geeignet Bei anderem Aufgabegut muß diese Aufspultechnik jedoch nicht unbedingt zum Einsatz kommen Hierzu wird im einzelnen auf das Patent DE 41 24 212 Cl v erwiesen

Aus dem Suspensionstank 8 wird Suspension einem weiteren Kavitator 10 zugeführt, der die Trennung der Feststoffe, insbesondere der organischen und anorganischen, voneinander bewirkt Zudem fordert der Kavitatoi 10 die Suspension zu einem Hydrozyklon 1 1 Der Uberstrom des Hydrozyklons 1 1 , der eine Feinststoff- Suspension führt, wird einem Regelbehalter 12 zugeleitet Der Unterstrom des Hydrozyklons 1 1 , der im wesentlichen den Sandanteil des Aufgabegutes führt, wird von oben in einen Klassierer 13 gegeben

Dem Klassierer 13 wird durch eine Wassereinspeisung 14 Prozeßwasser zugegeben Dieses strömt mit einer relativ geringen Geschwindigkeit zu einem Überlauf 15 Folglich wird im Klassierer 13 Sand ausgewaschen und sammelt sich als Bett auf dem Boden des Klassierers Dort wird er durch eine Austragseinrichtung 16 ausgetragen, die automatisch öffnet, wenn das Bett eine bestimmte Hohe erreicht Der Sand 17 gelangt dann im Freifall in eine Sandfangwanne 18 Typischerweise hat er eine Kornbandbreite von etwa 100 μm bis 6 mm

Aus dem Überlauf 15 gelangt das Klassierwasser ebenfalls in den Regelbehalter 12, der kolonnenformig ist und eine Hohe von 5 bis 10 m haben kann An den Ablauf am Boden des Regelbehalters 12 ist ein weiterer Kavitator 19 angeschlossen, der die in der Suspension enthaltenen Feinststoffe weiter aufschließt und die Suspension zu einem weiteren Hydrozyklon 20 fordert Dabei stellt sich im Regelbehalter 12 ein Flussigkeitsspiegel in einer Regelhohe h_r über dem Einlauf des Kavitators 19 ein Der Vordruck des Kavitators 19 ist proportional zur Regelhohe h_r, so daß dessen Durchsatz entsprechend der Kennlinie mit zunehmender Regelhohe zunimmt und mit abnehmender Regelhohe abnimmt Folglich reagiert der Kavitator 19 auf einen erhöhten Suspensionsanfall mit einem erhöhten Durchsatz und ergibt das Zusammenspiel von Regelbehalter 12 und Kavitator 19 eine selbsttätige Regelung

Ergänzend hierzu können die Drehzahlen der Kavitatoren eine bedeutende Rolle spielen Deswegen können alle in Aktion befindlichen Kavitatoren mit stufenlos einstellbaren Frequenzumformern ausgestattet sein, die die Drehzahlen - z B um ± 20 % - von den Nenndrehzahlen - z B n = 3000 1/min - je nach Bedarf korrigieren können Dabei ergeben sich folgende betriebstechnische Vorteile

Anpassung des Gesamtsystems an physikalische Unebenheiten Völliger Verzicht auf Steuer- bzw Regelarmaturen, die bekanntlich auf Drosselungen, also Querschnittseinengung, wirken und deswegen nachteilig sind Anpassung des Betriebssystems bei unterschiedlicher Abnutzung der Kavitatoren in Zulassigkeitsgrenzen

Baugleichheit aller Kavitatoren Vereinfachte Wartung, verminderte Vorhaltung von Ersatzteilen Austauschbarkeit untereinander

Drehzahlvariable Kavitatoren unterstutzen die Betriebsstabilitat dahingehend, daß das Speichervolumen eines Sammelbehalters durch seine Betriebsfullhohe hrBeiπeb, in Abhängigkeit der jeweilig zugeordneten Kennlinie eines Kavitators, durch geringfügige Drehzahlanderungen den gewünschten optimalen Betriebspunkt selbsttätig sucht

