WO2020007978A1 - Verfahren und anordnung zur fest-flüssig-trennung von suspensionen, insbesondere von klärschlamm unter zugabe von flockungsmitteln - Google Patents

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sewage sludge
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flocculants
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Jochen Gaßmann
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Bma Braunschweigische Maschinenbauanstalt Ag
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Definitions

  • the invention relates to a method for solid-liquid separation of suspensions, in particular sewage sludge with the addition of flocculants and / or flocculants, in the case of a sensor the suspension, especially the sewage sludge, is considered.
  • the invention also relates to an arrangement for the solid-liquid separation of suspensions, in particular sewage sludge, with the addition of flocculants and / or flocculation aids, with a sensor that looks at the suspension, in particular the sewage sludge.
  • a large number of wastewater treatment plants are in use in both the municipal and industrial sectors. When operating such
  • Sewage treatment plants are produced in large quantities of sewage sludge.
  • Sewage sludge consists of organic and inorganic components, which can be solid and dissolved components in very different proportions.
  • the sewage sludge is created from wastewater constituents and also as a result of additional reactions in an excess biomass in the wastewater treatment plants.
  • the sewage sludge is usually in the form of a suspension containing particles and colloids.
  • the sewage sludge must be disposed of in a suitable form in the wastewater treatment plant. Agricultural or thermal recycling, and in some cases landfilling - depending on the region or country - can be considered. It makes sense to reduce the volume of the sewage sludge beforehand. For this purpose, a solid-liquid separation of the sewage sludge is carried out.
  • liquids other than water can also be separated to reduce the volume, but in practice the water content is the most important.
  • This solid-liquid separation or, in particular, dewatering takes place in order to be able to further treat the highest possible proportion of the water contained separately from the solid constituents in one of the above-mentioned or other ways, in particular, therefore, to utilize this highest possible proportion of water or to be able to dispose of.
  • Filtration or centrifugation and other mechanical dewatering processes can be considered for such a solid-liquid separation or dewatering. These mechanical processes are consistently much more effective and cost-effective than treating the remaining constituents of the sewage sludge in a different way.
  • the aim is therefore to optimize these mechanical dewatering processes in order to obtain a more economical and environmentally friendly disposal of the sewage sludge from the wastewater treatment plants.
  • the flocculants do not change the fact that the properties of the sewage sludge are subject to very large fluctuations not only from plant to plant, but also depending on the season and time of day, since they depend on many influencing factors.
  • the sewage sludge in wastewater treatment plants is Of course, it is also influenced by the properties of the wastewater that is supplied and treated, which dictate the proportion of organic dry matter.
  • the material properties also influence the charge potential, the surface properties, the proportion of fine particles and other influencing factors.
  • This concentration factor can now be used to determine a target concentration for the dewatered sewage sludge, and it becomes possible to regulate the need-based flocculant addition practically online.
  • the aim is to be able to control the amount of added flocculant as optimally as possible, in order to optimize the dewaterability of the sewage sludge to be treated, if possible, by choosing the flocculant itself.
  • a further device for determining the properties of sludge-like materials and a sludge treatment method are known.
  • a process is used for the treatment of industrial wastewater and sewage sludge, which works with two flocculants, which do this in two different stages clarifying sludge can be added.
  • the process works as a two-step process in which a cationic flocculant is added in the first step and an anionic in the second step.
  • the two-stage flocculation therefore takes place with oppositely charged flocculants and is based on the attraction of the oppositely charged macromolecules or polymers.
  • a degree of flocculation and a floc resistance can be determined by measuring the viscosity.
  • a measuring device is used that detects the change in viscosity of the measured sludge. Such a measuring device cannot perform more detailed measurements or examinations.
  • the amounts of the polymers added can be regulated in the two stages, in order at least to strive for an improvement in the results also for the dewatering process.
  • the degree of flocculation and the floc resistance are determined in DE 696 04 348 T2 and EP 0 754 941 B1 above a certain particle level. This takes place after the flocculation and the flocculation process, which are then evaluated accordingly. The values after completion can then be used to regulate the quantities added.
  • the object of the invention is therefore to further improve a generic method and a generic arrangement in this form.
  • This object is achieved according to the invention in a generic method by adding flocculants and / or flocculants in a first mixing step in a first process step until the formation of first flocs is determined by the sensor, that the addition of the flocculant and / or Flocculant is then interrupted, so that the suspension, in particular the sewage sludge, has a defined state at this moment, namely that it has just first flakes, that the suspension, in particular the sewage sludge, is now fed to a further mixing stage, in this further mixing stage the same or another flocculant or flocculant in an amount is added, which is predetermined and, based on the defined state of the suspension, in particular the sewage sludge, brings about a desired proportion of flakes in the suspension, in particular the sewage sludge, and that the resulting mixture is then fed directly or indirectly to a dewatering unit.
  • the object is achieved by means of the invention in that a first mixing stage is provided, in which the addition of flocculants and / or flocculants takes place in a first process step until the formation of first flocs by means of the sensor is determined that the addition of the flocculant and / or of the flocculant is then interrupted so that the suspension, in particular the sewage sludge, has a defined state at this moment, namely the first flakes, that a further mixing stage is provided, into which the suspension, in particular the sewage sludge, is supplied that in this further mixing stage the same or a different flocculant or flocculant is added in an amount which is predetermined and, based on the defined state of the suspension, in particular the sewage sludge, a desired proportion of flakes in the suspension, in particular which brings the sewage sludge, and that the resulting mixture is then directly or indirectly led to a drainage.
