WO2003101582A1 - Vorrichtung und verfahren zur trennung von feststoffen aus flüssigkeiten - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur trennung von feststoffen aus flüssigkeiten Download PDF

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WO2003101582A1
WO2003101582A1 PCT/DE2003/001803 DE0301803W WO03101582A1 WO 2003101582 A1 WO2003101582 A1 WO 2003101582A1 DE 0301803 W DE0301803 W DE 0301803W WO 03101582 A1 WO03101582 A1 WO 03101582A1
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solids
liquid
vibration device
outlet channel
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PCT/DE2003/001803
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Sönke Medelnik
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Farmatic Biotech Energy Ag
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    • B01D21/28—Mechanical auxiliary equipment for acceleration of sedimentation, e.g. by vibrators or the like
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Definitions

  • the invention relates to a device and a method for separating solids from liquids or for cleaning liquids or solid-liquid mixtures.
  • the invention takes advantage of the fact that solids, in particular sand, can be brought into a surrounding medium by means of vibration devices both for compaction and for migration.
  • the invention also takes into account the effect that sand can be used in the entry and exit areas for sealing against the liquid medium.
  • the contaminated liquid or a solid-liquid mixture is brought to sedimentation in a first container to such an extent that the solids form an at least largely liquid-tight stamp which prevents the liquid from escaping from the first container.
  • this cannot be achieved to a sufficient extent, particularly in the case of biological wastewater from agriculture, since there in the Usually only the pores between the grains of sand are clogged by biomass.
  • the action of at least one first vibrating device or vibrating device which is operated in a first operating stage with a frequency lower than 2000 Hz, preferably 50 to 1000 Hz, leads to a distribution of the grain sizes in the sedimented solids, so that there are smaller grains of sand in the pores lie between larger grains of sand.
  • the vibration creates a tightly packed and largely liquid-tight layer that seals the lower outlet of the container against liquid leakage.
  • the sedimented solid located in the transition area can now be caused to migrate, i.e. to migrate along the outlet channel or into the second container, where the solids are then removed or further processed, e.g. B. be washed.
  • the migration is carried out in such a way that the sealing effect of the sealing layer of the sedimented solids formed under the liquid level is retained, even if it moves downward in the container during the discharge.
  • the amplitude of the first vibration device for sedimentation or clarification is preferably higher than the amplitude of the second vibration device for compressing the solids.
  • the transition region is preferably arranged directly on the bottom of the first container, preferably even in a recessed bottom region of the container at the lowest point, so that the sedimented solids can be discharged completely via the transition region of the outlet channel or to the second container.
  • the discharge takes place only to the extent that the sealing plunger of the compressed sedimented solid layer below the liquid is retained, thereby ensuring that the transition area is sealed with respect to the liquid in the first container.
  • the liquid in the first container can be further processed or disposed of.
  • B. valves or valves and pumps would be necessary, which directly with the solid to be transported such.
  • B. Sand come into contact.
  • the vibration devices, in particular the second vibration device, which acts on the transition area can be in a solid connection to the transition area, for. B. on the outlet channel in the transition area so that the vibrations of the vibrating device are transmitted to the channel.
  • asymmetrical vibrations can also be generated, i.e. Vibrations in which the oscillation phases do not have a uniform sinusoid, but asymmetrical shapes such as B. sawtooth vibrations etc.
  • the discharge movement of the solids through the transition area can be excellently supported by the type of vibration.
  • the basis for this is the fact that the solids become fluid when exposed to a vibrating device and begin to flow in the manner of a viscous liquid.
  • the vibration device in the transition area can preferably be actuated automatically until the solids in the first container have dropped below a predetermined minimum level, which further ensures complete sealing of the transition area with solids.
  • a corresponding automatic control can, for. B. by means of threshold switches and a corresponding electrical control of the vibration device or vibration devices.
  • an outlet channel it preferably extends upward from the transition region and its height is preferably adjustable, so that its outlet region can be set below the liquid level in the first container.
  • the hydrostatic pressure of the liquid volume in the first container acts in a positive direction on the discharge movement of the solid through the outlet channel.
  • this process can be used in several subordinate process stages, e.g. B. in a downstream second container in which a solid wash is carried out and further corresponding washing or preparation processes in.
  • the appropriately prepared solid can act as a sealing material in the outlet area of the corresponding container and can be carried out by the action of a vibration device.
  • the transition area of an outlet channel can e.g. B. be designed as the lower inlet area of a gooseneck-shaped outlet channel or as a simple z. B. horizontal transition area to a second downstream container.
  • the outlet channel or the area between two containers can also be designed in the form of a labyrinth seal with alternately arranged upper and lower walls in order to achieve an even more secure liquid seal through the sedimented solids.
  • vibration devices or vibration devices can be provided for the sedimentation / compression as well as for the discharge movement of the solids, which perform both tasks.
  • a plurality of vibration units can also be provided for both or for individual of the two activities. If a first and a second vibrating device are used, the first vibrating device preferably operates at a lower frequency, for example up to 1000 Hz and the second with a higher frequency, for example above 1000 Hz. It is also conceivable to arrange a plurality of second vibrating devices one behind the other along the discharge path and a correspondingly cooperating control of the vibration devices to support the discharge movement.