Die durch Drehzahl and erung anpaßbaren Kavitatoren können somit auch Unebenheiten in Grenzen korrigieren, die durch unvorhersehbare Betriebsvorgange entstehen können

Der Uberstrom des Hydrozyklons 20 wird einem Sammelbehalter 21 zugeführt, der ahnlich wie der Behalter 12 gestaltet ist Der Uberstrom ist weitgehend ohne Fest- stoffanteile An dem Boden des Sammelbehalters 21 ist ein weiterer Kavitator 22 angeschlossen, der das Wasser als Aufspulwasser über einen Dreiwegehahn 23 zur Düse 4 transportiert Das Wasser aus dem Trennprozeß wird also als Energieträger zur Aufspulung des Aufgabegutes 1 im Konverter 2 eingesetzt Dabei wird der Durchsatz über die Drehzahl n_r stufenlos geregelt, was bei einem Drehstromantrieb über eine Frequenzumformung erfolgen kann

Aus dem Unterlauf des Hydrozyklons 20 gelangt eine im wesentlichen die Feinststoffe des Aufgabegutes 1 enthaltene Suspension in eine Demineralisierungsanlage 23 Dabei kann durch eine Ausgestaltung der Düsen in der Einspeisung bzw im Unterlauf bzw im Oberlauf des Hydrozyklons 20 der Austrag desselben so manipuliert werden, daß eine Austragsfraktion von z B nur maximal 20 % TS erfolgt Damit wird die Fließfahigkeit beibehalten und die Feinststoffe können so störungsfrei der Demineralisierungseinrichtung zugeführt werden Die Demineralisierungsanlage hat einen Aufgabebehalter 24 für die Suspension, der über eine Einspeiseleitung 25 mit Gefalle, die in einer seitlichen Einspeisung 25' mundet, mit einem ko- lonnenformigen und senkrecht ausgerichteten Vorlagebehalter 26 verbunden ist In dem Vorlagebehalter 26 ist eine Ruhrwelle 27 angeordnet, die in verschiedenen Hohen Ruhrpropeller 28 tragt Die Welle 27 ist abdichtend durch eine Deckwand des Vorlagebehalters 26 geführt und wird von einem darauf sitzenden Antriebsmotor 29 angetrieben Unten ist der Vorlagebehalter 26 mit einer Zufuhrung 30 verbunden, die am unteren Ende eine Düse 31 hat

Die Düse 31 ist auf das Zentrum eines Drehtellers 32 mit vertikaler Drehachse ausgerichtet, die von einem gekapselten Motor 33, der unterhalb des Drehtellers 32 angeordnet ist, angetrieben wird Die Antriebsart ist beliebig Auch ein hydraulischer Antrieb ist in Betracht zu ziehen Die Drehzahl ist stufenlos regelbar, um verschiedenen Trennproblemen Rechnung zu tragen Drehteller 32 und Antriebsmotor 33 sitzen zentral über einem Boden 34 einer Sammeleinrichtung 34', der als Schurfrotor ausgestaltet, d h mittels eines weiteren Antriebes um eine Achse drehbar ist Er kann einen Durchmesser von etwa 10 m haben

Der Motor 29 tragt oben eine Ose 35, in die ein Transporthaken 36 eines Krans 37 eingreift, der ein Anheben, Absenken und Schwenken in einer horizontalen Ebene des Vorlagebehalters 26 ermöglicht

Nahe dem oberen Ende des Vorlagebehalters 26 ist unterhalb der seitlichen Einmündung der Einspeiseleitung 25 der Scheitel einer im Querschnitt zwiebelformigen Abdeckung 38 fixiert Diese ist als Hülle aus einem flexiblen Weichmaterial ausgeführt, wie es beispielsweise für Traglufthallen Verwendung findet Oben ist an die Hülle 38 ein Geblase 39 angeschlossen, mit dem die Hülle 38 aufgeblasen und in der Form stabilisiert werden kann Sie hat am unteren Rand einen kreisringformig umlaufenden Schlauch 40, der in eine Nut 41 am Umfang des Bodens 34 eingesetzt ist und mittels eines - nicht gezeigten - weiteren Geblases aufgeblasen werden kann, um als pneumatische Abdichtung in der Nut eingeklemmt zu werden