  • the invention is primarily an improvement in processes that target sewage sludge dewatering. However, the invention can also be applied to other processes which work with the addition of flocculants and / or flocculants and include flocculation processes for suspension flocculation. In addition to sewage sludge, it can also be sediment sludge, other types of sludge or completely other processes in which solid-liquid separation processes are to be carried out with the addition of flocculants and / or flocculants.
  • the advantages of the invention are not only that the costs for the procurement of flocculants and / or flocculants are reduced, but also that too much added flocculants and / or flocculants do not have to be withdrawn from the process in another form or in turn increase the total amount of waste water to be disposed of with ingredients.
  • the optimal determination and addition of the amounts of flocculants and / or flocculants also optimizes the solid-liquid separation process itself, with the corresponding positive consequences.
  • the invention advantageously uses a closer look at the process of the actual floc formation. If you look at the beginning of the addition of a flocculant and / or flocculant in the sewage sludge with a mixer, no flocs form for a certain period of time, because the few flocculants added up to that point do not yet have enough of the effect of the attraction properties of the different polymers let be.
  • floc formation occurs relatively spontaneously.
  • This formation of flakes is conventionally not continuous and continuous, but instead runs up and down in a multiply jagged form in known processes.
  • the reason for this is that when the flocculant and / or flocculant is mixed into the sewage sludge, the tendency to form flakes initially increases, but at the same time there is an effect from the formation of the first flocs that the flocculant is mixed in and / or Flocculants used mixers crushed or crushed the flakes just formed.
  • flocculation tends to increase, albeit ineffectively and not in proportion to the amount of flocculant and / or flocculant used.
  • no flakes can be broken, as none have yet formed.
  • the number and size of the flakes continue to increase as the flocculant and / or flocculant is added.
  • more flakes are broken up by the action of the mixer than can be formed again.
  • the influence of the mixer is no longer positive from a certain amount of flakes and even leads to the size of the flakes decreasing again from this point on.
  • the inventive idea divides the method into two fundamentally separate steps, unlike previously handled.
  • the first process step initially works as usual by adding a flocculant and / or flocculant to the sewage sludge and observing the reaction.
  • the amount of flocculant and / or flocculant added is deliberately kept relatively low.
  • the sewage sludge with the added agents and the mixer used is observed with a camera.
  • the size or shape of the flakes or a frequency distribution are not observed, but instead the moment at which the first flakes are formed.
  • a completely different form of sensor can be used for this, since only this moment should be precisely determined, no other quantitative values are relevant. An image analytical measurement of this sensor is preferred. The moment the first flakes are observed, the further supply of the flocculant and / or flocculant is there Stopped or during continuous processes, the supply of flocculants and / or flocculants does not increase any further.
  • the point in time is a physically very easy to record and describe moment in which the suspension or the sewage sludge are in a precisely defined state.
  • a second mixer is provided here and supplies a further amount of flocculants and / or flocculants.
  • this amount is constant and takes into account the fact that the amount of sewage sludge supplied to this second process section has a very defined state with the flocculant already added and thus contained therein.
  • this second process step exactly the amount of flocculant is added which leads from the state of the first floc just created to an intended state of a certain maximum proportion of floc in the sewage sludge and the additives.
  • This procedure is advantageous, for example, if a centrifuge decanter is used in the second process step.
  • the mixing energy can be used based on the rotational acceleration of the sludge.
  • the invention leads to a particularly advantageous improvement in the separation properties of the flocked particles during sedimentation, filtration and centrifugation compared to the conventional one-stage procedure.
  • the amount of flocculants and / or flocculants used also drops drastically. Specifically, for example, there are also increased sedimentation rates with improved degrees of thickening with a higher dry matter in the thickened sludge, with an increased filtration rate with higher levels of dry matter in dewatered or thickened sludge levels and with an increased shear strength of the flakes formed with an increased solids content (determined by means of the dry matter) ) in the dewatered or thickened sludge during centrifugation.
  • the targeted control of the amount of added polymer, that is to say of added flocculants and / or flocculants, in the first process section with the first metering and first mixing stage is also particularly advantageous.
  • This targeted control leads to a dose that can be called a minimum dose can denote and which also marks the beginning of the flocculation, which is used for its determination.
  • a mixing stage is used and a flocculant and / or flocculant is added.
  • a macromolecule or polymer charged to the first flocculant is used as the second flocculant.
  • the choice of a second flocculant charged in the same way as the first flocculant has the advantage that a particularly precise treatment of the sewage sludge and a particularly precise determination of the point in time at which flocculation begins are possible, with the resulting advantages in the further course of the process.
  • the method according to the invention is particularly advantageous for process control in the event of operational fluctuations in the properties of the sewage sludge to be treated.
  • the amount of flocculants and / or flocculants can be automatically adapted to the start of the flocculation actually occurring in the sewage sludge.
  • Such a dual flocculation can also be improved in the invention, but in particular it is also possible to carry out a double flocculation with the same flocculant or else to add macromolecules or polymers of the same charge twice. This was previously completely unknown and is only conceivable in connection with the invention.
  • the laws of flocculation with oppositely charged polymers are completely different from flocculation with equally charged polymers or identical polymers and accordingly require other measurement methods for automation of the flocculation process.
  • the invention it is precisely determined what amount of flocculant has to be added in the first stage so that an overall improvement in drainage can be achieved. For this purpose, the focus is placed on the point at which flocculation begins, which is described in DE 696 04 348 T2 and the other state of the art Technology never played a role and was previously completely unknown. If too much or too little polymer is added in the first stage compared to the value determined according to the invention, the optimal improvement in dewaterability is also not achieved.
