WO2002100501A2 - Entschlammungseinrichtung und verfahren zum entschlammen einer flüssigkeit - Google Patents

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WO2002100501A2
WO2002100501A2 PCT/EP2002/005965 EP0205965W WO02100501A2 WO 2002100501 A2 WO2002100501 A2 WO 2002100501A2 EP 0205965 W EP0205965 W EP 0205965W WO 02100501 A2 WO02100501 A2 WO 02100501A2
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desludging
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Fabio Musiani
Vittorio Degara
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Definitions

  • the present invention relates to a new method for desludging a liquid and a desludging device suitable therefor. It is suitable for desludging a large number of different liquids, in particular water, which contain solids which sediment as sludge or in which such solids are formed due to a chemical reaction. Examples of such liquids are waste water which already contains sludge or in which sludge formation occurs as a result of a precipitation reaction, a metalworking liquid, a cleaning liquid, a pickling solution for pickling metal surfaces or a conversion solution for conversion treatment of metal surfaces.
  • the volume of liquid to be desludged is in a sedimentation tank or is passed through such a tank.
  • the liquid is largely at rest or at most in a slowly flowing movement, so that sludge can collect at the bottom of the sedimentation tank.
  • the bottom is usually either inclined to one side or tapers to one point, whereby the sludge accumulates at the lowest point and can be discharged from there to the outside.
  • the object of the present invention is to provide a device and a method in which a (small) partial volume is to be taken from a total volume of a liquid containing sludge in the most solid-free form possible. For this it is necessary to separate as much of the sludge as possible from the liquid to be removed.
  • This sludge to be separated represents only a small proportion of the total sludge present in the total volume of the liquid, so that it is generally not worthwhile to separate this (small) sludge fraction from the remaining amount of sludge in the total volume of the liquid and dispose of it separately.
  • the invention relates to a desludging device (a), (b) for a portion of a total volume of a liquid which contains suspended solid or which can form sludge, arranged in a container for the total volume of the liquid, so that at least a part of the Desludging device, including its bottom, is immersed in the total volume, the desludging device having an inlet opening (f) above the bottom through which a portion of the liquid can penetrate into the desludging device, as well as an outlet device (g) in the form of a drain line, one Channel, a weir or at least an opening in the wall through which liquid can be removed from the desludging device, the bottom of the desludging device having at least one outlet opening (h) through which sludge settled in the desludging device into the Gesa volume of the liquid can be returned or to another settling device for thickening the sludge.
  • a desludging device (a), (b) for a portion of a total volume of
  • the desludging device is characterized in one embodiment in that it is at least partially immersed and at least with its lower end (bottom) in the total volume of the liquid, from which only a portion is to be desludged.
  • the sludge settling within the sludge removal device is continuously or discontinuously returned to the total volume of the liquid through one or more outlet openings at the bottom of the sludge removal device. This can be due to gravity or through mechanical aids such as a pump.
  • This desludging device can have any shape as long as it fulfills the task that the liquid in it flows only so slowly that the sludge sinks down and accumulates at the bottom of the desludging device.
  • the horizontal cross section of the desludging device can take on any shape, for example circular, elliptical, rectangular or square. A rectangular or square horizontal cross section is preferred for reasons of optimal use of space.
  • the desludging device is designed in such a way that it has an upper part (a) and a lower part (b), the walls of the upper part being substantially perpendicular and the walls of the lower part being inclined in such a way that the cross section of the lower part tapers downwards, the upper part being divided by a partition (c) into an inlet part (d) and an outlet part (e) for the liquid, the inlet opening (f) for the liquid being provided in the inlet part , wherein the liquid moves downwards in the inlet part and upwards in the outlet part and wherein the outlet device (g) begins in the outlet part, through which liquid can be removed from the outlet part, with an outlet opening at the lowest and narrowest point of the lower part (h) is present, through the sludge deposited in the desludging device into the total volume of the liquid can be traced back.
  • the desludging device thus consists of an upper part with essentially vertical walls and a lower part which tapers downwards in the direction of the outlet opening.
  • the upper part is separated by a partition into an inlet part and an outlet part, the volume of the inlet part preferably being less than the volume of the outlet part.
  • Liquid can penetrate into the inlet part through an inlet opening, which can exist either through the upper boundary of the inlet part or through an opening in the side wall.
  • the liquid in the inlet part moves down and up in the outlet section. If the volume of the outlet part is greater than that of the inlet part, the flow velocity in the outlet part is lower than in the inlet part. As a result, the sludge can settle down in the outlet part and accumulate in the lower, tapering part of the desludging device. There it can be returned continuously or discontinuously into the total volume of the liquid through the outlet opening.
  • a more specific embodiment of the invention lies in a desludging device for desludging a liquid, consisting of an upper (a) and a lower (b) part, the walls of the upper part being substantially vertical and the walls of the lower part being inclined, that the cross section of the lower part tapers downwards, the upper part being divided by a partition (c) into an inlet part (d) and an outlet part (e) for the liquid, and an inlet opening (f) for the liquid in the inlet part is provided, with the liquid moving downwards in the inlet part and upwards in the outlet part and the outlet part being divided into two or more segments (k) by one or more guide plates (i) and an outlet device (g) in the form above the guide plates a drain line, a channel, a weir or at least an opening in the wall through which the liquid begins s can be discharged to the outlet part, whereby at the deepest and narrowest point of the lower part there is an outlet opening (h) which opens into the outer tube (m) of an ejection
  • the outlet part is divided by one or more guide plates into 2 or more segments, the start of the outlet device being above these guide plates.
  • the baffles ensure a largely laminar upward flow of the liquid in the outlet part and thereby promote the settling of the sludge.
  • the Outlet opening in the lower part of the desludging device possibly with the aid of a connecting pipe, leads into an ejection nozzle through which the sludge accumulated in the desludging device can be conveyed back into the total volume of the liquid.
  • This ejection nozzle contains an outer and an inner tube, which run essentially parallel to each other.
  • the outer tube is at the end at which the inner tube enters the outer tube for.
  • the desludging device is preferably made of a material that is attacked as little as possible by the liquid to be desludged.
  • Preferred materials are plastics or stainless steel, preferably high-alloy stainless steel.
  • the desludging device is equipped with a "venturi-like" ejection nozzle as described above, it is not necessary for it to be immersed in the total volume of the liquid.
  • the desludging device can also be attached to the outside of the container for the total volume of the liquid in such a way that a part of the liquid can penetrate through the inlet opening into the inlet part of the desludging device and that the outer tube of the ejection nozzle ends within the total volume of the liquid.
  • the effect according to the invention is also achieved in this way that a deflated portion of the total volume of the Liquid can be removed and the sludge separated from this portion is returned to the total volume of the liquid.
  • the desludging device lies within the container for the total volume of the liquid.
  • the inlet opening can represent the upper end of the desludging device, provided that the upper end is below the liquid level in the container for the total volume of the liquid.
  • the inlet opening lies in the inlet part.
  • the inlet opening can be designed as a simple opening with a sufficiently large cross section.
  • the inlet opening is either equipped as a sieve plate, that is to say it consists of a large number of smaller openings, or that it is closed with a net. It is further preferred that part of the side wall of the desludging device, which contains the inlet opening configured as a sieve plate or having a sieve, can easily be removed from the rest of the desludging device for cleaning purposes and reinserted.
  • the inlet opening in the desludging device is below the liquid level of the total volume of the liquid, this has the additional advantage that within the desludging device, in particular in an existing inlet part, specifically lighter substances than the main component of the liquid to be desludged can settle upwards and not in the Reach outlet part where they could interfere with the settling of the sludge due to their upward flow.
  • specifically lighter substances can be oils, for example, if the liquid to be desludged is an oil-in-water emulsion. This can be the case, for example, if the liquid to be desludged is a cleaning liquid, a metalworking liquid or a waste water.
  • the components that separate upwards can also be air bubbles if air is introduced into the total volume of the liquid. For example, this is In the case of pickling baths for pickling surfaces, this is often the case in which air is introduced for better mixing and, if necessary, for oxidizing oxidizable components.
  • the initial part of the outlet device can consist of an open tube.