Aus dem Unterlauf des Hydrozyklons 20 zugeführte Feinststoff-Suspension hat in der Einspeiseleitung 25 keine Gelegenheit zu einer Trennung Im Vorlagebehalter 26 wird sie von den Ruhrpropellern 38 axial durchmischt, wodurch einer Sedimentation entgegengewirkt wird und eine Vergleichmaßigung unterschiedlicher Zulaufkonzentrationen erreicht wird Außerdem wird durch die vom Niveau des Suspension im Auffangbehalter 24 und der Öffnung der Düse 31 begrenzte Regelhohe h_r eine Vergleichmaßigung des Mengendurchsatzes der Düse 31 erreicht, wenn der aufgegebene Suspensionsmengenstrom schwankt Hierdurch werden optimale Bedingungen für die Zerstäubung der Suspension durch den Drehteller 32 eingehalten Die Zerstäubung führt zum Aufbau eines Sediments aus Feinststoffpartikeln auf dem Boden 34, von deren trichterförmiger Oberflache die Flüssigkeit unter Mitnahme organischer Verunreinigungen zum Zentrum des Bodens 34 ablauft Die beim Zerstauben mittels eines Drehtellers ablaufenden Trennvorgange sind im einzelnen in dem Patent DE 43 15 033 C l dargestellt Dabei gewährleistet die Abdeckung 38, daß der Zerstaubungs-, Sedimentations- und Trennprozeß nicht durch Umgebungseinflüsse gestört wird

Vom Zentrum des Bodens 34 aus wird die organisches Material enthaltende Flüssigkeit mittels eines mit dem Abzug 42 verbundenen - nicht dargestellten - Uber- laufrohres abgezogen, dessen Uberlaufkante durch das untere Ende der Trichter- flache des Sedimentes einstellbar ist Der das Sediment tragende Boden 34 kann eine Verzweigung aufweisen, die die Ausbildung der Trichterflache unterstutzt Das Gefalleverhaltnis des Bodens 34 betragt etwa 1 100 und entsprechend bildet sich die Trichterflache aus

Von Zeit zu Zeit muß das auf dem Boden 34 aufgebaute Sediment entfernt werden Dieses kann eine sehr feste, steinartige Konsistenz annehmen, so daß leistungsfähiges Arbeitsgerät erforderlich sein kann Hierfür wird die Stutzluft aus der Abdeckung 38 und der Schlauchdichtung 40 abgelassen Dann wird der Vorlagebehalter 26 mit der daran befestigten Abdeckung 38 mittels des Kranes aus der gezeichneten Stellung entfernt, so daß der Boden 34 von außen zuganglich ist Danach kann beispielsweise ein Frasgerat radial über den Schurfrotor 34 geführt werden, wobei dieser in Drehung versetzt wird, wodurch - ahnlich einer Drehbank - das Material des Sediments abgetragen wird Das abgeschürfte Material kann beispielsweise über ein Forderband in einen Speicher gelenkt werden Nachfolgend wird die Aufbereitung der verschiedenen Flüssigkeiten und Schlamme erläutert, die in dem zuvor geschilderten Prozeß anfallen

Die Grobstoffe 6 entwässern in der Grobstoffwanne 7 nach Da die Grobstoffe 6 wie eine Art Filter wirken, ist dieses Wasser weitgehend von mechanischen Verunreinigungen befreit Es wird über einen Abzug 43 einer Kaskade 44 mit Ruhrwerken zugeführt, und zwar einer ersten Kammer 45 der Kaskade