  • Avoiding flocculation in the first stage is also important when adding twice, whereas in the case of two-stage flocculation with oppositely charged polymers or macromolecules, optimal flocculation is also sought in the first stage.
  • the process according to the invention can be carried out both in an overall continuous process as well as in a batch process Process management can be used with success. It is therefore possible, in a batch-wise operation, to add sewage sludge batchwise to a plant in which a certain amount of a sewage sludge to be treated or another suspension is completely treated in a plant before a further amount is then added to the same Facility is treated.
  • FIG. 1 shows a first alternative of a method according to the invention
  • Figure 2 shows a second alternative of an inventive
  • FIG. 3 shows a comparison of a one-off and a two-up
  • the method according to the invention is used for the treatment of sewage sludge K by means of flocculants F1 and / or F2.
  • sewage sludge K is fed to a mixer or a mixing stage M1 in the form of a suspension with a considerable water content.
  • a flocculant F1 for example a polymer, is also fed to the mixing stage M1.
  • a sensor S1 is connected to this mixing stage M1, which preferably works image analysis and for this purpose has a camera.
  • the sensor S1 observes whether flocculant F1 already produces flocs in the suspension from the sewage sludge K in the mixing stage M1 or whether this is not yet the case.
  • the sensor S1 therefore does not or does not necessarily carry out any more detailed investigations of the type of flakes. The only thing that matters is whether the existence of flakes can already be affirmed.
  • the sensor S1 stops the further addition of flocculant F1 to the mixing stage M1 and / or reports this to a control device (not shown) which for the next batch or the next sections of a continuously supplied amount of sewage sludge K. regulates the dosage and amount of the flocculant F1 supplied.
  • a control device not shown
  • the new mixture formed in the mixing stage M1 and containing no or only a very small amount of flakes is fed to a second mixing stage M2.
  • the senor S1 can also be arranged on the conveying section of the sewage sludge K from the mixing stage M1 to the mixing stage M2 and from there use its observation of the flowing sewage sludge K with the flakes that are just being formed to control the further supply of the flocculant F1.
  • the mixing stage M2 is also supplied with additional flocculant F1 (or, in certain applications, another flocculant F2).
  • the amount of flocculant F1 or F2 that is fed to the mixing stage M2 is calculated precisely in advance in the embodiment shown, since the exact flocculation proportions of the suspension supplied are known and, in many cases, are therefore precisely predictable or at least sufficiently exact when additional flocculant F1 is added Predictable flocculation effects occur.
  • the resulting suspension K F from the sewage sludge, the water contained therein and the flocked particles is fed to a further processing stage (not shown) for dewatering.
  • Tests have shown that such a procedure can achieve very good results.
  • a two-stage dosing and mixing leads to very advantageous dosing options of the minimum dose in the first mixing stage in comparison to a conventional one-stage dosing and mixing.
  • the tests were carried out using the example of dewatering a digested sludge.
  • the values for a quantity of the flocculant F1 to be fed in were found to be approximately 3 kg of active substance per ton of dry substance.
  • the amount of flocculant F1 to be used was approximately 18 kg of active substance per 1 ton of dry substance. This is the amount of flocculant F1 at which the highest dewatering results have been achieved in conventional processes.
  • the total amount of flocculant to be added could be reduced to 11.25 kg of active substance per 1 ton of dry substance.
  • a sensor with an image-analytical evaluation of photo-optically recorded images of a CCD camera has proven to be particularly suitable for the sensor S1. This makes it particularly easy to determine the beginning of the flocculation, which is important.
  • an increase in the number of detected flakes with diameters of more than 500 pm and / or the decrease in detected flakes with a diameter of less than 500 pm or less than 125 pm can be selected, for example.
  • a second embodiment of the method according to the invention is shown in FIG.
  • Sewage sludge K is fed to mixing stage M1.
  • Flocculant F1 is added to it.
  • a sensor S1 determines whether flocs are formed during the mixing process and stops the further supply of flocculant F1 to the mixing stage M1 when the first flocs are formed.
  • the sewage sludge K with the added flocculant F1 and the first resulting flocs is now fed to a middle mixing stage MM.
  • Another, different flocculant F2 is now supplied here.
  • Dual flocculation now takes place in this mixing stage MM. This is an addition of different flocculants to the same substance, namely the sewage sludge K. By means of such dual flocculation it can be exploited that oppositely charged polymers have certain attractive properties.
  • this middle mixing stage MM it is preferred to use a certain predetermined dose with the added flocculant F2.
  • Another sensor SM of the middle mixing stage MM now determines how the addition of the flocculant F2 works.
  • the sensor SM can work with an image-analytical flocculation analysis.
  • the sewage sludge K now runs again with the addition of the flocculants F1 and F2 second mixing stage M2.
  • This second mixing stage M2 is now the third mixing stage in the sequence due to the interposition of the middle mixing stage MM. However, it has the function of the second mixing stage M2 from the first exemplary embodiment, so that the term second mixing stage M2 is used here for better differentiation.
  • the flocculant F1 or possibly also the flocculant F2 or a third flocculant F3 is also added to the mixing stage M2.
  • the second mixing stage M2 is also left in this case by the resulting suspension KF.
  • FIG. 3 measurement results and laboratory tests are shown schematically, which essentially correspond to the first alternative of a method according to the invention of double dosing.
  • the curve for the single dosage of flocculants is shown for comparison.