  • the initial part of the outlet device consists of a piece of pipe which contains several openings through which the liquid can penetrate into the piece of pipe.
  • the desludging device contains an outlet part which is separated from an inlet part by a partition wall.
  • the pipe section provided with holes preferably extends over the entire distance between the partition wall to the inlet part and the opposite wall of the desludging device. If the outlet part is divided into segments by guide plates, the starting piece of the outlet device preferably contains exactly as many holes for the entry of the liquid as the outlet part has segments.
  • a hole is preferably located above a segment.
  • the initial part of the outlet device could be box-shaped, one surface of the box, preferably the lower one, having a plurality of holes for the liquid to enter the box-shaped initial part of the outlet device.
  • the liquid is preferably conveyed in the outlet device by means of a pump.
  • the desludging device has a rectangular or square horizontal cross section for reasons of space and that the lower part, if present, has the shape of an inverted rectangular or square pyramid. It is preferable for reasons of space and efficiency that the total height of the desludging device is greater than the longest side of the horizontal cross section.
  • the outlet section is divided into segments by parallel guide plates. It is preferable to provide one to 30, in particular 5 to 15, guide plates, which preferably run in parallel. For settling the sludge, it is particularly favorable if the height of the guide plates is 5 to 30 times, in particular 10 to 20 times the distance between the guide plates. For reasons of space and the efficiency of the sludge separation, it is preferred that the desludging device has a rectangular horizontal cross section and that the long side of the rectangle is 1.5 to 5 times as long, in particular 1.5 to 3 times as long, for example approximately twice is as long as the short side. It is again particularly advantageous for sludge separation if the partition between the inlet part and the outlet part and, if present, the guide plates in the outlet part are arranged essentially parallel to the short side of the rectangle.
  • the guide plates are preferably arranged regardless of the cross section of the desludging device so that they are inclined between 0 and 30 ° to the vertical.
  • an inclination to the vertical that is to say an oblique arrangement
  • an oblique arrangement is more favorable for separating the sludge than a largely vertical arrangement.
  • the distance between the guide plates is preferably between 10 and 100 mm, in particular between 20 and 60 mm.
  • the invention in a second aspect, relates to a method for desludging a portion of a total volume of a liquid, using a desludging device as described above.
  • This method differs from the prior art in that the sludge which separates is not separated and disposed of, but is instead returned to the total volume of the liquid. It can then be disposed of together with the remaining sludge which separates out in the total volume of the liquid.
  • a method is preferred in which a desludging device according to one or more of the claims. 3 to 10 is used, the desludging device being so immersed in the total volume of the liquid that liquid can penetrate through the inlet opening into the inlet part and a first portion of the penetrating liquid is discharged through the outlet device and into it second portion is conveyed back into the total volume of the liquid through the ejection nozzle due to the suction effect of the material flow fed into the inner tube of the ejection nozzle from outside the desludging device. This second part takes the sludge with it.
  • a desludging device is therefore preferably used, which is divided into an inlet part and an outlet part, the outlet part being divided into segments by guide plates. Furthermore, a "Venturi-like" ejection nozzle is preferably provided for conveying the settled sludge back into the total volume of the liquid.
  • What the material flow fed into the inner tube of the ejection nozzle preferably consists of depends on the type of liquid to be desludged and the technical process that takes place in the total volume of the liquid.
  • this material flow consists of the same liquid as the liquid to be desludged.
  • this has the effect that a partial flow of the liquid is pumped around. This is the case in many technical processes, where the total volume is better mixed due to the pumping.
  • pumping over can be used to change the temperature of the pumped liquid, for example to cool or heat the liquid.
  • the material flow fed into the inner tube of the ejection nozzle can consist of water or an aqueous solution of active substances. If the total volume of the liquid is to be gassed, for example to be aerated, the air stream fed into the inner tube of the ejection nozzle can consist of this gas, in particular of air.
  • the material flow fed into the inner tube of the ejection nozzle is therefore preferably selected so that it has a technical effect within the total volume of the liquid.
  • the flow rate of the liquid flowing upwards in the outlet part is regulated so that settling of the sludge is ensured.
  • the optimal flow rate depends on the specific weight of the sludge, the geometric shape of the sludge particles and the viscosity of the liquid.
  • the amounts of the liquid penetrating through the inlet opening into the desludging device and leaving the sludge device through the discharge device and the ejection nozzle are preferably regulated such that the liquid in the discharge part is at a speed between 0.3 and 6 mm / sec , moved up.
  • a flow rate can be regulated in the upper half of this area, in the case of specifically lighter and flaky sludge in the lower half of this area.
  • the liquid in the outlet part at a speed between 0.6 and 3 mm / sec. moved up.
  • the liquid to be desludged is, for example, a pickling solution for pickling metal surfaces, in particular stainless steel surfaces, and the sludge which settles out is a pickling sludge
  • the liquid flow is preferably regulated so that the liquid in the outlet part is at a speed between 0.8 and 1.5 mm / sec. moved up.
  • this regulation presupposes that the horizontal cross-section of the desludging device and in particular the horizontal cross-section of the outlet part. chooses that the desired proportion of liquid can be removed through the outlet device of the desludging device while setting the flow rates mentioned. For example, if the volume of the liquid to be removed by the discharge device is in the range of approximately 100 ml / se ⁇ , it can be calculated which cross-section the discharge part of the desludging device must have in order to obtain the desired speed of movement of the liquid in the discharge part.
  • the total volume of the desludging device and the amounts of the liquid entering the desludging device and leaving it through the discharge device and the ejection nozzle are preferably selected so that the inside the liquid located in the desludging device 1 to 5 times an hour, preferably 2 to 4 times an hour.
  • these quantities can be adjusted so that the liquid within the desludging device is completely exchanged in about 15 to about 30 minutes.
  • These values are optimized for the special application that the liquid to be desludged is a pickling liquid for stainless steel and that a sludge-free representative sample is to be taken for analysis purposes by the outlet device.
  • the liquid to be desludged can be of very different types.
  • it can be a waste water that either already contains sludge or in which sludge formation takes place due to chemical processes.
  • a chemical process can represent, for example, a precipitation or neutralization reaction that is used to treat the waste water.
  • the liquid can be a metalworking liquid such as, for example, a cooling lubricant for metal cutting or a rolling oil emulsion. This creates sludge from metal abrasion on the workpiece.
  • it can be a cleaning liquid into which sludge-forming solids are introduced via the material to be cleaned.
  • the liquid can be a pickling solution for pickling metal surfaces.
  • the liquid can also be a conversion solution for a conversion treatment of metal surfaces, that is to say a chemical conversion of a metal surface.
  • a conversion solution for a conversion treatment of metal surfaces that is to say a chemical conversion of a metal surface.
  • a special example of this is a phosphating solution for the layer-forming or non-layer-forming phosphating of metal surfaces, in particular a zinc phosphating solution.
  • Such phosphating solutions tend to form sludge containing metal phosphates.
  • the desludged portion of the liquid which can be removed through the outlet part and the outlet device of the desludging device, can be used for different purposes.
  • this part of the liquid can be used to characterize the composition of the liquid by analytical determinations. It is particularly provided according to the invention that the portion of the liquid removed through the outlet part and the outlet device of the desludging device is fed to an analysis device which automatically determines one or more parameters for the composition of the liquid.
  • the desludging process according to the invention can therefore vary in the context of an automatic analytical monitoring Process baths are used, as is known in the prior art. Automatic checking and control of cleaning baths is described, for example, in documents DE 198 02 725, DE 198 14 500 and DE 198 20 800.
  • the method according to the invention is to be used to control a pickling solution, it can, for example, be preceded by a determination method as described in WO 00/33061. This method has been developed especially for the monitoring and control of nitric acid-free pickling liquids for stainless steel. Such pickling solutions are characterized, for example, in documents EP-A-505606 and EP-A-582 121.
  • An advantage of the method according to the invention is therefore to provide desludged bath samples for known or new automatic methods for checking and controlling the composition of technical baths.
  • the desludging process preferably runs automatically, so that human intervention is not required to provide a desludged bath sample.