Außerdem dräniert Wasser aus dem vom Klassierer 13 abgeschiedenen Sand 17 und wird durch einen Abzug 44a der Sandfangwanne 18 ebenfalls der ersten Kammer 45 zugeführt Auch dieses Wasser ist verhältnismäßig sauber In der ersten Kammer 45 wird das insgesamt zugefuhrte Wasser beruhigt, so daß die noch enthaltenen Restfeststoffe absinken und sich im kegelförmigen Boden sammeln Von dort werden sie durch einen Schlammabzug 46 abgezogen und einer ersten Wasserreinigungsstufe 47 zugeführt

Aus der ersten Kammer 45 gelangt klares Uberlaufwasser in eine zweite Kammer 48, die ebenfalls eine Beruhigungszone darstellt, in der Restfeststoffe sedimentieren können, so daß sie sich am kegelförmigen Boden sammeln Auch an diesen Boden ist ein Schlammabzug 49 angeschlossen, durch den der Schlamm in die Wasserreinigungsstufe 47 abgeführt wird In der Kammer 48 mundet eine bogenförmige Leitung 50, durch die das weitestgehend mechanisch saubere Oberwasser abfließen kann und einer zweiten Wasserreinigungsstufe 51 zugeführt wird Durch die bogenförmige Leitung 50 wird ein Mitreißen von auf dem Boden abgelagerten Sedimenten vermieden

Aus der Kammer 48 kann überdies Wasser in eine dritte Kammer 52 überlaufen, die eine Schlammstufe bildet Dieser wird nämlich der organische Schlamm aus dem Abzug 42 zugeführt Durch das überlaufende Wasser soll eine forderfahige Suspension des Schlammes erreicht werden Dieser wird über einen weiteren Schlammabzug 53 der Wasserreinigungsstufe 47 zugeführt

Die Ruhrwerke in der Ruhrwerkskaskade sind Propellerruhrer, die dafür zu sorgen haben, daß der Schlamm über dem Boden nicht verstopft, die aber so langsam laufen, daß es nicht zu einer Aufwirbelung des Schlammes und einer Störung der Sedimentationsprozesse kommt

Der organische Schlamm aus dem Abzug 42 kann über ein Dreiwegeventil 54 ganz oder teilweise einem HYDRASIEVEE (eingetragene Marke der Firma CE Bauer, The Bauer Bros Co , Tochtergesellschaft der Combustion Engineering Ine , Spring- field, Ohio - Brantford, Ontario - vgl hierzu Patent DE 1 561 646) zugeführt werden Dabei handelt es sich um eine Trenneinrichtung mit einer waschbrettartigen Aufgabeflache, über die Feststoffe der aufgegebenen Suspension bevorzugt abrutschen und durch die Flussiganteile der Suspension bevorzugt hindurchtropfen Das Hydrasieve 55 kann überdies vom Überlauf des Hydrozyklons 20 über ein Dreiwegeventil 56 gespeist werden Die abgetrennten Feststoffe rutschen in einen Organikschlamm-Sammelbehalter 56a Das Drainwasser wird über den Drainwasserabzug 57 der Wasserreinigungsstufe 47 zugeführt Die vom Hydrasieve 55 abgetrennte Flüssigkeit gelangt über einen Flussigkeitsabzug 58 ebenfalls in die Kammer 52 der Kaskade 44 Der Feststoff aus dem Sammelbehalter 56a wird der Restentwasserung mittels der Filterbandpresse 61 zugeführt

Der in den Wasserreinigungsstufen 47 und 51 abgetrennte Schlamm gelangt über Schlammabzuge 59 und 60 zu einer Filterbandpresse 61 Dort wird der Schlamm ausgepreßt, so daß dahinter ein weitgehend entfeuchteter Organikabfall 62 in einer Auffangwanne 63 gesammelt werden kann und darunter in einer Auffangwanne 64 weitgehend reines Wasser gesammelt wird

Das in den Wasserreinigungsstufen 47 und 51 abgetrennte Wasser wird über Abzugsleitungen 65, 66 einem Prozeßwassersammler 67 zugeführt Diesem wird überdies über eine Pumpe 68 und ein Dreiwegeventil 69 das von der Filterbandpresse 61 abgetrennte Wasser zugeführt Letzteres kann aber mittels des Dreiwegeventils 69 auch zum Speicherbehalter 21 geleitet werden