  • the support of the sedimentation of the sand by vibration devices can be automated, z. B. by control using turbidity sensors or other detection devices that determine the solids content in the liquid.
  • the device according to the invention and the corresponding method can be used to pre-clarify the waste water.
  • FIG. 1 shows a basic circuit diagram to illustrate sedimentation support by means of a vibration device
  • FIG. 2 shows the sedimentation process in an arrangement according to the invention, comprising a sedimentation basin and a downstream treatment basin,
  • Fig. 3 shows an arrangement according to the invention with a height-adjustable outlet duct to illustrate the discharge of solids
  • Fig. 4 shows an arrangement according to the invention with a sedimentation basin and a processing basin, which are separated from each other by a labyrinth seal.
  • FIG. 1 shows an arrangement 10, comprising a first sedimentation basin 12 with an adjacent treatment basin 14, which are separated from one another by a vertical wall 16, but are connected to one another at the bottom in a transition region 18.
  • a solid-liquid mixture 20, for. B. introduced manure.
  • the solid 22 contained in the solid-liquid mixture or in the contaminated liquid sediments downward due to its greater density.
  • a vibration device 24 is provided, which can consist of several vibration units if the basin is dimensioned accordingly. By actuating the vibration device, as shown in the right partial image, the solids 22 migrate from the sedimentation basin 12 into the processing basin 14 and thereby completely cover the transitional area 18. Now the two basins 12, 14 are separated from one another by the sedimented solid.
  • the vibrating device 24 is now operated at a low frequency, the sedimentation is increased on the one hand and on the other hand one occurs strong compaction of the sedimented solids, so that the sediments below the liquid 20 compress to a largely liquid-tight stamp.
  • the liquid in the processing basin 14 can now be removed, for example pumped back into the settling basin 12 or disposed of or discharged for further processing, without the liquid 20 entering the second container 14 from the first container 12.
  • the sand can then be continuously removed from the processing basin 14 or processed by introducing an appropriate washing liquid or conditioning liquid.
  • the solid liquid mixture or contaminated liquid can be supplied continuously or in batches, in the same way as the solids discharge.
  • Figure 2 shows an arrangement which is optimized in terms of its geometry for the method.
  • An arrangement 30 is shown, consisting of a settling basin 32, followed by a processing basin 34, which are separated from one another by means of a wall 36 and are connected to one another in a transition area 38.
  • the arrangement differs from the arrangement from FIG. 1 in the design of the bottom area of the two basins.
  • the bottom 40 of the settling basin is inclined downwards towards the transition area 38, so that the transition area 38 is arranged at the lowest point of the settling basin.
  • the vibration device 42 By actuating the vibration device 42, the sedimented solid travels through the transition area 38 into the processing basin 34.
  • the liquid is removed from there, as shown in the right partial image, e.g. B.
  • FIG. 3 shows an arrangement 50 with a sedimentation basin 52 which has an outlet channel 54, the vertical longitudinal section of which has an S or gooseneck shape.
  • a first vibration device 62 is provided in the settling basin 52 to support the sedimentation and compaction of the sedimented solids. After actuation of the first vibration device, a largely liquid-impermeable layer 61 forms below the liquid level, which forms a kind of sealing stamp above the sedimented solids in front of a transition region 56 to the outlet channel 54.
  • the outlet channel 54 is connected to the settling basin 52 in the transition region 56 at the bottom.
  • the bottom 58 of the settling basin 52 drops down towards the transition region 56, so that the transition region 56 lies at the lowest point of the settling basin 56.
  • a second vibrating device 60 e.g. B. an eccentric disk device.
  • the height of the outlet channel 54 is adjustable, so that the outlet 63 of the outlet channel can be reduced from the height H above the liquid level in the settling basin 52 to the height h below the liquid level in the settling basin 52. If the second vibration device 60 is now switched on, the hydrostatic pressure of the liquid, with the aid of the mobilization of the solids by the vibration device 60, presses the solids through the gooseneck-shaped outlet channel.
  • the outlet channel can of course be a narrow channel, or a channel that extends in the depth of the device, i. H. extends across the entire width of the pelvis across the leaf plane.
  • the discharge may only take place for as long as the sealing stamp 61 formed by the compacted sediments is retained, otherwise the liquid will penetrate.
  • FIG. 4 shows a further arrangement 70, comprising a sedimentation basin 72 and a processing basin 74, which are connected to one another in a transition region 76.
  • the bottom 78 of the sedimentation basin 72 is formed so that it slopes downward to the transition region 76, so that the transition region 76 is arranged in the region of the junction 80 into the sedimentation basin at its lowest point.
  • the transition region 76 is designed as a labyrinth exposure with alternately arranged upper walls 82 and lower walls 84 which overlap by the height a in the region of their free ends.
  • first vibration devices can also be arranged in the settling tank 72 as well as second vibration devices in the transition area 76.