  • a side effect of the method according to the invention is that when an ejection nozzle is used, vortices are generated in the total volume of the liquid, which ensure that sludge which separates out in the total volume of the liquid accumulates at selected points on the bottom of the container for the total volume of the liquid. This sludge can then preferably be withdrawn from the total volume of the liquid at these points, for example by suction. As a result, the desludging of the total volume of the liquid can be operated more economically, since it is possible to remove the sludge in a targeted manner at the points where it preferably collects due to the implementation of the method according to the invention.
  • an additional benefit of the method according to the invention and thus a further aspect of the present invention lies in the fact that a sludge removal device with an ejection nozzle according to one or more of claims 3 to 10 is used in the desludging method according to the invention and that the ejection nozzle is oriented in such a way in the total volume of the liquid that sludge settling in the total volume of the liquid accumulates due to the vortex formation in certain areas of the total volume, from where it can be drawn off and separated off by an external further desludging device.

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Abstract

Entschlammungseinrichtung für einen Anteil eines Gesamtvolumens einer Flüssigkeit, die suspendierte Feststoffe enthält und/oder die Schlamm bilden kann, angeordnet in einem Behälter für das Gesamtvolumen der Flüssigkeit, so dass zumindest ein Teil der Entschlammungseinrichtung einschliesslich ihres Bodens (d) in das Gesemtvolumen eintaucht, wobei die Entschlammungseinrichtung eine Eintrittsöffnung (f) oberhalb des Bodens aufweist, durch die ein Anteil der Flüssigkeit in die Entschlammungseinrichtung eindringen kann, sowie eine oberhalb des Bodens beginnende Auslaufvorrichtung (g) in Form einer Ablaufleitung, eines Kanals, eines Überfallwehrs oder zumindest einer Öffnung in der Wand, durch die Flüssigkeit aus der Entschlammungseinrichtung entnommen werden kann, wobei der Boden der Entschlammungseinrichtung zumindest eine Austrittsöffnung (h) aufweist, durch die in der Entschlammungseinrichtung abgesetzter Schlamm in das Gesamtvolumen der Flüssigkeit zurückgeführt oder zu einer anderen Absetzeinrichtung zum Eindicken des Schlamms geleitet werden kann. Vorzugsweise wird der abgesetzte Schlamm durch eine Venturi-artige Düse in das Gesamtvolumen zurückbefördert. Insbesondere geeignet für ein Verfahren zur Entnahme automatisch entschlammter Badproben für analytische Zwecke.

Description

"Entschlammungseinrichtung und Verfahren zum Entschlammen einer Flüssigkeit"
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zum Entschlammen einer Flüssigkeit und eine hierfür geeignete Entschlammungseinrichtung. Es eignet sich zum Entschlammen einer Vielzahl unterschiedlicher Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, die als Schlamm sedimentierende Feststoffe enthalten oder in denen sich aufgrund einer chemischen Reaktion solche Feststoffe bilden. Beispiele derartiger Flüssigkeiten sind Abwasser, das bereits Schlamm enthält oder in dem eine Schlammbildung infolge einer Fällungsreaktion stattfindet, eine Metallbearbeitungsflüssigkeit, eine Reinigungsflüssigkeit, eine Beizlösung zum Beizen von Metalloberflächen oder eine Konversionslösung für eine Konversionsbehandlung von Metalloberflächen.
Das Entschlammen von Flüssigkeiten ist eine Aufgabe, die sich in der Technik auf unterschiedlichen Gebieten häufig stellt. Prinzipiell werden hierfür 2 Verfahren eingesetzt:
1. Das zu entschlammende Flüssigkeitsvolumen befindet sich in einem Absetzbecken oder wird durch ein solches hindurch geleitet. Hierin befindet sich die Flüssigkeit weitgehend in Ruhe oder allenfalls in langsam strömender Bewegung, so daß sich Schlamm am Boden des Absetzbeckens ansammeln kann. Der Boden ist in der Regel entweder nach einer Seite geneigt oder verjüngt sich auf eine Stelle hin, wobei sich der Schlamm an der am tiefsten liegenden Stelle ansammelt und von dort nach außen abgeführt werden kann.
2. Ein Teil der zu entschlammenden Flüssigkeit wird dem Gesamtvolumen kontinuierlich oder diskontinuierlich entzogen und entweder in ein Absetzbecken wie vorstehend beschrieben geleitet oder durch mechanische Hilfsmittel entschlammt. Derartige mechanische Hilfsmittel können beispielsweise in einer Filtereinrichtung oder in einer Zentrifuge -(Separator) bestehen. Beiden Verfahrensweisen ist gemeinsam, daß der Schlamm zusammen mit einem Anteil der Flüssigkeit aus dem Gesamtvolumen der zu entschlammenden Flüssigkeit ausgetragen und entsorgt wird. Demgegenüber stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Einrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem ein (geringes) Teilvolumen aus einem Gesamtvolumen einer Schlamm enthaltenden Flüssigkeit in möglichst Feststoff-freier Form entnommen werden soll. Hierzu ist es erforderlich, einen möglichst großen Anteil des Schlamms aus dem zu entnehmenden Anteil der Flüssigkeit abzuscheiden. Dieser abzuscheidende Schlamm stellt nur einen geringen Anteil am gesamten in dem Gesamtvolumen der Flüssigkeit vorhandenen Schlamm dar, so daß es sich in der Regel nicht lohnt, diesen (geringen) Schlammanteil von der Restmenge des Schlamms im Gesamtvolumen der Flüssigkeit abzutrennen und getrennt zu entsorgen.
Die Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt eine Entschlammungseinrichtung (a), (b) für einen Anteil eines Gesamtvolumens einer Flüssigkeit, die suspendierte Feststoff enthält oder die Schlamm bilden kann, angeordnet in einem Behälter für das Gesamtvolumen der Flüssigkeit, so daß zumindest ein Teil der Entschlammungseinrichtung einschließlich ihres Bodens in das Gesamtvolumen eintaucht, wobei die Entschlammungseinrichtung eine Eintrittsöffnung (f) oberhalb des Bodens aufweist, durch die ein Anteil der Flüssigkeit in die Entschlammungseinrichtung eindringen kann, sowie eine oberhalb des Bodens beginnende Auslaufvorrichtung (g) in Form einer Ablaufleitung, eines Kanals, eines Überfallwehrs oder zumindest einer Öffnung in der Wand, durch die Flüssigkeit aus der Entschlammungseinrichtung entnommen werden kann, wobei der Boden der Entschlammungseinrichtung zumindest eine Austrittsöffnung (h) aufweist, durch die in der Entschlammungseinrichtung abgesetzter Schlamm in das Gesamtvolumen der Flüssigkeit zurückgeführt oder zu einer anderen Absetzeinrichtung zum Eindicken des Schlamms geleitet werden kann.
Im Gegensatz zu Entschlammungseinrichtungen des Stands der Technik ist also die erfindungsgemäße Entschlammungseinrichtung in einer Ausführungsform dadurch charakterisiert, daß sie zumindest teilweise und jedenfalls mit ihrem unteren Ende (Boden) in das Gesamtvolumen der Flüssigkeit eintaucht, aus dem lediglich ein Anteil entschlammt werden soll. Der sich innerhalb der Entschlammungseinrichtung absetzende Schlamm wird durch eine oder mehrere Austrittsöffnungen am Boden der Entschlammungseinrichtung kontinuierlich oder diskontinuierlich in das Gesamtvolumen der Flüssigkeit zurückgeführt. Dies kann aufgrund der Schwerkraft oder durch mechanische Hilfen wie beispielsweise eine Pumpe erfolgen. Diese Entschlammungseinrichtung kann eine beliebige Form aufweisen, soweit sie die Aufgabe erfüllt, daß die in ihr befindliche Flüssigkeit nur noch so langsam strömt, daß der Schlamm nach unten sinkt und sich am Boden der Entschlammungseinrichtung ansammelt. Dabei ist es vorzuziehen, daß sich der Boden in Richtung auf die eine oder mehrere Austrittsöffnungen nach unten senkt oder sich nach unten zu verjüngt. Der waagrechte Querschnitt der Entschlammungseinrichtung kann eine beliebige Form annehmen, beispielsweise kreisförmig, elliptisch, rechteckig oder quadratisch ausgebildet sein. Aus Gründen der optimalen Raumausnutzung ist ein rechteckiger oder quadratischer waagrechter Querschnitt bevorzugt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Entschlammungseinrichtung derartig ausgestaltet, daß sie einen oberen Teil (a) und einen unteren Teil (b) aufweist, wobei die Wände des oberen Teils im wesentlichen senkrecht und die Wände des unteren Teils in der Art schräg verlaufen, daß sich der Querschnitt des unteren Teils nach unten zu verjüngt, wobei der obere Teil durch eine Abtrennwand (c) in einen Einlaufteil (d) und einen Auslaufteil (e) für die Flüssigkeit aufgeteilt ist, im Einlaufteil die Eintrittsöffnung (f) für die Flüssigkeit vorgesehen ist, wobei sich die Flüssigkeit im Einlaufteil nach unten und im Auslaufteil nach oben bewegt und wobei im Auslaufteil die Auslaufvorrichtung (g) beginnt, durch die Flüssigkeit aus dem Auslaufteil entnommen werden kann, wobei an der am tiefsten liegenden und schmälsten Stelle des unteren Teils eine Austrittsöffnung (h) vorhanden ist, durch die in der Entschlammungseinrichtung abgesetzter Schlamm in das Gesamtvolumen der Flüssigkeit zurückgeführt werden kann.