  • the amount of flocculant F is plotted to the right, and the numerical values relate to the amount of polymer used in kilograms of the active ingredient, based on the amount of dry substance to be treated in tons.
  • a forecast for the value E of the flocculation effects is plotted upwards.
  • the figures refer to the dry matter of the flocculation effects E in percent.
  • the lower curve D1 shown in solid lines, relates to the conventional one-time metering of a flocculant F and the upper curve D2, shown in broken lines, relates to the double metering according to the invention.
  • the amount of flocculant F1 or F2 that is fed to the mixing stage M2 can be calculated precisely in advance by means of the curve curve shown for the double dosing, since the exact flocculation proportions of the suspension supplied are known and thus when additional flocculant is added F1 in many cases flocculation effects that can be precisely predicted or at least sufficiently predicted occur.

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Abstract

Ein Verfahren zur Fest-Flüssig-Trennung von Suspensionen, insbesondere von Klärschlamm (K), arbeitet unter Zugabe von Flockungsmitteln (F1) und/oder Flockungshilfsmitteln. Mittels eines Sensors (S1) wird die Suspension, insbesondere der Klärschlamm (K), betrachtet. In einem ersten Verfahrensschritt erfolgt die Zugabe von Flockungsmitteln (F1) und/oder Flockungshilfsmitteln in eine erste Mischstufe (M1), bis mittels des Sensors (S1) die Bildung erster Flocken festgestellt wird. Die Zugabe des Flockungsmittels (F1) und/oder des Flockungshilfsmittels wird dann unterbrochen, so dass die Suspension, insbesondere der Klärschlamm (K), in diesem Moment einen definierten, nämlich gerade erste Flockenaufweisenden Zustand aufweist. Die Suspension, insbesondere der Klärschlamm (K), wird nun einer weiteren Mischstufe (M2, MM) zugeführt. In dieser weiteren Mischstufe (M2, MM) wird das gleiche (F1) oder ein anderes (F2, F3) Flockungsmittel oder Flockungshilfsmittel in einer Menge zugesetzt, die vorbestimmt ist und ausgehend von dem definierten Zustand der Suspension, insbesondere des Klärschlamms (K) einen gewünschten Anteil an Flocken in der Suspension, insbesondere dem Klärschlamm (K) herbeiführt. Die entstehende Mischung wird dann mittelbar oder unmittelbar einer Fest-Flüssig-Trennung zugeführt.

Description

Verfahren und Anordnung zur Fest-Flüssig-Trennung von Suspensionen, insbesondere von Klärschlamm unter Zugabe von Flockungsmitteln Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fest-Flüssig-Trennung von Suspensionen, insbesondere von Klärschlamm unter Zugabe von Flockungsmitteln und/oder Flockungshilfsmitteln, bei dem mittels eines Sensors die Suspension, insbesondere der Klärschlamm, betrachtet wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Anordnung zur Fest-Flüssig-Trennung von Suspensionen, insbesondere von Klärschlamm, unter Zugabe von Flockungsmitteln und/oder Flockungshilfsmitteln, mit einem Sensors, der die Suspension, insbesondere den Klärschlamm, betrachtet. Sowohl im kommunalen wie auch im industriellen Bereich ist eine Vielzahl von Abwasserreinigungsanlagen im Einsatz. Beim Betrieb derartiger
Abwasserreinigungsanlagen entsteht in großen Mengen Klärschlamm. Klärschlamm besteht aus organischen und anorganischen Bestandteilen, die in sehr unterschiedlichen Verhältnissen zueinander feste und gelöste Bestandteile sein können. Der Klärschlamm entsteht aus Abwasserinhaltsstoffen und auch als Folge von zusätzlichen Reaktionen in einer Überschussbiomasse in den Abwasserreinigungsanlagen. Meist liegt der Klärschlamm als eine Partikel und Kolloide enthaltende Suspension vor. Der Klärschlamm muss nach seiner Entstehung in den Abwasserreinigungsanlagen in geeigneter Form entsorgt werden. Dabei kommt eine landwirtschaftliche oder thermische Verwertung, teilweise auch - je nach Region oder Land - eine Deponierung in Betracht. Sinnvollerweise erfolgt zuvor eine Volumenreduzierung des Klärschlamms. Zu diesem Zweck wird eine Fest-Flüssig-Trennung des Klärschlamms vorgenommen. Darunter ist in vielen Fällen eine Entwässerung zu verstehen, also eine Abtrennung des Wasserbestandteils. Rein grundsätzlich können auch andere Flüssigkeiten als Wasser abgetrennt werden, um das Volumen zu reduzieren, in der Praxis ist der Wasseranteil allerdings der wichtigste. Diese Fest-Flüssig-Trennung bzw. insbesondere Entwässerung erfolgt, um einen möglichst hohen Anteil des enthaltenen Wassers getrennt von den festen Bestandteilen auf einem der vorstehend genannten oder einem anderem Wege weiter behandeln zu können, insbesondere also diesen möglichst hohen Anteil an Wasser verwerten bzw. entsorgen zu können.
Für eine solche Fest-Flüssig-Trennung bzw. Entwässerung kommen eine Filtration oder Zentrifugation und andere mechanische Entwässerungsverfahren in Betracht. Diese mechanischen Verfahren sind durchweg wesentlich effektiver und kostengünstiger als eine auf anderem Wege vorgenommene Behandlung der verbleibenden Bestandteile des Klärschlamms.
Angestrebt wird daher durchweg eine Optimierung dieser mechanischen Entwässerungsverfahren, um insgesamt eine kostengünstigere und auch umweltfreundlichere Entsorgung des Klärschlamms aus den Abwasserreinigungsanlagen zu erhalten.