  • This arrangement provides a very good seal of the sedimentation basin 72 relative to the treatment basin 74, so that in the treatment processing basin 74 can already be a further processing of the settled solids 86 without check valves or gate valves would be provided between the two basins.
  • sedimentation and solids discharge from the sedimentation basin into the treatment basin can be carried out continuously or in batches.
  • the invention has been described very schematically and for example above. It goes without saying that the devices shown above can be electronically controlled in a conventional manner, with the switching on and off of the single or different vibrating devices being able to be controlled by threshold switches or optical switches which control the level of the deposited solids and / or the solid or Measure the contamination level of the liquid in the sedimentation tank. In the same way, it is possible to support or accelerate the transport process by appropriately controlling a plurality of vibration devices.
  • Each of the above technical features can be used individually or in the manner of several components or several sub-components, e.g. B. a vibration device with several vibration units can be used.
  • more than two containers can be connected to one another in the manner shown in FIGS. 1, 2 and 4. Different washing or processing measures for the solid can then be carried out in the different containers.
  • vibration devices of different types can be provided in large containers.

Abstract

Vorrichtung und Verfahren zur Abtrennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten oder aus Fest/Flüssig-Gemischen, unter Verwendung eines ersten Behälters (12,52) und eines Auslasskanals (54) und/oder zweiten Behälters (14), der in einem Übergangsbereich (18, 56) mit dem ersten Behälter verbunden ist. Die sedimentierten Feststoffe im ersten Behälter (12, 52), werden durch wenigstens eine auf die im ersten Behälter (12) befindliche Flüssigkeit einwirkende erste Vibrationseinrichtung (24) zu einer zumindest weitgehend flüssigkeitsdichten Lage (61) verdichtet werden, und die Feststoffe in dem Verbindungsbereich mittels wenigstens einer zweiten Vibrationseinrichtung (24, 60) in einen fliessfähigen Zustand versetzt und über den Übergangsbereich aus dem ersten Behälter soweit ausgetragen werden, dass die flüssigkeitsdichte Lage (61) erhalten bleibt, oder die sedimentierten Feststoffe im ersten Behälter (12) werden durch den Betrieb wenigstens einer auf die im ersten Behälter (12) befindliche Flüssigkeit (20) einwirkenden Vibrationseinrichtung (24, 60) in einer ersten Betriebsstufe mit einer geringen Frequenz im Bereich von weniger als 2000 Hz zu einer zumindest weitgehend flüssigkeitsdichten Lage (61) verdichtet werden, und die Feststoffe in dem Übergangsbereich mittels des Betriebs der Vibrationseinrichtung (24, 60) in einer zweiten Betriebsstufe mit einer höheren Frequenz mit mehr als 1000 Hz in einen fliessfähigen Zustand versetzt und über den Verbindungsbereich (18) aus dem ersten Behälter soweit ausgetragen werden, dass die Abdichtung des Verbindungsbereichs durch die flüssigkeitsdichte Lage (61) gewährleistet bleibt.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR TRENNUNG VON FESTSTOFFEN AUS FLÜSSIGKEITEN
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Trennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten bzw. zur Reinigung von Flüssigkeiten oder Festflüssiggemischen.
Bei der Fest-/Flüssigtrennung werden die Feststoffe, sofern sie schwerer als die Flüssigkeit sind, durch Sedimentieren am Boden abgesetzt. Der abgesetzte Feststoff wird dann mechanisch mit entsprechenden Schiebeeinrichtungen oder durch eine entsprechende Anordnung von Ventilen und Pumpen abgeführt und separat aufbereitet bzw. entsorgt. Der Nachteil dieser bekannten Einrichtungen besteht darin, dass ein gewisser apparativer Aufwand erforderlich ist, was mit entsprechenden Investitionskosten als auch Wartungskosten verbunden ist. Dies trifft vor allem in Fällen zu, in denen die Feststoffe durch Sand gebildet sind, da Sand bei jeglichen Apparaturen zu erhöhten Verschleißerscheinungen führt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Trennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten zu schaffen, die eine zuverlässige Trennung der Feststoffe ohne bemerkenswerten apparativen Aufwand ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst. Die Erfindung nutzt den Vorteil, dass Feststoffe, insbesondere Sand, durch Vibrationseinrichtungen sowohl zur Verdichtung als auch zur Migration in einem umgebenden Medium gebracht werden können. Die Erfindung berücksichtigt weiterhin den Effekt, dass Sand in Ein- und Ausgangsbereichen zur Abdichtung gegenüber dem Flüssigkeitsmedium verwendet werden kann.