Aus dem Prozeßwassersammler 67 wird Prozeßwasser über eine Pumpe 70 der Wassereinspeisung 14 des Klassierers 13 zugeführt Ein weiterer Teil des Prozeßwassers kann über einen belüfteten Überlauf 71 des Prozeßwassersammlers 67 in die Wasserreinigungsstufe 51 gelangen

Das dort abgetrennte Wasser wird einer dritten Wasserreinigungsstufe 72 zugeführt, die eine Qualitats-Reinigungsstufe ist Darin wird das Prozeßwasser so gereinigt, daß es den gesetzlichen Vorschriften entsprechend über eine Pumpe 73 und einen Dreiwegehahn 74 einer Vorflut 75 zugeführt werden kann Andererseits kann es über den Dreiwegehahn 74 in einen Vorlagespeicher 76 geleitet werden, der dem Anfahrbetrieb der Anlage dient und etwa das doppelte Wasserfassungsvermogen wie die übrige Anlage haben kann Der Vorlagespeicher 76 ist über eine Pumpe 78 mit dem Dreiwegehahn 23 verbunden, der an die Aufspulduse 4 angeschlossen ist

Der von der Wasserreinigungsstufe 72 abgetrennte Schlamm wird über einen Schlammabzug 79 und eine Pumpe 80 der Wasserreinigungsstufe 47 zugeführt

Die Schlammabzuge 46, 49, 53, 57 und 79 können überdies über ein weiteres Hydrasieve an der mit 81 bezeichneten Stelle der Wasserreinigungsstufe 47 zugeführt sein, um eine vorherige Eindickung des Schlammes, wie beim Hydrasieve 55 beschrieben, zu erreichen

Beim Anfahren der Anlage wird Wasser aus dem Vorlagespeicher 76 auf die Spul- duse 4 geschaltet, um das im Konverter 2 enthaltene Aufgabegut 1 aufzuspulen und/oder die Anlage mit Wasser zu befullen Die so gebildete Suspension gelangt auf die Spannwellensiebmaschine 5 und der darunter angeordnete Suspensionsbe- halter 8 füllt sich allmählich mit Wasser Dann kann der Kavitator 10 - und gegebenenfalls der Kavitator 9 - eingeschaltet werden, worauf über den Hydrozyklon 1 1 der Regelbehalter 12 und der Klassierer 13 befüllt werden Dabei kann dem Klassierer 13 Wasser aus dem Prozeßwassersammler 67 zugeführt werden

Über den Regelbehalter 12 und den Kavitator 19 sowie den Zyklon 20 werden dann der Vorlagebehalter 26 und der Sammelbehalter 21 gefüllt Danach wird der Kreislauf über den Kavitator 22 geschlossen

Danach stabilisiert sich allmählich die Arbeitsweise der Gesamtanlage im Leerlaufbetrieb Die Wasser- und Schlammabzuge werden der Wasser- und Schlammaufbereitung zugeführt, die den Prozeßwassersammler 67 mit Prozeßwasser auffüllt und den Vorlagespeicher 76 mit Reinwasser Da das Aufgabegut 1 regelmäßig einen hohen Wasseranteil enthalt, der zwischen 40 und 60 % liegen kann, genügt letztendlich die über das Aufgabegut eingebrachte Wassermenge, um den Prozeß aufrecht zu erhalten Überschüssiges Wasser wird über den Dreiwegehahn 74 in die Vorflut 75 abgeleitet

Ferner ist auf die einfache, betriebssichere Regelung der Anlage hinzuweisen, die im wesentlichen auf den mit h_r bezeichneten Regelhohen und der mit n_r bezeichneten Drehzahlregelung beruht Die Anlage kommt also ohne storungsanfallige Regelarmaturen aus