Eine Behandlung von Klärschlamm mit thermischen Verfahren wie beispielsweise einer Trocknung oder einer Verbrennung ist kostenintensiv und sollte daher möglichst mit nur zwingend auf diese Weise zu verarbeitenden Anteilen des Klärschlamms durch geführt werden.
Es liegen bereits eine Reihe von Vorschlägen vor, um Klärschlamm so aufzubereiten, dass seine Entwässerbarkeit erhöht wird.
Eine erfolgreicher Vorschlag hierzu ist in der EP 1 373 145 B1 veröffentlicht worden. Die dort untersuchte Zugabe von Flockungs- und Flockungshilfsmitteln beeinflusst die Entwässerungseigenschaften des Klärschlamms positiv. Der Klärschlamm wird auf diese Weise„konditioniert“ und die Flockenbildung kann sehr gezielt vorgenommen werden.
Die Flockungsmittel ändern allerdings nichts daran, dass die Eigenschaften des Klärschlamms nicht nur von Anlage zu Anlage, sondern auch jahreszeit- und tageszeitabhängig sehr großen Schwankungen unterworfen sind, da sie von vielen Einflussgrößen abhängen. Der Klärschlamm in Abwasserreinigungsanlagen wird natürlich auch von den Eigenschaften der zugeführten und zu reinigenden Abwässer beeinflusst, die den Anteil an organischer Trockensubstanz vorgeben. Die Materialeigenschaften beeinflussen auch das Ladungspotenzial, die Oberflächeneigenschaften, den Anteil feiner Partikel und weitere Einflussgrößen.
In der EP 1 373 145 B1 wird nun vorgeschlagen, durch fotooptische Auflichtmessungen eine Klärschlammaufsicht quer zur Strömungsrichtung des strömenden Klärschlamms zu schaffen und aus den Grauwertverläufen dieser Klärschlammaufsicht die Flockenstruktur näher zu untersuchen. Durch ein näher beschriebenes mathematisches Verfahren werden Anhaltspunkte über einen Aufkonzentrierungsfaktor geschaffen.
Dieser Aufkonzentrierungsfaktor kann nun zur Bestimmung einer Zielkonzentration für den entwässerten Klärschlamm genutzt werden und es wird möglich, eine bedarfsgerechte Flockungsmittelzugabe praktisch online zu regeln. Dadurch soll die Menge an zugegebenem Flockungsmittel möglichst optimal geregelt werden können, um die Entwässerbarkeit des zu behandelnden Klärschlamms möglichst durch optimale Wahl dieses Flockungsmittels ihrerseits zu optimieren.
Diese entwickelten Gedanken sind durchaus vielversprechend. Allerdings setzen sie voraus, dass die ausgebildeten Flocken des Klärschlamms Strukturen entsprechen, die man als vorhanden annimmt. Besitzen die Flocken nicht diese angenommene Struktur, so wird auch die daraus bestimmte Menge an benötigten und zuzugebenden Flockungsmitteln unrichtig bestimmt.
Tendenziell führt die Anwendung des in der EP 1 373 145 B1 beschriebenen Verfahrens zu einer Zugabe von zu hohen Anteilen an Flockungsmitteln. Korrekturen sind allerdings schwierig.
Aus der DE 696 04 348 T2 entsprechend der EP 0 754 941 B1 ist eine weitere Vorrichtung zur Feststellung der Eigenschaften von schlammförmigen Materialien sowie ein Schlammbehandlungsverfahren bekannt. Dort wird zur Behandlung von industriellen Abwässern und Abwasserschlämmen ein Verfahren eingesetzt, das mit zwei Flockungsmitteln arbeitet, die in zwei unterschiedlichen Stufen dem zu klärenden Schlamm zugegeben werden. Das Verfahren arbeitet als zweistufiges Verfahren, bei dem in der ersten Stufe ein kationisches und in der zweiten Stufe ein anionisches Flockungsmittel zugegeben wird. Die zweistufige Flockung erfolgt also mit entgegengesetzt geladenen Flockungsmitteln und basiert auf der Anziehung der entgegengesetzt geladenen Makromoleküle beziehungsweise Polymere.
Ein solches Verfahren wird als Dualflockung bezeichnet und in der Praxis seit vielen Jahren in bestimmten technischen Anlagen eingesetzt.
Bei beiden Flockungsstufen lässt sich jeweils ein Ausflockungsgrad und eine Flockenfestigkeit mit der Messung der Viskosität bestimmen. Hierzu wird ein Messgerät eingesetzt, das die Viskositätsänderung des gemessenen Schlamms feststellt. Detailliertere Messungen oder Untersuchungen kann ein derartiges Messgerät nicht anstellen.
Aus der beschriebenen Viskositätsmessung kann jedoch in einem gewissen Umfang bei einer Dualflockung eine Regelung der Mengen der zugegebenen Polymere in den beiden Stufen vorgenommen werden, um zumindest eine Verbesserung der Ergebnisse auch für den Entwässerungsvorgang anzustreben.
Der Ausflockungsgrad und die Flockenfestigkeit werden in der DE 696 04 348 T2 beziehungsweise der EP 0 754 941 B1 oberhalb eines bestimmten Partikelniveaus bestimmt. Dies erfolgt nach der Flockung und dem Flockungsvorgang, die dann entsprechend bewertet werden. Die Werte nach dem Abschluss können dann zur Regelung der zugegebenen Mengen eingesetzt werden.