In dieser Ausführungsform besteht die Entschlammungseinrichtung also aus einem oberen Teil mit im wesentlichen senkrechten Wänden und einem unteren Teil, der sich nach unten zu in Richtung auf die Austrittsöffnung verjüngt. Der obere Teil ist durch eine Abtrennwand in einen Einlaufteil und einen Auslaufteil abgetrennt, wobei das Volumen des Einlaufteils vorzugsweise geringer ist als das Volumen des Auslaufteils. Durch eine Eintrittsöffnung, die entweder durch die obere Begrenzung des Einlaufteils oder durch eine Öffnung in der Seitenwand bestehen kann, kann Flüssigkeit in den Einlaufteil eindringen. Wenn entschlammte Flüssigkeit aus dem Auslaufteil durch die Auslaufvorrichtung entnommen wird, strömt- Flüssigkeit aus dem Einlaufteil in den Auslaufteil nach. Da Einlaufteil und Auslaufteil durch die Abtennwand oben voneinander getrennt sind, strömt die Flüssigkeit um das untere Ende der Abtrennwand herum vom Einlaufteil in den Auslaufteil. Daher bewegt sich die Flüssigkeit im Einlaufteil nach unten und im Auslaufteil nach oben. Wenn das Volumen des Auslaufteils größer ist als dasjenige des Einlaufteils, ist die Strömungsgeschwindigkeit im Auslaufteil geringer als im Einlaufteil. Hierdurch kann sich im Auslaufteil der Schlamm nach unten absetzen und sich im unteren, sich nach unten verjüngenden Teil der Entschlammungseinrichtung ansammeln. Dort kann er durch die Austrittsöffnung kontinuierlich oder diskontinuierlich in das Gesamtvolumen der Flüssigkeit zurückgeführt werden.
Eine speziellere Ausführungsform der Erfindung liegt in einer Entschlammungseinrichtung zum Entschlammen einer Flüssigkeit, bestehend aus einem oberen (a) und einem unteren (b) Teil, wobei die Wände des oberen Teils im wesentlichen senkrecht und die Wände des unteren Teils in der Art schräg verlaufen, daß sich der Querschnitt des unteren Teils nach unten zu verjüngt, wobei der obere Teil durch eine Abtrennwand (c) in einen Einlaufteil (d) und einen Auslaufteil (e) für die Flüssigkeit aufgeteilt ist, im Einlaufteil eine Eintrittsöffnung (f) für die Flüssigkeit vorgesehen ist, wobei sich die Flüssigkeit im Einlaufteil nach unten und im Auslaufteil nach oben bewegt und wobei der Auslaufteil durch eine oder mehrere Leitplatten (i) in zwei oder mehrere Segmente (k) unterteilt ist und oberhalb der Leitplatten eine Auslaufvorrichtung (g) in Form einer Ablaufleitung, eines Kanals, eines Überfallwehrs oder zumindest einer Öffnung in der Wand beginnt, durch die die Flüssigkeit aus dem Auslaufteil abgeführt werden kann, wobei an der am tiefsten liegenden und schmälsten Stelle des unteren Teils eine Austrittsöffnung (h) vorhanden ist, die in das äußere Rohr (m) einer darunter liegenden Auswurfdüse (I) mündet, die ein äußeres (m) und ein inneres (n) Rohr enthält, wobei das innere Rohr im wesentlichen parallel zu dem äußeren Rohr verläuft und wobei in das innere Rohr von außerhalb der Entschlammungseinrichtung ein Stoffstrom eingespeist werden kann und wobei das innere Rohr, in Richtung dieses Stoffstroms gesehen, innerhalb des äußeren Rohrs an einer Stelle zwischen demjenigen Punkt (o), an dem die Austrittsöffnung (h) in da äußere Rohr (m) mündet, und dem Ende des äußeren Rohrs endet, wobei der Stoffstrom in dem inneren Rohr aufgrund seiner Sogwirkung einen Teilstrom der Flüssigkeit in der Entschlammungseinrichtung zusammen mit dem Schlamm ansaugt und in das die Entschlammungseinrichtung umgebende Medium austrägt.
Gemäß dieser Ausführungsform ist der Auslaufteil durch eine oder mehrere Leitplatten in 2 oder mehrere Segmente unterteilt, wobei der Beginn der Auslaufvorrichtung oberhalb dieser Leitplatten liegt. Die Leitplatten sorgen für eine weitgehend laminare Aufwärtsströmung der Flüssigkeit im Auslaufteil und begünstigen hierdurch das Absetzen des Schlamms. Weiterhin ist gemäß dieser Ausführungsform vorgesehen, daß die Austrittsöffnung im unteren Teil der Entschlammungseinrichtung, gegebenenfalls mit Hilfe eines Verbindungsrohres, in eine Auswurfdüse führt, durch die der in der Entschlammungs-einrichtung angesammelte Schlamm in das Gesamtvolumen der Flüssigkeit zurückbefördert werden kann. Diese Auswurfdüse enthält ein äußeres und ein inneres Rohr, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Vorzugsweise ist das äußere Rohr an demjenigen Ende, an dem das innere Rohr in das äußere Rohr eintritt, zum . Gesamtvolumen der Flüssigkeit hin geschlossen. An der Austrittsseite für den Schlamm ist das äußere Rohr über das innere Rohr hinausgezogen, d. h., das innere Rohr endet innerhalb des äußeren. Dabei liegt das Ende des inneren Rohrs an einem Punkt zwischen derjenigen Stelle, an der die Austrittsöffnung in das äußere Rohr mündet, und dem Ende des äußeren Rohrs. Speist man nun von außerhalb der Entschlammungseinrichtung einen Stoffstrom in das innere Rohr, geht dieser Stoffstrom am Ende des inneren Rohrs in das äußere Rohr über und bewirkt dort eine Strömung aus dem äußeren Rohr hinaus in das Gesamtvolumen der Flüssigkeit. Hierdurch entsteht im äußeren Rohr ein Sogeffekt, durch den Schlamm und Flüssigkeit durch die Austrittsöffnung der Entschlammungs-einrichtung in das äußere Rohr gesogen und schließlich in das Gesamtvolumen der Flüssigkeit ausgetragen werden. Es handelt sich hierbei um einen Effekt, den man sich auch in einer Venturi-Düse zunutze macht. Die Auswurfdüse arbeitet also entsprechend dem Venturi-Prinzip, so daß man sie auch als eine „Venturi-ähnliche" Düse bezeichnen könnte.
Unabhängig von der speziellen Ausführungsform ist die Entschlammungseinrichtung vorzugsweise aus einem Material gefertigt, das von der zu entschlammenden Flüssigkeit möglichst wenig angegriffen wird. Bevorzugte Materialien sind Kunststoffe oder Edelstahl, vorzugsweise hochlegierter Edelstahl.