Schließlich ist noch anzumerken, daß die Anlage einen Entleerungsspeicher 82 aufweist, in den beim Stillegen oder Notstop der Anlage das insgesamt darin enthaltene beladene Wasser gesammelt werden kann, wodurch die Verstopfungsgefahr vermindert wird Infolge eines in der Anlage vorhandenen Gefälles kann die Entleerung in den Entleerungsspeicher selbsttätig und ohne Maschinenunterstutzung erfolgen Dieses kann dann aus dem Entleerungsspeicher 82 unabhängig von den entleerten Anlagenteilen in der Wasseraufbereitung aufbereitet und - soweit für das Anfahren erforderlich - im Vorlagespeicher 76 gespeichert werden Hierdurch werden beispielsweise kurzfristige Eingriffe in die Anlage erleichtert

Claims

A n s p r ü c h e

1 Anlage zur Aufbereitung eines Feinststoffgemisches mit mineralischen, organischen und wäßrigen Anteilen mit einem Drehteller (32) mit etwa vertikal ausgerichteter Drehachse (32'), einem den Drehteller (32) antreibenden Antriebsmotor (33), einer auf das Zentrum des Drehtellers (32) gerichteten Zuführung (30) für das Feinststoffgemisch, einem mit der Zuführung (30) verbundenen Vorlagebehalter (26) mit einer Einspeisung (25') für das Feinststoffgemisch zum Ausgleich von Schwankungen des Feinststoffgemisches und einer Sammeleinrichtung (34'), die einen Boden (34) zum Tragen eines aus von dem Drehteller (32) abgeschleuderten Feinststoffpartikeln gebildeten, an der Oberseite eine Trichterflache aufweisenden Sediments und einen Abzug (42) im Zentrum des Bodens (34) am unteren Ende der Trichterflache aufweist

2 Anlage nach Anspruch 1, bei der der Vorlagebehalter (26) eine Hohe von mindestens 1 m, vorzugsweise von 2 bis 10 Metern, zum Ausgleich von Schwankungen des Feinststoffgemisches aufweist

3 Anlage nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Vorlagebehalter (26) kolonnenformig und senkrecht ausgerichtet ist

4 Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Vorlagebehalter (26) eine Ruhreinrichtung (27, 28) für eine Durchmischung seines Inhaltes aufweist Anlage nach Anspruch 4, bei der im Vorlagebehalter (26) eine vertikale Ruhrwelle (27) angeordnet ist, die mit einem auf der Oberseite des Vorlagebehalters angeordneten Antriebsmotor (29) gekoppelt ist

Anlage nach Anspruch 5, bei der auf der Ruhrwelle (27) mehrere Ruhrorgane (28) in verschiedener Hohe angeordnet sind

Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei der der kolonnenformige Vorlagebehalter (26) seitlich eine Einspeiseleitung (25) mit einem Gefalle aufweist

Anlage nach Anspruch 7, bei der die Einspeiseleitung (25) am oberen Ende einen nach oben offenen Aufgabebehalter (24) für Feinststoffgemisch aufweist

Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei der der Vorlagebehalter (26) unten mit der Zuführung (30) verbunden ist

Anlage nach Anspruch 9, bei der die Zufuhrung (30) rohrformig oder konisch ist, senkrecht ausgerichtet ist und unten eine Düse (31) hat

Anlage zur Aufbereitung eines Feinststoffgemisches mit mineralischen, organischen und wäßrigen Anteilen, insbesondere nach einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Drehteller (32) mit etwa vertikal ausgerichteter Drehachse (32'), einem den Drehteller (32) antreibenden Antriebsmotor (33), einer auf das Zentrum des Drehtellers (32) gerichteten Zufuhrung (30) für Feinststoffgemisch, einer Sammeleinrichtung (34'), die einen Boden (34) zum Tragen eines aus abgeschleuderten Feinstpartikeln gebildeten, an der Oberseite eine Trichterflache aufweisenden Sediments und einen Abzug (42) im Zentrum des Bodens (34) am unteren Ende der Trichterflache aufweist, - einer Abdeckung (38) über Drehteller (32) und Boden (34) mit einer Aufhangeeinrichtung (35) und einer an der Aufhangevorrichtung (35) angreifenden Hebevorrichtung (36, 29) zum Hochziehen der Abdeckung (38) und Zuganglichmachen des Bodens (34)