Erfindungsgemäß wird die verschmutzte Flüssigkeit bzw. ein Feststoff-Flüssigkeitsgemisch in einem ersten Behälter soweit zur Sedimentation gebracht, dass die Feststoffe einen zumindest weitgehend flüssigkeitsdichten Stempel bilden, der die Flüssigkeit am Austritt aus dem ersten Behälter hindert. In einem reinen Absetzvorgang kann dies insbesondere bei biologischen Abwässern aus der Landwirtschaft nicht in ausreichendem Maße realisiert werden, da dort in der Regel nur die Poren zwischen den Sandkörnern durch Biomasse verstopft werden. Die Einwirkung wenigstens einer ersten Vibrationseinrichtung bzw. Vibrationseinrichtung, die ein einer ersten Betriebsstufe mit geringerer Frequenz kleiner als 2000 Hz, vorzugsweise 50 bis 1000 Hz betrieben wird, führt zu einer Verteilung der Korngrößen in den sedimentierten Feststoffen, so dass dort kleinere Sandkörner in den Poren zwischen größeren Sandkörnern liegen. Es wird somit durch die Vibration eine dicht gepackte und weitgehend flüssigkeitsdichte Schicht erzeugt, die den unteren Ausgang des Behälters gegen Flüssigkeitsaustritt abdichtet.
Durch Vorsehen einer vorzugsweise auf diesen Übergangsbereich wirkenden zweiten Vibrationseinrichtung bzw. den Betrieb einer Vibrationseinrichtung in einer zweiten Betriebsstufe mit einer höheren Frequenz mit mehr als 200 Hz, vorzugsweise mehr als 1000 Hz kann nun der im Übergangsbereich befindliche sedimentierte Feststoff zur Migration gebracht werden, d.h. dazu, den Auslasskanal entlang zu wandern bzw. in den zweiten Behälter hineinzuwandern, wo die Feststoffe dann entnommen bzw. weiter aufbereitet, z. B. gewaschen werden. Erfindungsgemäß wird die Migration derart betrieben, dass die Dichtwirkung der unter dem Flüssigkeitsspiegel gebildeten Dichtlage der sedimentierten Feststoffe erhalten bleibt, auch wenn sich diese im Laufe des Austrags im Behälter nach unten verlagert. Die Amplitude der ersten Vibrationseinrichtung zum Sedimentieren bzw. Klären ist vorzugsweise höher als die Amplitude der zweiten Vibrationseinrichtung zum Verdichten der Feststoffe.
Dies erlaubt einen Feststoffaustrag und damit eine Feststoff/Flüssig-Trennung ohne das Vorsehen weiterer apparativer Elemente, wie Schieber und/oder Ventile, die gerade für diesen Zweck sehr verschleißanfällig sind. Die erfindungsgemäße Anlage ist somit günstiger in der Anschaffung als auch in der Wartung als derartige herkömmliche Anlagen.
Der Übergangsbereich ist vorzugsweise direkt am Boden des ersten Behälters, vorzugsweise sogar in einem vertieften Bodenbereich des Behälters am tiefsten Punkt angeordnet, so dass die sedimentierten Feststoffe vollständig über den Übergangsbereich des Auslasskanals bzw. zum zweiten Behälter ausgetragen werden können. Der Austrag erfolgt jedoch nur soweit, dass der Dichtstempel der verdichteten sedimentierten Feststofflage unterhalb der Flüssigkeit erhalten bleibt, wodurch eine Abdichtung des Übergangsbereichs bezüglich der im ersten Behälter befindlichen Flüssigkeit sichergestellt wird. Die im ersten Behälter befindliche Flüssigkeit kann nach einer entsprechenden Sedimentierung weiter aufbereitet bzw. entsorgt werden.
Auf diese Weise lassen sich z. B. landwirtschaftliche Abwässer wie Gülle und Jauche, jedoch auch feststoffbeladene Abwässer aller Art relativ problemlos von ihren Feststoffen reinigen, ohne dass der Einsatz von Vorrichtungen wie z. B. Schiebern oder Ventilen und Pumpen notwendig wäre, die direkt mit dem zu transportierenden Feststoff wie z. B. Sand in Berührung kommen. Die Vibrationseinrichtungen, insbesondere die zweite Vibrationseinrichtung, die auf den Übergangsbereich einwirkt, kann in einer Festkörperverbindung zum Übergangsbereich, z. B. an dem Auslasskanal im Übergangsbereich fest montiert sein, so dass die Schwingungen der Vibrationseinrichtung auf den Kanal übertragen werden.
Durch Auswahl einer geeigneten Vibrationseinrichtung können auch asymmetrische Vibrationen erzeugt werden, d.h. Vibrationen, bei denen die Schwingphasen keinen gleichmäßigen Sinusverlauf aufweisen, sondern asymmetrische Formen wie z. B. Sägezahnschwingungen etc. Auf diese Weise lässt sich die Austragsbewegung der Feststoffe durch den Übergangsbereich in hervorragender Weise durch den Schwingungstyp unterstützen. Grundlage hierfür ist die Tatsache, dass die Feststoffe bei Einwirkung einer Vibrationseinrichtung fließfähig werden und in Art einer viskosen Flüssigkeit zu fließen anfangen. Wenn somit die Feststoffe im ersten Behälter einen gewissen Pegel erreicht haben, kann automatisch vorzugsweise die Vibrationsseinrichtung im Übergangsbereich betätigt werden, so lange bis die Feststoffe im ersten Behälter unter einen festgelegten Minimalpegel abgesunken sind, der weiterhin eine vollständige Abdichtung des Übergangsbereiches mit Feststoffen sicherstellt. Eine entsprechende automatische Steuerung lässt sich z. B. mittels Schwellwertschaltern und einer entsprechenden elektrischen Steuerung der Vibrationseinrichtung bzw. Vibrationseinrichtungen realisieren.