Für die sehr spezielle Ausgestaltung der Dualflockung, also der zweistufigen Flockung mit entgegengesetzt zueinander geladenen Makromolekülen beziehungsweise Polymeren, ist eine Bestimmung des Ausflockungsgrades nach dem Flockungsvorgang durchaus sinnvoll und mag zum Erfolg einer Dualflockung auch beitragen, weil in den beiden Stufen des Flockungsvorganges geflockt wird. Durch die zueinander entgegengesetzt geladenen Polymere werden die in der ersten Stufe gebildeten Flocken in einer zweiten Stufe zu größeren Flocken weiter ausgebildet. Hierzu müssen die Untersuchungen natürlich zu einem fortgeschrittenen Zeitpunkt der Flockung stattfinden.
Ein weiterer Vorschlag für eine Verbesserung der Entwässerbarkeit von Klärschlamm aus Abwasseraufbereitungsanlagen und auch von anderen Suspensionen ist in der EP 1 432 502 B1 veröffentlicht. Auch hier wird mit einem Flockungsapparat gearbeitet und ein Flockungsmittel und/oder Flockungshilfsmittel mit einem Mischer in einer Suspension durch turbulente Strömungsbewegungen dispergiert. Dadurch entstehen Flocken in und aus der Suspension. Untersucht wird auch bereits, dass in dem Flockenapparat durch Scherkräfte und Flockenerosion die Flocken pelletiert und abgerundet werden. Die Entwässerungsfähigkeit des Klärschlamms kann dadurch nochmals verbessert werden. Zu beachten ist, dass die Scherkräfte nicht so groß werden dürfen, dass die Flocken wieder zerstört werden und so die gewünschten Eigenschaften wieder abnehmen.
Es besteht daher der Wunsch, die Optimierung des Entwässerungsverhaltens von Klärschlämmen weiter zu verbessern. Dabei sollen auch Flockungs- und Flockungshilfsmittel eingesetzt werden, jedoch eine Verfahrensweise gewählt werden, die zu noch günstigeren und die Volumenreduzierung des Klärschlamms durch Entwässerung optimierenden Ergebnissen führt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Anordnung in dieser Form weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, dass in einem ersten Verfahrensschritt die Zugabe von Flockungsmitteln und/oder Flockungshilfsmitteln in eine erste Mischstufe erfolgt, bis mittels des Sensors die Bildung erster Flocken festgestellt wird, dass die Zugabe des Flockungsmittels und/oder des Flockungshilfsmittels dann unterbrochen wird, so dass die Suspension, insbesondere der Klärschlamm, in diesem Moment einen definierten, nämlich gerade erste Flocken aufweisenden Zustand aufweist, dass die Suspension, insbesondere der Klärschlamm, nun einer weiteren Mischstufe zugeführt wird, dass in dieser weiteren Mischstufe das gleiche oder ein anderes Flockungsmittel oder Flockungshilfsmittel in einer Menge zugesetzt wird, die vorbestimmt ist und ausgehend von dem definierten Zustand der Suspension, insbesondere des Klärschlamms einen gewünschten Anteil an Flocken in der Suspension, insbesondere dem Klärschlamm herbeiführt, und dass die entstehende Mischung dann mittelbar oder unmittelbar einer Entwässerung zu geführt wird.
Bei einer gattungsgemäßen Anordnung wird die Aufgabe mittels der Erfindung dadurch gelöst, dass eine erste Mischstufe vorgesehen ist, in welche in einem ersten Verfahrensschritt die Zugabe von Flockungsmitteln und/oder Flockungshilfsmitteln erfolgt, bis mittels des Sensors die Bildung erster Flocken festgestellt wird, dass die Zugabe des Flockungsmittels und/oder des Flockungshilfsmittels dann unterbrochen wird, so dass die Suspension, insbesondere der Klärschlamm, in diesem Moment einen definierten, nämlich gerade erste Flocken aufweisenden Zustand aufweist, dass eine weitere Mischstufe vorgesehen ist, in welche die Suspension, insbesondere der Klärschlamm, zugeführt wird, dass in dieser weiteren Mischstufe das gleiche oder ein anderes Flockungsmittel oder Flockungshilfsmittel in einer Menge zugesetzt wird, die vorbestimmt ist und ausgehend von dem definierten Zustand der Suspension, insbesondere des Klärschlamms einen gewünschten Anteil an Flocken in der Suspension, insbesondere dem Klärschlamm herbeiführt, und dass die entstehende Mischung dann mittelbar oder unmittelbar einer Entwässerung zu geführt wird.
Die Erfindung ist in erster Linie eine Verbesserung bei Verfahren, die eine Entwässerung von Klärschlamm als Ziel haben. Möglich ist eine Anwendung der Erfindung aber auch auf andere Verfahren, die mit der Zugabe von Flockungsmitteln und/oder Flockungshilfsmitteln arbeiten und Flockungsprozesse zur Suspensionsflockung beinhalten. Neben Klärschlamm kann es sich auch um Sedimentschlamm, sonstige Arten von Schlamm oder auch ganz andere Vorgänge handeln, bei denen unter dem Zusatz von Flockungsmitteln und/oder Flockungshilfsmitteln Fest-Flüssig-Trennungsvorgänge vorgenommen werden sollen.
Tests haben bereits gezeigt, dass durch den Einsatz der Erfindung mit einer zweistufigen Zugabe und Mischung von Flockungsmitteln und/oder Flockungshilfsmitteln in Suspensionen die Verfahren erheblich effektiver als bei einer nur einstufigen Zugabe sind.