Anlage nach Anspruch 1 1 , bei der die Abdeckung (38) zeltartig ist

Anlage nach Anspruch 1 1 oder 12, bei der die Abdeckung (38) zwiebelformig ist

Anlage nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, bei der die Abdeckung (38) eine Hülle ist, die mittels Luft aus einem Geblase (39) in der Form gehalten ist

Anlage nach Anspruch 14, bei der die Hülle (38) von einem mittels eines Geblases (39) erzeugten Überdruck in der Form gehalten ist

Anlage nach einem der Ansprüche 1 1 bis 15, bei der die Abdeckung (38) am unteren Rand eine Fixierung und/oder Abdichtung (40, 41) am Rand des Bodens (34) aufweist

Anlage nach Anspruch 16, bei der der untere Rand der Abdeckung (38) vom Rand des Bodens (34) losbar ist

Anlage nach Anspruch 17, bei der die Abdeckung (38) am unteren Rand einen umlaufenden Schlauch (40) aufweist, dem eine Nut (41) zugeordnet ist, in der der Schlauch (40) zwecks Fixierung und/oder Abdichtung des unteren Randes der Abdeckung (38) am Rand des Bodens (34) mittels eines Geblases aufblasbar ist

Anlage nach einem der Ansprüche 1 1 bis 18, bei der die Abdeckung (38) am Scheitel am Vorlagebehalter (26) fixiert und/oder abgedichtet ist

Anlage nach Anspruch 19, bei der das obere Ende des kolonnenformigen Vorlagebehalters (26) aus der Abdeckung (38) herausragt und der kolonnenformige Vorlagebehalter (26) am unteren Ende die Zuführung (30) aufweist

Anlage nach einem der Ansprüche 1 1 bis 20, bei der die Hebevorrichtung (36, 37) eine horizontale Verlagerung der Abdeckung (38) ermöglicht

Anlage nach einem der Ansprüche 1 1 bis 20, bei der die Aufhangeeinrichtung (35) am Scheitel der Abdeckung (38) angreift

Anlage nach einem der Ansprüche 1 1 bis 22, bei der die Aufhangeeinrichtung (35) eine Aufhangeose am Scheitel der Abdeckung (38) oder am oberen Ende des Vorlagebehalters (26) ist

Anlage nach einem der Ansprüche 1 1 bis 23, bei der der zwischen Abdeckung (38) und Boden (34) ausgebildete Raum unter Unterdruck steht und/oder mit einem anderen Gas als Luft gefüllt ist, insbesondere mit Inertgas oder chemischem Gas Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 24, bei der der Sammeleinrichtung (34') eine Fraseinrichtung zum Entfernen des Sediments vom Boden (34) zugeordnet ist

Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 25, bei der die Zufuhamg (30) eine auf das Zentrum der Drehscheibe (32) gerichtete Düse (31) aufweist

Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 26, bei der der Abzug (42) eine Hülse im Zentrum des Bodens aufweist, deren oberer Rand auf die Hohe des unteren Endes der Trichterflache der Schuttung einstellbar ist

Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 27, die mit einer Anlage zum Zerlegen von verunreinigten Boden, Schlammen, Sedimenten, Schlick und dgl in Grobstoffe, Sande, Feinstoffe und Feinststoffe verbunden ist, aus der die Feinststoffe der Zufuhrung (30) zum Drehteller (32) zugeführt werden

Anlage nach Anspruch 28, bei der die Anlage zum Zerlegen von verunreinigten Boden, Schlammen, Sedimenten, Schlick und dgl mindestens eine Trennstufe mit einem Wirbeltrenner (10, 19), Hydrozyklon (1 1, 20) und/oder Aufstromklassierer (13) aufweist