Im Falle eines Auslasskanals erstreckt sich dieser vorzugsweise von dem Übergangsbereich nach oben und ist in seiner Höhe vorzugsweise einstellbar, so dass sein Auslassbereich unter den Flüssigkeitsspiegel im ersten Behälter eingestellt werden kann. Auf diese Weise wirkt der hydrostatische Druck des Flüssigkeitsvolumens im ersten Behälter in positiver Richtung auf die Austragsbewegung des Feststoffes durch den Auslasskanal. Selbstverständlich lässt sich dieses Verfahren in mehreren nachgeordneten Verfahrensstufen nutzen, z. B. in einem nachgeordneten zweiten Behälter, in dem eine Feststoffwäsche durchgeführt wird und weiteren entsprechenden Wasch- oder Aufbereitungsprozessen in. In jedem dieser Behälter kann der entsprechend aufbereitete Feststoff als Abdichtmaterial im Auslassbereich des entsprechenden Behälters fungieren und durch Einwirken einer Vibrationseinrichtung zum Austrag gebracht werden.
Der Übergangsbereich eines Auslasskanals kann z. B. als unterer Einlaufbereich eines schwa- nenhalsförmigen Auslasskanals ausgebildet sein oder als einfacher z. B. horizontaler Übergangsbereich zu einem zweiten nachgeordneten Behälter. Vorzugsweise kann der Auslasskanal oder der Bereich zwischen zwei Behältern auch in Form einer Labyrinthdichtung mit alternierend angeordneten oberen und unteren Wänden ausgebildet sein, um eine noch sicherere -Flüssigkeitsabdichtung durch die sedimentierten Feststoffe zu realisieren.
Selbstverständlich können sowohl für die Sedimentiemng/Verdichtung als auch für die Austragsbewegung der Feststoffe gemeinsame oder separate Vibrationseinrichtungen oder Vibrationseinrichtungen vorgesehen sein, die beide Aufgaben wahrnehmen. Statt einer Vibrationseinrichtung können für beide oder für einzelne der beiden Tätigkeiten auch mehrere Vibrationseinheiten vorgesehen sein. Im Falle der Verwendung einer ersten und einer zweiten Vibrationseinrichtung arbeitet vorzugsweise die erste Vibrationseinrichtung mit einer niedrigeren Frequenz, etwa bis 1000 Hz und die zweite mit einer höheren Frequenz, etwa ab 1000 Hz. Vorstellbar ist auch eine Anordnung mehrerer zweiter Vibrationseinrichtungen hintereinander entlang der Austragsstrecke und einer entsprechend zusammenwirkenden Steuerung der Vibrationseinrichtungen zur Unterstützung der Austragsbewegung.
Auch die Unterstützung der Sedimentation des Sandes durch Vibrationseinrichtungen kann automatisiert erfolgen, z. B. durch Steuerung mittels Trübungssensoren oder anderer Detekti- onseinrichtungen, die den Feststoffgehalt in der Flüssigkeit bestimmen.
Selbstverständlich lassen sich mit dem Verfahren nicht nur reine Feststoffe, sondern auch viskose Stoffe z. B. zähflüssige Emulsionen, Tone, Lehme etc. separieren und austragen, in gleicher Weise wie andere viskose Stoffe wie z. B. Gele oder hochviskosere Stoffe, die jedoch ein größeres Gewicht als das umgebende Flüssigkeitsmedium haben. Insbesondere im landwirtschaftlichen Bereich lässt sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem korrespondierenden Verfahren eine Vorklärung der Abwässer durchführen.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der schematischen Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild zur Darstellung der Sedimentationsunterstützung mittels einer Vibrationseinrichtung,
Fig. 2 eine Darstellung des Sedimentationsvorgangs in einer erfindungsgemäßen Anordnung, umfassend ein Absetzbecken und ein nachgeordnetes Aufbereitungsbecken,
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Anordnung mit höhenverstellbarem Auslasskanal zur Veranschaulichung des Feststoffaustrags, und
Fig. 4 eine erfindungsgemäße Anordnung mit einem Absetzbecken und einem Aufbereitungsbecken, die durch eine Labyrinthdichtung voneinander getrennt sind.
Figur 1 zeigt eine Anordnung 10, umfassend ein erstes Absetzbecken 12 mit einem daneben liegenden Aufbereitungsbecken 14, die durch eine senkrechte Wand 16 voneinander getrennt sind, jedoch am Boden in einem Übergangsbereich 18 miteinander verbunden sind.