Ist die Entschlammungseinrichtung wie vorstehend beschrieben mit einer „Venturi-artigen" Auswurfdüse ausgestattet, ist es nicht erforderlich, daß sie in das Gesamtvolumen der Flüssigkeit eintaucht. Jedoch ist dies selbstverständlich eine mögliche Ausführungsform, wobei man die Entschlammungseinrichtung in dem Behälter für das Gesamtvolumen der Flüssigkeit anbringt. Die Entschlammungseinrichtung kann jedoch auch in der Art außerhalb an den Behälter für das Gesamtvolumen der Flüssigkeit angebracht sein, daß ein Teil der Flüssigkeit durch die Eintrittsöffnung in den Einlaufteil der Entschlammungseinrichtung eindringen kann und daß das äußere Rohr der Auswurfdüse innerhalb des Gesamtvolumens der Flüssigkeit endet. Auch hierdurch wird der erfindungsgemäße Effekt erzielt, daß ein entschlammter Anteil am Gesamtvolumen der Flüssigkeit entnommen werden kann und der aus diesem Anteil abgetrennte Schlamm in das Gesamtvolumen der Flüssigkeit zurückgeführt wird. Aus Platzgründen ist es jedoch in der Regel bevorzugt, daß die Entschlammungseinrichtung innerhalb des Behälters für das Gesamtvolumen der Flüssigkeit liegt.
Unabhängig von der Ausführungsform der Entschlammungseinrichtung kann die Eintrittsöffnung das obere Ende der Entschlammungseinrichtung darstellen, sofern das obere Ende unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Behälter für das Gesamtvolumen der Flüssigkeit liegt. Eine bessere Funktionsfähigkeit wird jedoch gewährleistet, wenn das obere Ende der Entschlammungseinrichtung aus dem Gesamtvolumen der zu entschlammenden Flüssigkeit herausragt und ein Anteil dieser Flüssigkeit durch eine Eintrittsöffnung an einer Seite der Entschlammungseinrichtung in diese eindringen kann. Sofern die Entschlammungseinrichtung in einen Einlaufteil und ein Auslaufteil unterteilt ist, liegt die Eintrittsöffnung im Einlaufteil. Dabei kann die Eintrittsöffnung als eine einfache Öffnung mit hinreichend großem Querschnitt ausgeführt sein. Um grobe Feststoffe am Eindringen in die Entschlammungseinrichtung zu hindern, ist es jedoch vorzuziehen, daß die Eintrittsöffnung entweder als Siebplatte ausgestattet ist, also aus einer Vielzahl kleinerer Öffnungen besteht, oder daß sie mit einem Netz verschlossen ist. Dabei ist es weiterhin vorzuziehen, daß ein Teil der Seitenwand der Entschlammungseinrichtung, der die als Siebplatte ausgestaltete oder ein Sieb aufweisende Eintrittsöffnung enthält, vom Rest der Entschlammungseinrichtung leicht zu Reinigungszwecken entfernt und wieder eingesetzt werden kann.
Liegt die Eintrittsöffnung in die Entschlammungseinrichtung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des Gesamtvolumens der Flüssigkeit, hat dies den zusätzlichen Vorteil, daß innerhalb der Entschlammungseinrichtung, insbesondere in einem vorhandenen Einlaufteil, sich spezifisch leichtere Stoffe als die Hauptkomponente der zu entschlammenden Flüssigkeit nach oben absetzen können und nicht in den Auslaufteil gelangen, wo sie aufgrund ihrer Aufwärtsströmung das Absetzen des Schlamms stören könnten. Solche spezifisch leichteren Stoffe können zum Beispiel Öle darstellen, wenn die zu entschlammende Flüssigkeit eine ÖI-in-Wasser-Emulsion darstellt. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn die zu entschlammende Flüssigkeit eine Reinigungsflüssigkeit, eine Metallbearbeitungsflüssigkeit oder ein Abwasser darstellt. Die sich nach oben absondernden Bestandteile können jedoch auch Luftblasen darstellen, wenn in das Gesamtvolumen der Flüssigkeit Luft eingetragen wird. Beispielsweise ist dies bei Beizbädern zum Beizen von Oberflächen häufig der Fall, in die man zur besseren Durchmischung und ggf. zum Aufoxidieren oxidierbarer Komponenten Luft einträgt.
Unabhängig von der Ausführungsform der Entschlammungseinrichtung kann der Anfangsteil der Auslaufvorrichtung aus einem offenen Rohr bestehen. Um eine gleichmäßigere Strömung der Flüssigkeit zu erreichen, ist es jedoch vorzuziehen, daß der Anfangsteil der Auslaufvorrichtung aus einem Rohrstück besteht, das mehrere Öffnungen enthält, durch die die Flüssigkeit in das Rohrstück eindringen kann. Diese Ausführungsform ist besonders vorzuziehen, wenn die Entschlammungseinrichtung ein durch eine Abtrennwand von einem Einlaufteil abgetrenntes Auslaufteil enthält. In diesem Fall erstreckt sich das mit Löchern versehene Rohrstück vorzugsweise über die ganze Distanz zwischen Abtrennwand zum Einlaufteil und gegenüberliegender Wand der Entschlammungseinrichtung. Sofern der Auslaufteil durch Leitplatten in Segmente unterteilt ist, enthält das Anfangsstück der Auslaufvorrichtung vorzugsweise genau so viele Löcher zum Eintritt der Flüssigkeit, wie der Auslaufteil Segmente aufweist. Dabei befindet sich vorzugsweise jeweils ein Loch über einem Segment. Selbstverständlich können statt einem Rohrstück auch mehrere nebeneinander liegende Rohrstücke vorgesehen sein, die in eine gemeinsame Auslaufvorrichtung münden. Weiterhin könnte der Anfangsteil der Auslaufvorrichtung kastenförmig ausgebildet sein, wobei eine Fläche des Kastens, vorzugsweise die untere, eine Vielzahl von Löchern zum Eintritt der Flüssigkeit in den kastenförmigen Anfangsteil der Auslaufvorrichtung aufweist. In der Auslaufvorrichtung wird die Flüssigkeit vorzugsweise mit Hilfe einer Pumpe befördert.
Generell ist es vorzuziehen, daß aus Gründen des Raumbedarfs die Entschlammungseinrichtung einen rechteckigen oder quadratischen horizontalen Querschnitt aufweist und daß der untere Teil, falls vorhanden, die Form einer umgekehrten rechteckigen oder quadratischen Pyramide hat. Dabei ist es aus Gründen des Raumbedarfs und der Effizienz vorzuziehen, daß die Gesamthöhe der Entschlammungseinrichtung größer ist als die längste Seite des horizontalen Querschnitts.
Die Effizienz der Schlammabtrennung wird gefördert, wenn der Auslaufteil durch parallele Leitplatten in Segmente unterteilt ist. Vorzugsweise sieht man eine bis 30, insbesondere 5 bis 15 Leitplatten vor, die vorzugsweise parallel verlaufen. Für das Absetzen des Schlamms ist es besonders günstig, wenn die Höhe die Leitplatten das 5- bis 30-fache, insbesondere das 10- bis 20-fache des Abstandes zwischen den Leitplatten beträgt. Aus Gründen des Raumbedarfs und der Effizienz der Schlammabtrennung ist es bevorzugt, daß die Entschlammungseinrichtung einen rechteckigen horizontalen Querschnitt aufweist und daß die lange Seite des Rechtecks 1,5 bis 5 mal so lang, insbesondere 1 ,5 bis 3 mal so lang, beispielsweise etwa doppelt so lang ist wie die kurze Seite. Dabei ist es wiederum für die Schlammabtrennung besonders günstig, wenn die Abtrennwand zwischen Einlaufteil und Auslaufteil und, sofern vorhanden, die Leitplatten im Auslaufteil im wesentlichen parallel zur kurzen Seite des Rechtecks angeordnet sind.