Die Vorteile der Erfindung bestehen nicht nur darin, dass die Ausgaben für die Beschaffung von Flockungsmitteln und/oder Flockungshilfsmitteln reduziert sind, sondern auch darin, dass zu viel zugegebene Flockungsmittel und/oder Flockungshilfsmittel auch nicht wieder in anderer Form aus dem Verfahren entzogen werden müssen oder ihrerseits die Gesamtmenge des zu entsorgenden Abwassers mit Inhaltsstoffen erhöhen. Durch die optimale Ermittlung und Zugabe der Mengen an Flockungsmitteln und/oder Flockungshilfsmitteln wird auch der Fest-Flüssig-Trennungsvorgang selbst optimiert, mit den entsprechenden positiven Folgen.
Die Erfindung nutzt mit Vorteil die nähere Betrachtung des Vorgangs der eigentlichen Flockenbildung. Betrachtet man nämlich den Beginn der Zugabe eines Flockungsmittels und/oder Flockungshilfsmittels in den Klärschlamm mit einem Mischer, so bilden sich zunächst für einen bestimmten Zeitraum noch keine Flocken, da die bis dahin zugegebenen wenigen Flockungsmittel noch nicht den Effekt der Anziehungseigenschaften der verschiedenen Polymere groß genug werden lassen.
Zu einem bestimmten Zeitpunkt, der von der Eigenschaft des Klärschlamms abhängt, setzt dann relativ spontan eine Flockenbildung ein. Diese Flockenbildung ist herkömmlich nicht stetig und kontinuierlich, sondern sie verläuft bei bekannten Verfahren in einer mehrfach gezackten Form aufwärts und abwärts. Der Grund dafür liegt darin, dass beim Einmischen des Flockungsmittels und/oder Flockenhilfsmittels in den Klärschlamm zunächst einmal die Tendenz zur Bildung von Flocken ständig zunimmt, zugleich aber ab der Bildung erster Flocken auch der Effekt eintritt, dass der zum Einmischen des Flockungsmittels und/oder Flockungshilfsmittels eingesetzte Mischer die sich gerade bildenden Flocken auch wieder zerkleinert oder zerschlägt.
Tendenziell nimmt während dieser Zeit jedoch die Flockenbildung zu, wenn auch ineffektiv und nicht proportional zur Menge des eingesetzten Flockungsmittels und/oder Flockungshilfsmittels. Ganz zu Beginn können allerdings noch keine Flocken zerschlagen werden, da sich noch keine gebildet haben. Die Zahl und Größe der Flocken nimmt bei weiterer Zugabe des Flockungsmittels und/oder Flockungshilfsmittels allerdings weiter zu. Ab einem bestimmten Zeitpunkt aber, zu dem sich eine hinreichende Menge an Flocken gebildet hat, werden mehr Flocken durch die Wirkung des Mischers zerschlagen, als sich neu bilden können. Das führt dazu, dass der Einfluss des Mischers ab einer bestimmten Menge an Flocken nicht mehr positiv ist und sogar dazu führt, dass von diesem Zeitpunkt an die Größe der Flocken wieder abnimmt.
Es bildet sich also ein maximaler Wert, auf dem dann die Flockenzahl und Flockengröße ungefähr konstant ist, bis sie dann wieder abnimmt. Die Erfindung setzt nun eine genauere Betrachtung dieses Effekts dazu ein, im Gesamtkonzept zu einer überraschenden und ausgezeichnet wirkenden Verfahrenssteuerung zu kommen.
Die erfinderische Idee teilt nämlich das Verfahren anders als bisher gehandhabt in zwei grundlegend getrennte Schritte auf. Der erste Verfahrensschritt arbeitet zunächst wie herkömmlich damit, dem Klärschlamm ein Flockungsmittel und/oder Flockungshilfsmittel zuzusetzen und die Reaktion zu beobachten. Die zugesetzte Menge an Flockungsmittel und/oder Flockungshilfsmittel wird allerdings bewusst relativ gering gehalten. Der Klärschlamm mit den zugesetzten Mitteln und dem dabei eingesetzten Mischer wird mit einer Kamera beobachtet. Beobachtet werden jetzt allerdings anders als im Stand der Technik nach der EP 1 373 145 B1 nicht die Größe oder die Form der Flocken oder eine Häufigkeitsverteilung, sondern statt dessen der Moment, an dem die ersten Flocken entstehen. Hierfür kann eine ganz andere Form eines Sensors eingesetzt werden, da lediglich genau dieser Moment präzise festgestellt werden soll, keine anderen quantitativen Werte sind relevant. Eine bildanalytische Messung dieses Sensors wird dabei bevorzugt. In dem Moment, in dem die ersten Flocken beobachtet werden, wird die weitere Zufuhr des Flockungsmittels und/oder Flockungshilfsmittels an dieser Stelle gestoppt oder bei kontinuierlich ablaufenden Prozessen, die Zufuhr an Flockungsmitteln und/oder Flockungshilfsmitteln nicht weiter erhöht.
Der Moment, in dem dies der Fall ist, kann in einem Regelkreis auch wieder auf den Beginn des Verfahrens rückgekoppelt werden, so dass von vornherein eine auf die erwarteten Verhaltensweisen hin ausgelegte und optimierte Zufuhr von Flockungsmitteln und/oder Flockenhilfsmitteln stattfinden kann.