In das Absetzbecken 12 wird ein Feststoff-Flüssigkeitsgemisch 20, z. B. Gülle eingebracht. Der in dem Feststoff-Flüssigkeitsgemisch oder in dem verunreinigten Flüssigkeit enthaltende Feststoff 22 sedimentiert aufgrund seiner größeren Dichte nach unten. Im Bereich dieser abgesetzten Feststoffe 22 wird eine Vibrationseinrichtung 24 vorgesehen, die bei einer entsprechenden Dimensionierung des Beckens aus mehreren Vibrationseinheiten bestehen kann. Durch Betätigung der Vibrationseinrichtung, wie es im rechten Teilbild dargestellt ist, wandern die Feststoffe 22 von dem Absetzbecken 12 in das Auf bereitungsbecken 14 und überdecken dabei den Ü- bergangsbereich 18 vollständig. Nun sind die beiden Becken 12, 14 durch den sedimentierten Feststoff voneinander getrennt. Wenn die Vibrationseinrichtung 24 nun mit einer geringen Frequenz betrieben wird, wird zum einen die Sedimentation verstärkt und zum anderen tritt eine starke Verdichtung der sedimentierten Feststoffe ein, so dass die Sedimente unterhalb der Flüssigkeit 20 zu einem weitgehend flüssigkeitsdichten Stempel verdichten. Die im Aufbereitungsbecken 14 befindliche Flüssigkeit kann nun entfernt, z.B. in das Absetzbecken 12 zurückgepumpt oder entsorgt bzw. zur weiteren Aufbereitung abgeführt werden, ohne dass die Flüssigkeit 20 aus dem ersten Behälter 12 in den zweiten Behälter 14 eintritt. Aus dem Aufbereitungsbecken 14 kann dann der Sand kontinuierlich entnommen oder durch Einbringung einer entsprechenden Waschflüssigkeit oder Konditionierungsflüssigkeit aufbereitet werden.
Die Zufuhr an Festflüssiggemisch bzw. verunreinigter Flüssigkeit kann kontinuierlich oder chargenweise erfolgen, in gleicher Weise wie der Feststoffaustrag.
Figur 2 zeigt eine Anordnung, die hinsichtlich ihrer Geometrie für das Verfahren optimiert ist.
Dargestellt ist eine Anordnung 30, bestehend aus einem Absetzbecken 32, gefolgt von einem Aufbereitungsbecken 34, die mittels einer Wand 36 voneinander getrennt und in einem Übergangsbereich 38 miteinander verbunden sind. Die Anordnung unterscheidet sich von der Anordnung aus Figur 1 in der Ausbildung des Bodenbereiches der beiden Becken. So ist der Boden 40 des Absetzbeckens zum Übergangsbereich 38 schräg nach unten geneigt, so dass der Übergangsbereich 38 am tiefsten Punkt des Absetzbeckens angeordnet ist. Durch eine Betätigung der Vibrationseinrichtung 42 wandert der sedimentierte Feststoff durch den Übergangsbereich 38 in das Aufbereitungsbecken 34. Wenn dort die Flüssigkeit, wie es im rechten Teilbild dargestellt ist, entnommen wird, z. B. durch Abführen oder Zurückpumpen in das Absetzbecken 32, kann der Feststoff aufgrund der Vibrationseinrichtung und unterstützt durch den hydrostatischen Druck des Flüssigkeitsspiegels im Absetzbecken nahezu vollständig ausgetragen werden. Der Austrag sollte jedoch immer nur soweit erfolgen, dass der Übergangsbereich, d.h. der Abstand zwischen der Trennwand 36 und dem Boden 40 immer vollständig mit Feststoff zugesetzt ist. Hierdurch wird die physikalische Abtrennung zwischen Absetzbecken 32 und Aufbereitungsbecken bzw. Entnahmebecken 34 realisiert, ohne dass es irgendwelcher Komponenten wie Ventile oder Schieber bedarf. Anstelle einer Pumpe und Ventilen oder Schieber wird allein die Fluidisierung der Feststoffe aufgrund der Vibrationseinrichtung 42 und der hydrostatische Druck im Absetzbecken 32 aufgrund des über den Feststoffen angeordneten Flüssigkeitsvolumens genützt. Figur 3 zeigt eine Anordnung 50 mit einem Absetzbecken 52, das einen Auslasskanal 54 aufweist, dessen vertikaler Längsschnitt eine S- oder Schwanenhals-Form aufweist. In dem Absetzbecken 52 ist eine erste Vibrationseinrichtung 62 zur Unterstützung der Sedimentation und Verdichtung der sedimentierten Feststoffe vorgesehen. Nach Betätigung der ersten Vibrationseinrichtung bildet sich unter dem Flüssigkeitsspiegel eine weitgehend flüssigkeitsundurchlässige Lage 61 aus, die eine Art Dichtstempel oberhalb der sedimentierten Feststoffe vor einem Übergangsbereich 56 zum Auslaßkanal 54 bildet.