Die Leitplatten ordnet man unabhängig vom Querschnitt der Entschlammungseinrichtung vorzugsweise so an, daß sie zwischen 0 und 30° zur Senkrechten geneigt sind. Eine Neigung zur Senkrechten, also eine schräge Anordnung, ist prinzipiell für das Abtrennen des Schlamms günstiger als eine weitgehend senkrechte Anordnung. Jedoch besteht im Falle einer schrägen Anordnung eine erhöhte Gefahr, daß sich Schlammpartikel an der Unterseite der schrägen Leitplatte ansetzen und durch die entlang der Unterseite nach oben strömende Flüssigkeit mitgerissen werden. Diese Gefahr ist geringer, wenn die Leitplatten im wesentlichen senkrecht liegen. Aus diesem Grund ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, daß die Leitplatten im wesentlichen senkrecht angeordnet sind.
Der Abstand zwischen den Leitplatten beträgt vorzugsweise zwischen 10 und 100 mm, insbesondere zwischen 20 und 60 mm.
In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Entschlammen eines Anteils eines Gesamtvolumens einer Flüssigkeit, wobei man eine wie vorstehend beschriebene Entschlammungseinrichtung verwendet. Gegenüber dem Stand der Technik unterscheidet sich dieses Verfahren also dadurch, daß der sich abscheidende Schlamm nicht abgetrennt und entsorgt, sondern in das Gesamtvolumen der Flüssigkeit zurückbefördert wird. Er kann dann zusammen mit dem restlichen, sich im Gesamtvolumen der Flüssigkeit abscheidenden Schlamm entsorgt werden.
Hierbei ist ein Verfahren bevorzugt, bei dem man eine Entschlammungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche . 3 bis 10 verwendet, wobei die Entschlammungseinrichtung so in das Gesamtvolumen der Flüssigkeit eintaucht, daß Flüssigkeit durch die Eintrittsöffnung in den Einlaufteil eindringen kann und ein erster Anteil der eindringenden Flüssigkeit durch die Auslaufvorrichtung abgeführt und ein zweiter Anteil durch die Auswurfdüse aufgrund der Sogwirkung des von außerhalb der Entschlammungseinrichtung in das innere Rohr der Auswurfdüse eingespeisten Stoffstroms in das Gesamtvolumen der Flüssigkeit zurückbefördert wird. Dieser zweite Anteil nimmt den abgesetzten Schlamm mit. Man verwendet also vorzugsweise eine Entschlammungseinrichtung, die in einen Einlaufteil und einen Auslaufteil unterteilt ist, wobei der Auslaufteil durch Leitplatten in Segmente unterteilt ist. Weiterhin sieht man vorzugsweise eine „Venturi-artige" Auswurfdüse zum Zurückbefördern des abgesetzten Schlamms in das Gesamtvolumen der Flüssigkeit vor.
Woraus der in das innere Rohr der Auswurfdüse eingespeiste Stoffstrom vorzugsweise besteht, hängt von der Art der zu entschlammenden Flüssigkeit und dem technischen Prozeß ab, der im Gesamtvolumen der Flüssigkeit stattfindet. Im einfachsten Fall besteht dieser Stoffstrom aus der gleichen Flüssigkeit wie die zu entschlammende Flüssigkeit. Für das Gesamtvolumen der Flüssigkeit hat dies den Effekt, daß ein Teilstrom der Flüssigkeit umgepumpt wird. Dies ist bei vielen technischen Prozessen der Fall, wo man aufgrund des Umpumpens eine bessere Durchmischung des Gesamtvolumens erzielt. Zusätzlich kann das Umpumpen dazu benutzt werden, die Temperatur der umgepumpten Flüssigkeit zu ändern, beispielsweise die Flüssigkeit zu kühlen oder zu erwärmen. Sofern aufgrund der technischen Vorgänge im Gesamtvolumen der Flüssigkeit dieses Gesamtvolumen ergänzt werden muß, beispielsweise mit Wasser oder mit einer wäßrigen Lösung von Wirkstoffen, kann der in das innere Rohr der Auswurfdüse eingespeiste Stoffstrom aus Wasser oder einer wäßrigen Lösung von Wirkstoffen bestehen. Sofern das Gesamtvolumen der Flüssigkeit begast, beispielsweise belüftet werden soll, kann der in das innere Rohr der Auswurfdüse eingespeiste Luftstrom aus diesem Gas, insbesondere aus Luft bestehen. Man wählt also den in das innere Rohr der Auswurfdüse eingespeisten Stoffstrom vorzugsweise so, daß er innerhalb des Gesamtvolumens der Flüssigkeit einen technischen Effekt bewirkt. Dies hat den wirtschaftlichen Effekt, daß für das Zurückbefördern von Schlamm und einem Flüssigkeitsanteil aus der Entschlammungseinrichtung in das Gesamtvolumen der Flüssigkeit keine zusätzliche Energie aufgewendet werden muß. Vielmehr verwendet man hierfür einen Stoffstrom, den man auch ohne Verwendung einer erfindungsgemäßen Entschlammungseinrichtung in das Gesamtvolumen der Flüssigkeit einspeisen würde. Setzt man das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise zum Entschlammen -eines Teil einer Beizlösung ein, die durch Einblasen von Luft durchmischt und ggf. oxidiert wird, ist es bevorzugt, daß der in das innere Rohr der Auswurfdüse eingespeiste Stoffstrom aus Luft besteht. Dabei genügt es, daß die eingespeiste Luft einen Druck aufweist, der knapp oberhalb des hydrostatischen Drucks im Gesamtvolumen der Flüssigkeit auf der Höhe des Lufteintritts liegt.
Verwendet man eine Entschlammungseinrichtung mit einem Einlaufteil und einem Auslaufteil, regelt man die Strömungsgeschwindigkeit der im Auslaufteil nach oben strömenden Flüssigkeit so ein, daß ein Absetzen des Schlamms gewährleistet ist. Dabei hängt die optimale Strömungsgeschwindigkeit vom spezifischen Gewicht des Schlamms, der geometrischen Form der Schlammpartikel und der Viskosität der Flüssigkeit ab. Ist die Flüssigkeit Wasser, regelt man die Mengen der durch die Eintrittsöffnung in die Entschlammungseinrichtung eindringenden und die Entschlammungseinrichtung durch die Auslaufvorrichtung und die Auswurfdüse verlassenden Flüssigkeit vorzugsweise so ein, daß sich die Flüssigkeit im Auslaufteil mit einer Geschwindigkeit zwischen 0,3 und 6 mm/sec. nach oben bewegt. Bei kompaktem und spezifisch dichtem Schlamm kann eine Strömungsgeschwindigkeit in der oberen Hälfte dieses Bereichs, bei spezifisch leichterem und in flockiger Form anfallendem Schlamm in der unteren Hälfte dieses Bereichs eingeregelt werden. Für viele in der Praxis vorkommende Fälle ist es bevorzugt, daß sich die Flüssigkeit im Auslaufteil mit einer Geschwindigkeit zwischen 0,6 und 3 mm/sec. nach oben bewegt. Stellt die zu entschlammende Flüssigkeit beispielsweise eine Beizlösung zum Beizen von Metalloberflächen, insbesondere Edelstahloberflächen, und der sich absetzende Schlamm ein Beizschlamm dar, regelt man den Flüssigkeitsstrom vorzugsweise so ein, daß sich die Flüssigkeit im Auslaufteil mit einer Geschwindigkeit zwischen 0,8 und 1,5 mm/sec. nach oben bewegt.
Selbstverständlich setzt diese Regelung voraus, daß man den waagerechten Querschnitt der Entschlammungseinrichtung und insbesondere den waagerechten Querschnitt des Auslaufteils so. wählt, daß unter Einstellen der genannten Strömungsgeschwindigkeiten der erwünschte Anteil an Flüssigkeit durch die Auslaufvorrichtung der Entschlammungseinrichtung entnommen werden kann. Liegt beispielsweise das Volumen der durch die Auslaufvorrichtung zu entnehmenden Flüssigkeit im Bereich von etwa 100 ml/seα, läßt sich ausrechnen, welchen Querschnitt der Auslaufteil der Entschlammungseinrichtung aufweisen muß, um die erwünschte Bewegungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit im Auslaufteil zu erhalten.