Der Auslasskanal 54 ist unten im Übergangsbereich 56 mit dem Absetzbecken 52 verbunden. Der Boden 58 des Absetzbeckens 52 fällt zum Übergangsbereich 56 nach unten hin ab, so dass der Übergangsbereich 56 an der tiefsten Stelle des Absetzbeckens 56 liegt. Unter dem Übergangsbereich ist, fest verbunden mit dem Auslasskanal 54, eine zweite Vibrationseinrichtung 60, z. B. eine Exzenterscheibeneinrichtung, angeordnet. Die Höhe des Auslasskanals 54 ist verstellbar, so dass sich der Auslass 63 des Auslasskanals von der Höhe H oberhalb des -Flüssigkeitsspiegels im Absetzbecken 52 auf die Höhe h unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Absetzbecken 52 reduzieren lässt. Schaltet man nun die zweite Vibrationseinrichtung 60 ein, so drückt der hydrostatische Druck der Flüssigkeit unter Unterstützung der Mobilisierung der Feststoffe durch die Vibrationseinrichtung 60 die Feststoffe durch den schwanenhalsförmigen Auslasskanal. Der Auslasskanal kann selbstverständlich ein schmaler Kanal sein, oder ein Kanal, der sich in der Tiefe der Vorrichtung, d. h. quer zur Blattebene über die gesamte Breite des Beckens erstreckt. Der Austrag darf nur solange erfolgen, dass der durch die verdichteten Sedimente gebildete Dichtstempel 61 erhalten bleibt, da sonst die Flüssigkeit durchschlägt.
Figur 4 zeigt eine weitere Anordnung 70, umfassend ein Absetzbecken 72 und ein Aufbereitungsbecken 74, die in einem Übergangsbereich 76 miteinander verbunden sind. Der Boden 78 des Absetzbeckens 72 ist zu dem Übergangsbereich 76 nach unten abfallend ausgebildet, so dass der Übergangsbereich 76 im Bereich der Einmündung 80 in das Absetzbecken an dessen tiefsten Punkt angeordnet ist. Der Übergangsbereich 76 ist als Labyrinthelichtung mit alternierend angeordneten oberen Wänden 82 und unteren Wänden 84 ausgebildet, die sich im Bereich ihrer freien Enden um die Höhe a überlappen. Für einen wirksamen Feststoffaustrag können auch hier erste Vibrationseinrichtungen im Absetzbecken 72 als auch zweite Vibrationseinrichtungen im Übergangsbereich 76 angeordnet sein. Diese Anordnung bewirkt eine sehr gute Abdichtung des Absetzbeckens 72 relativ zum Aufbereitungsbecken 74, so dass im Aufberei- tungsbecken 74 bereits eine weitere Aufbereitung der abgesetzten Feststoffe 86 erfolgen kann, ohne dass Sperrventile oder Sperrschieber zwischen den beiden Becken vorgesehen wären. Auch hier lässt sich die Sedimentation und der Feststoffaustrag vom Absetzbecken in das Aufbereitungsbecken kontinuierlich oder chargenweise durchführen.
Die Erfindung wurde oben sehr schematisch und beispielsweise beschrieben. Es ist selbstverständlich, dass die oben gezeigten Vorrichtungen in gängiger Weise elektronisch gesteuert werden können, wobei das Ein- und Ausschalten der einzigen oder unterschiedlicher Vibrationseinrichtungen durch Schwellwertschalter oder optische Schalter gesteuert werden kann, die den Pegel der abgesetzten Feststoffe und/oder den Feststoff bzw. Verschmutzungsgehalt der Flüssigkeit in dem Absetzbecken messen. In gleicher Weise ist es möglich, durch eine entsprechende Ansteuerung mehrerer Vibrationseinrichtungen den Transportvorgang zu unterstützen bzw. zu beschleunigen. Jede einzelne der oben genannten technischen Merkmale können einzeln oder in der Art mehrerer Komponenten oder mehrerer Teilkomponenten, z. B. eine Vibrationseinrichtung mit mehreren Vibrationseinheiten, verwendet werden. Ebenso können mehr als zwei Behälter in der Weise miteinander verbunden sein, wie es in den Figuren 1, 2 und 4 gezeigt ist. In den unterschiedlichen Behältern können dann unterschiedliche Wasch- oder Auf- bereitungsmaßnahmen für den Feststoff durchgeführt werden.
In gleicher Weise ist es möglich, durch die Steuerung der Schwingfrequenz der unterschiedlichen Vibrationseinrichtungen gezielter die Sedimentation/Verdichtung oder die Wanderung d.h. den Austrag der Feststoffe zu unterstützen. Auch kann Sedimentation und Austrag durch eine Vibrationseinrichtung erfolgen.
In großen Behältern können entsprechend viele Vibrationseinrichtungen der unterschiedlichen Typen vorgesehen werden. Es ist dort jedoch auch möglich, den Effekt der Vibrationseinrichtungen lokal auf den Bereich des Feststoffaustrags zu begrenzen, so dass die erfinderische Fest/Flüssig-Trennung auch in großen Anlagen mit einem geringen apparativen Aufwand realisiert werden kann.

Claims

Ansprüche:
1. Vorrichtung zur Trennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten bzw. zur Reinigung von Flüssigkeiten, umfassend wenigstens einen ersten Behälter (12, 52) zur Aufnahme eines Fest- Flüssig-Gemischs (20) bzw. einer verunreinigten Flüssigkeit, wenigstens einen Auslasskanal (54) und/oder zweiten Behälter (14), der/die in einem Übergangsbereich mit dem ersten Behälter verbunden ist/sind, enthaltend entweder wenigstens eine erste Vibrationseinrichtung, die auf die im ersten Behälter befindliche Flüssigkeit einwirkt um hierdurch eine Sedimentation hervorzurufen/zu beschleunigen und die sedimentierten Feststoffe zu einer zumindest weitgehend flüssigkeitsdichten Lage zu verdichten, und wenigstens eine zweite Vibrationseinrichtung, die vorzugsweise auf den unteren Bereich des ersten Behälters und/oder den Übergangsbereich (18, 56) zum Auslasskanal bzw. zweiten Behälter und/oder auf den Auslasskanal bzw. zweiten Behälter einwirkt, um zumindest die vor dem Übergangsbereich befindlichen sedimentierten Feststoffe für einen Feststoffaustrag aus dem ersten Behälter zu mobilisieren, oder wenigstens eine Vibrationseinrichtung (24), die zumindest auf den ersten Behälter (12) und/oder die darin befindliche Flüssigkeit einwirkt und die mit unterschiedlichen Frequenzen betreibbar ist, welche Vibrationseinrichtung wenigstens eine erste Betriebsstufe aufweist, die mit einer geringen Frequenz von weniger als 2000 Hz arbeitet, um eine Feststoffsedimentation in dem ersten Behälter einzuleiten/zu beschleunigen bis eine zumindest weitgehend flüssigkeitsundurchlässige Abdichtung durch die Feststoffe erzielt wird, und dass die Vibrationseinrichtung wenigstens eine zweite Betriebsstufe aufweist, die mit einer höheren Frequenz von mehr als 1000 Hz arbeitet, um den Feststoffaustrag aus dem ersten Behälter zu bewirken.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuerung zur Betätigung der Vibrationseinrichtung in Abhängigkeit vom Füllstand des Gemischs und/oder des Feststoffs in dem ersten Behälter und/oder in dem Auslasskanal bzw. zweiten Behälter oder in Abhängigkeit von der Trübung bzw. dem Feststoffgehalt im ersten Behälter.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlaufhöhe (h, H) des Auslasskanals (54) einstellbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vibrationseinrichtung (60) eine asymmetrische Vibration auf den Auslasskanal (54) ausübt.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Übergangsbereich (56) eine Labyrinthdichtungsanordnung angeordnet ist, die alternierend von oben und unten in den Fließraum ragende Wände aufweist, die sich vorzugsweise an ihrem freien Ende überlappen.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (40, 58) des ersten Behälters zum Auslasskanal hin nach unten vertieft ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Vibrationseinrichtung (62) im ersten Behälter (52) und eine zweite Vibrationseinrichtung (60) im Übergangsbereich (56) angeordnet ist.
8. Verfahren zur Abtrennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten oder aus Fest/Flüssig- Gemischen, unter Verwendung eines ersten Behälters (12,52) und eines Auslasskanals (54) und/oder zweiten Behälters (14), der/die in einem Übergangsbereich (18, 56) mit dem ersten Behälter verbunden ist/sind, und unter Verwendung wenigstens einer Vibrationseinrichtung (60) zur Unterstützung der Sedimentierung der Feststoffe aus der Flüssigkeit bzw. dem Gemisch, dadurch gekennzeichnet, dass entweder die im ersten Behälter sedimentierten Feststoffe durch wenigstens eine auf den ersten Behälter und/oder auf die im ersten Behälter befindliche Flüssigkeit einwirkende erste Vibrationseinrichtung zu einer zumindest weitgehend flüssigkeitsdichten Lage (61) verdichtet werden, und die Feststoffe zumindest in dem Übergangsbereich mittels wenigstens einer zweiten Vibrationseinrichtung (24, 60) in einen fließfähigen Zustand versetzt und über den Übergangsbereich aus dem ersten Behälter soweit ausgetragen werden, dass die flüssigkeitsdichte Lage (61) erhalten bleibt, oder die im ersten Behälter sedimentierten Feststoffe durch den Betrieb wenigstens einer auf den ersten Behälter und/oder auf die im ersten Behälter befindliche Flüssigkeit einwirkenden Vibrationseinrichtung in einer ersten Betriebsstufe mit einer geringen Frequenz im Bereich von weniger als 2000 Hz zu einer zumindest weitgehend flüssigkeitsdichten Lage (61) verdichtet werden, und die Feststoffe zumindest in dem Übergangsbereich mittels des Betriebs der Vibrationseinrich- tung (24, 60) in einer zweiten Betriebsstufe mit einer höheren Frequenz mit mehr als 1000 Hz in einen fließfähigen Zustand versetzt und über den Übergangsbereich aus dem ersten Behälter soweit ausgetragen werden, dass die flüssigkeitsdichte Lage (61) erhalten bleibt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die Austragsschwingung eine Schwingung mit einem asymmetrische Verlauf der Schwingungskurve verwendet wird, wobei der asymmetrische Schwingungsteil entlang der Austragsstrecke wirkt.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vibrationseinrichtung mit einer geringeren Frequenz betrieben wird als die zweite Vibrationseinrichtung.
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