Das Gesamtvolumen der Entschlammungseinrichtung und die Mengen der in die Entschlammungseinrichtung eindringenden und sie durch die Auslaufvorrichtung und die Auswurfdüse verlassenden Flüssigkeit wählt man vorzugsweise so, daß sich die innerhalb der Entschlammungseinrichtung befindende Flüssigkeit 1 bis 5 mal pro Stunde, vorzugsweise 2 bis 4 mal pro Stunde austauscht. Beispielsweise können diese Größen so eingeregelt werden, daß die Flüssigkeit innerhalb der Entschlammungseinrichtung in etwa 15 bis etwa 30 Minuten vollständig ausgetauscht ist. Diese Werte sind für die spezielle Anwendung optimiert, daß die zu entschlammende Flüssigkeit eine Beizflüssigkeit für Edelstahl darstellt und daß durch die Auslaufvorrichtung eine schlammfreie repräsentative Probe für Analysezwecke entnommen werden soll.
Die zu entschlammende Flüssigkeit kann sehr unterschiedlicher Natur sein. Beispielsweise kann es sich um ein Abwasser handeln, das entweder bereits Schlamm enthält oder in dem eine Schlammbildung aufgrund chemischer Prozesse stattfindet. Ein solcher chemischer Prozeß kann beispielsweise eine Fällungs- oder Neutralisationsrekation darstellen, die man zur Aufbereitung des Abwassers einsetzt. Weiterhin kann die Flüssigkeit eine Metallbearbeitungsflüssigkeit wie beispielsweise einen Kühlschmierstoff für die spanabhebende Metallbearbeitung oder eine Walzölemulsion darstellen. Hierbei entsteht Schlamm durch Metallabrieb am Werkstück. Weiterhin kann es sich um eine Reinigungsflüssigkeit handeln, in die über das zu reinigende Gut schlammbildende Feststoffe eingetragen werden. Weiterhin kann die Flüssigkeit eine Beizlösung zum Beizen von Metalloberflächen darstellen. Bei der Flüssigkeit kann es sich auch um eine Konversionslösuπg für eine Konversionsbehandlung von Metalloberflächen, also eine chemische Umwandlung einer Metalloberfläche handeln. Ein spezielles Beispiel hierfür ist eine Phosphatierlösung zur schichtbildenden oder nichtschichtbildenden Phosphatierung von Metalloberflächen, insbesondere eine Zinkphosphatierlösung. Derartige Phosphatierlösungen neigen dazu, Metallphosphate enthaltenden Schlamm zu bilden.
Der entschlammte Anteil der Flüssigkeit, den man durch den Auslaufteil und die Auslaufvorrichtung der Entschlammungseinrichtung entnehmen kann, kann für unterschiedliche Zwecke verwendet werden. Insbesondere kann dieser Teil der Flüssigkeit dazu verwendet werden, durch analytische Bestimmungen die Zusammensetzung der Flüssigkeit zu charakterisieren. Dabei ist es erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen, daß der durch den Auslaufteil und die Auslaufvorrichtung der Entschlammungseinrichtung entnommene Anteil der Flüssigkeit einer Analyseeinrichtung zugeführt wird, die automatisch eine oder mehrere Kenngrößen zur Zusammensetzung der Flüssigkeit bestimmt. Das erfindungsgemäße Entschlammungsverfahren kann also im Rahmen einer automatisch stattfindenden analytischen Überwachung unterschiedlicher Prozeßbäder eingesetzt werden, wie sie im Stand der Technik bekannt ist. Eine automatische Kontrolle und Steuerung von Reinigungsbädern ist beispielsweise in den Dokumenten DE 198 02 725, DE 198 14 500 und DE 198 20 800 beschrieben. Soll das erfindungsgemäße Verfahren zur Kontrolle einer Beizlösung eingesetzt werden, kann es beispielsweise einem Bestimmungsverfahren vorgeschaltet werden, wie es in WO 00/33061 beschrieben ist. Dieses Verfahren ist insbesondere zur Überwachung und Steuerung von Salpetersäure-freien Beizflüssigkeiten für Edelstahl entwickelt worden. Derartige Beizlösungen sind beispielsweise in den Dokumenten EP-A-505606 und EP-A- 582 121 näher charakterisiert.
Ein Vorzug des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht also darin, für bekannte oder neue automatische Verfahren zur Kontrolle und Steuerung der Zusammensetzung technischer Bäder entschlammte Badproben zur Verfügung zu stellen. Dabei läuft das Entschlammungsverfahren vorzugsweise automatisch, so daß menschliches Eingreifen zum Bereitstellen einer entschlammten Badprobe nicht erforderlich ist.
Ein Nebeneffekt des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß bei Verwendung einer Auswurfdüse in dem Gesamtvolumen der Flüssigkeit Wirbel erzeugt werden, die dafür sorgen, daß sich im Gesamtvolumen der Flüssigkeit abscheidender Schlamm an ausgewählten Stellen am Boden des Behälters für das Gesamtvolumen der Flüssigkeit ansammelt. Dieser Schlamm kann dann bevorzugt an diesen Stellen dem Gesamtvolumen der Flüssigkeit entzogen werden, beispielsweise durch eine Absaugung. Hierdurch kann die Entschlammung des Gesamtvolumens der Flüssigkeit wirtschaftlicher betrieben werden, da es möglich ist, den Schlamm gezielt an den Stellen abzuziehen, wo er sich aufgrund der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt ansammelt. Daher liegt ein zusätzlicher Nutzen des erfindungsgemäßen Verfahrens und damit ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung darin, daß man in dem erfindungsgemäßen Entschlammungsverfahren eine Entschlammungseinrichtung mit einer Auswurfdüse entsprechend einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 10 verwendet und daß die Auswurfdüse derart im Gesamtvolumen der Flüssigkeit ausgerichtet ist, daß sich im Gesamtvolumen der Flüssigkeit absetzender Schlamm sich aufgrund der Wirbelbildung in bestimmten Bereich des Gesamtvolumens ansammelt, von wo aus er abgezogen und durch eine externe weitere Entschlammupgseinrichtung abgetrennt werden kann. Bezugszeichenliste
(a) oberer Teil der Entschlammungseinrichtung
(b) unterer Teil der Entschlammungseinrichtung
(c) Abtrennwand zwischen Einlaufteil (d) und Auslaufteil (e)
(d) Einlaufteil
(e) Auslaufteil
(f) Eintrittsöffnung (als Siebplatte ausgebildet)
(g) Auslaufvorrichtung in Form einer Ablaufleitung (h) Austrittsöffnung für Schlamm
(i) Leitplatten
(k) Segmente im Auslaufteil
(I) Auswurfdüse
(m) äußeres Rohr der Auswurfdüse
(n) inneres Rohr der Auswurfdüse
(o) Einmündung der Austrittsöffnung (h) in das äußere Rohr (m)
(p) Flüssigkeitsoberfläche
Abbildungsunterschriften
1.1 Senkrechter Schnitt durch eine Entschlammungseinrichtung mit rechteckigem waagerechtem Querschnitt parallel zur langen Seite des Rechtecks
1.2 Senkrechter Schnitt durch eine Entschlammungseinrichtung mit rechteckigem waagerechtem Querschnitt parallel zur kurzen Seite des Rechtecks
2 Schnitt durch die Auswurfdüse

Claims

Patentansprüche
1. Entschlammungseinrichtung für einen Anteil eines Gesamtvolumens einer Flüssigkeit, die suspendierte Feststoffe enthält und/oder die Schlamm bilden kann, angeordnet in einem Behälter für das Gesamtvolumen der Flüssigkeit, so daß zumindest ein Teil der Entschlammungseinrichtung einschließlich ihres Bodens in das Gesamtvolumen eintaucht, wobei die Entschlammungseinrichtung eine Eintrittsöffnung oberhalb des Bodens aufweist, durch die ein Anteil der Flüssigkeit in die Entschlammungseinrichtung eindringen kann, sowie eine oberhalb des Bodens beginnende Auslaufvorrichtung in Form einer Ablaufleitung, eines Kanals, eines Überfallwehrs oder zumindest einer Öffnung in der Wand, durch die Flüssigkeit aus der Entschlammungseinrichtung entnommen werden kann, wobei der Boden der Entschlammungseinrichtung zumindest eine Austrittsöffnung aufweist, durch die in der Entschlammungseinrichtung abgesetzter Schlamm in das Gesamtvolumen der Flüssigkeit zurückgeführt oder zu einer anderen Absetzeinrichtung zum Eindicken des Schlamms geleitet werden kann.
2. Entschlammungseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß sie einen oberen Teil und einen unteren Teil aufweist, wobei die Wände des oberen Teils im wesentlichen senkrecht und die Wände des unteren Teils in der Art schräg verlaufen, daß sich der Querschnitt des unteren Teils nach unten zu verjüngt, wobei der obere Teil durch eine Abtrennwand in einen Einlaufteil und einen Auslaufteil für die Flüssigkeit aufgeteilt ist, im Einlaufteil die Eintrittsöffnung für die Flüssigkeit vorgesehen ist, wobei sich die Flüssigkeit im Einlaufteil nach unten und im Auslaufteil nach oben bewegt und wobei im Auslaufteil die Auslaufvorrichtung beginnt, durch die Flüssigkeit aus dem Auslaufteil entnommen werden kann, wobei an der am tiefsten liegenden und schmälsten Stelle des unteren Teils eine Austrittsöffnung vorhanden ist, durch die in der Entschlammungseinrichtung abgesetzter Schlamm in das Gesamtvolumen der Flüssigkeit zurückgeführt werden kann.
3. Entschlammungseinrichtung zum Entschlammen einer Flüssigkeit, bestehend aus einem oberen und einem unteren Teil, wobei die Wände des oberen Teils im wesentlichen senkrecht und die Wände des unteren Teils in der Art schräg verlaufen, daß sich der Querschnitt des unteren Teils nach unten zu verjüngt, wobei der obere Teil durch eine Abtrennwand in einen Einlaufteil und einen Auslaufteil für die Flüssigkeit aufgeteilt ist, im Einlaufteil eine Eintrittsöffnung für die Flüssigkeit vorgesehen ist, wobei sich die Flüssigkeit im Einlaufteil nach unten und im Auslaufteil nach oben bewegt und wobei der Auslaufteil durch eine oder mehrere Leitplatten in zwei oder mehrere Segmente unterteilt ist und oberhalb der Leitplatten eine Auslaufvorrichtung in Form einer Ablaufleitung, eines Kanals, eines Überfallwehrs oder zumindest einer Öffnung in der Wand beginnt, durch die die Flüssigkeit aus dem Auslaufteil abgeführt werden kann, wobei an der am tiefsten liegenden und schmälsten Stelle des unteren Teils eine Austrittsöffnung vorhanden ist, die in das äußere Rohr einer darunter liegenden Auswurfdüse mündet, die ein äußeres und ein inneres Rohr enthält, wobei das innere Rohr im wesentlichen parallel zu dem äußeren Rohr verläuft und wobei in das innere Rohr von außerhalb der Entschlammungseinrichtung ein Stoffstrom eingespeist werden kann und wobei das innere Rohr, in Richtung dieses Stoffstroms gesehen, innerhalb des äußeren Rohrs an einer Stelle zwischen demjenigen Punkt, an dem die Austrittsöffnung in da äußere Rohr mündet, und dem Ende des äußeren Rohrs endet, wobei der Stoffstrom in dem inneren Rohr aufgrund seiner Sogwirkung einen Teilstrom der Flüssigkeit in der Entschlammungseinrichtung zusammen mit dem Schlamm ansaugt und in das die Entschlammungseinrichtung umgebende Medium austrägt.
4. Entschlammungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie in oder an einem Behälter für das Gesamtvolumen der Flüssigkeit in der Art angebracht ist, daß ein Teil der Flüssigkeit durch die Eintrittsöffnung in den Einlaufteil der Entschlammungseinrichtung eindringen kann und daß das äußere Rohr der Auswurfdüse innerhalb des Gesamtvolumens der Flüssigkeit endet.
5. Entschlammungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen rechteckigen oder quadratischen horizontalen Querschnitt aufweist und daß der untere Teil die Form einer umgekehrten rechteckigen oder quadratischen Pyramide hat.
6. Entschlammungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaufteil durch 1 bis 30 parallele Leitplatten in Segmente unterteilt ist, wobei die Höhe der Leitplatten das 5- bis 30-fache des Abstandes zwischen den Leitplatten beträgt.
7. Entschlammungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen rechteckigen waagrechten Querschnitt aufweist und daß die lange Seite des Rechtecks 1 ,5 bis 5 mal so lang ist wie die kurze Seite.
8. Entschlammungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennwand zwischen Einlaufteil und Auslaufteil und, sofern vorhanden, die Leitplatten im Auslaufteil im wesentlichen parallel zur kurzen Seite des Rechtecks angeordnet sind.
9. Entschlammungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitplatten zwischen 0 und 30 ° zur Senkrechten geneigt angeordnet sind.
10. Entschlammungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Leitplatten 10 bis 100 mm beträgt.
11. Verfahren zum Entschlammen eines Anteils eines Gesamtvolumens einer Flüssigkeit unter Verwendung einer Entschlammungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10.
12. Verfahren zum Entschlammen eines Anteils eines Gesamtvolumens einer Flüssigkeit unterΛ/erwendung einer Entschlammungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 10, wobei die Entschlammungseinrichtung so in das Gesamtvolumen der Flüssigkeit eintaucht, daß Flüssigkeit durch die Eintrittsöffnung in den Einlaufteil eindringen kann und ein erster Anteil der eindringenden Flüssigkeit durch die Auslaufvorrichtung abgeführt und ein zweiter Anteil durch die Auswurfdüse aufgrund der Sogwirkung des von außerhalb der Entschlammungseinrichtung in das innere Rohr der Auswurfdüse eingespeisten Stoffstroms in das Gesamtvolumen der Flüssigkeit zurück befördert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der von außerhalb der Entschlammungseinrichtung in das innere Rohr der Auswurfdüse eingespeiste Stoffstrom aus der gleichen Flüssigkeit wie die zu entschlammende Flüssigkeit, aus Wasser oder aus einem Gas, insbesondere Luft, besteht.
14. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mengen der durch die Eintrittsöffnung in die Entschlammungseinrichtung eindringenden und die Entschlammungseinrichtung durch die Auslaufvorrichtung und die Auswurfdüse verlassenden Flüssigkeit so eingestellt werden, daß sich die Flüssigkeit im Auslaufteil mit einer Geschwindigkeit zwischen 0,3 und 6 mm/Sekunde nach oben bewegt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Flüssigkeit im Auslaufteil mit einer Geschwindigkeit zwischen 0,6 und 3 mm/Sekunde nach oben bewegt.
16. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mengen der in die Entschlammungseinrichtung eindringenden und die Entschlammungseinrichtung durch die Auslaufvorrichtung und die Auswurfdüse verlassenden Flüssigkeit so eingestellt werden, daß die sich innerhalb der Entschlammungseinrichtung befindende Flüssigkeit 1 bis 5 mal pro Stunde ausgetauscht wird.
17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der zu entschlammenden Flüssigkeit um ein Abwasser, eine Metallbearbeitungsflüssigkeit, eine Reinigungsflüssigkeit, eine Beizlösung zum Beizen von Metalloberflächen oder um eine Konversionslösung für eine Konversionsbehandlung von Metalloberflächen, insbesondere eine Phosphatierlösung zum Phosphatieren von Metalloberflächen handelt.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Auslaufteil und die Auslaufvorrichtung der Entschlammungseinrichtung entnommene Anteil der Flüssigkeit einer Analyseeinrichtung zugeführt wird, die automatisch eine oder mehrere Kenngrößen zur Zusammensetzung der Flüssigkeit bestimmt.
19. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entschlammungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 11 verwendet wird und daß die Auswurfdüse derart im Gesamtvolumen der Flüssigkeit ausgerichtet ist, daß sich im Gesamtvolumen der Flüssigkeit absetzender Schlamm sich aufgrund der Wirbelbildung in bestimmten Bereichen des Gesamtvolumens ansammelt, von wo aus er abgezogen und durch eine externe weitere Entschlammungseinrichtung abgetrennt werden kann.
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