Auf diese Weise wird vermieden, dass durch eine vielleicht zu Beginn schon zu starke und zu intensive Zufuhr von Flockungsmitteln ein Überschwingen des Zustandes der ersten entstehenden Flocken herbeigeführt wird. Zugleich kann die in diesem Verfahrensschritt eingesetzte Menge an Flockungsmitteln bzw. Flockungshilfsmitteln deutlich reduziert werden.
Man kann die Menge an eingesetztem Flockungsmittel und/oder Flockungshilfsmittel oder anders ausgedrückt, die für den Beginn einer Flockung in der Suspension beziehungsweise dem Klärschlamm auch mit dem Begriff „minimaler Flockungsmittelbedarf“ umschreiben. Mit den getroffenen Maßnahmen und der Beobachtung des Beginns der Flockung wird damit der Beginn der Wechselwirkungen zwischen den Partikeln der Suspension beziehungsweise des Klärschlamms erfasst. Dieser Beginn der Wechselwirkungen zwischen den Partikeln erfolgt bereits bei Dosiermengen des zugegebenen Flockungsmittels beziehungsweise Flockungshilfsmittels, die unterhalb des Ladungsneutralpunktes der Flüssigphase liegen.
Der Zeitpunkt ist ein physikalisch sehr gut erfassbarer und beschreibbarer Moment, in dem sich die Suspension beziehungsweise der Klärschlamm in einem genau definierten Zustand befinden.
Die Menge der bis zu diesem Zeitpunkt zugegebenen Flockungsmittel und Flockungshilfsmittel liegt damit bereits deutlich unter derjenigen Menge, die bei jedem anderen Verfahren erreicht werden kann.
Die Suspension bzw. der Klärschlamm mit den bereits zugeführten Flockungsmitteln und/oder Flockungshilfsmitteln, in der sich keine oder nur wenige Flocken befinden, strömt jetzt weiter bis zu einem zweiten Abschnitt der Aggregate und zu einem zweiten Verfahrensschritt. Hier ist ein zweiter Mischer vorgesehen und führt eine weitere Menge an Flockungsmitteln und/oder Flockungshilfsmitteln zu.
Diese Menge ist in einer ersten Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens konstant und berücksichtigt den Umstand, dass die diesem zweiten Verfahrensabschnitt zugeführte Menge an Klärschlamm mit dem darin bereits zugegebenen und somit enthaltenen Flockungsmittel einen sehr definierten Zustand hat. Es wird nun in diesem zweiten Verfahrensschritt also genau die Menge an Flockungsmitteln zugegeben, die von dem Zustand soeben entstehender erster Flocken zu einem beabsichtigten Zustand eines bestimmten maximalen Anteils an Flocken in dem Klärschlamm und den Zusatzstoffen führt.
Auch für diesen Verfahrensschritt werden also vergleichsweise geringe Mengen an Flockungsmitteln und/oder Flockungshilfsmitteln benötigt, die noch dazu optimal abgemessen im Hinblick auf den Anwendungsfall sind.
Es ist nicht mehr erforderlich, wie bei herkömmlichen Verfahren ständig Maßnahmen gegen das Zerschlagen der entstehenden Flocken zu treffen, da lediglich genau vorhersehbare Reaktionen und Entwicklungen ablaufen.
Möglich ist es auch, die Dosierung der im zweiten Verfahrensabschnitt zugegebenen Menge von Flockungsmitteln und/oder Flockungshilfsmitteln gestützt auf die Menge zu bestimmen, die bei der Vorgehensweise im ersten Verfahrensschritt sich als passend herausgestellt hat.
Diese Vorgehensweise ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn im zweiten Verfahrensschritt ein Zentrifugendekanter selbst eingesetzt wird. In diesem Fall kann die Mischenergie auf der Basis der Rotationsbeschleunigung des Schlamms genutzt werden.
In einer dritten Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens wird keine vorgegebene und/oder konstante Menge an Flockungsmitteln und/oder Flockungshilfsmitteln zugegeben, sondern hier wird eine weitere Optimierung durch ein anderes Verfahren eingeschaltet. In Betracht kommt beispielsweise für diesen zweiten Abschnitt eine Vorgehensweise ähnlich dem in der EP 1 373 145 B1 vorgeschlagenen Verfahrens, also mit einer die jetzt im zweiten Verfahrensschritt tatsächlich entstehenden Flocken qualitativ näher betrachtenden Verfahrensweise, um hier noch eine weitere Optimierung vorzunehmen.
Möglich ist es auch, kurzerhand bestimmte Partikelgrößenklassen der entstehenden Flocken in anderer Form zu untersuchen und als Kriterium für die genaue Dosierung der Zugabe von Flockungsmitteln und/oder Flockungshilfsmitteln auszuwählen.
Die Aufteilung des Vorgehens auf zwei Verfahrensabschnitte und zwei getrennt ablaufende Mischvorgänge ermöglicht es natürlich auch, hier zwei unterschiedliche Mischer zu verwenden, die jeweils genau auf den Verfahrensschnitt abgestimmt sind, in dem sie arbeiten sollen.
Die Erfindung mit ihrer zweistufigen Verfahrensweise mit zweistufiger Dosierung und zweistufiger Mischung führt gegenüber den herkömmlichen einstufigen Vorgehensweisen zu einer besonders vorteilhaften Verbesserung der Trenneigenschaften der geflockten Partikel bei der Sedimentation, der Filtration und der Zentrifugation. Auch der Mengenverbrauch an Flockungsmitteln und/oder Flockungshilfsmitteln sinkt drastisch. Im Einzelnen ergeben sich beispielsweise auch erhöhte Sedimentationsgeschwindigkeiten mit verbesserten Eindickgraden mit einer höheren Trockensubstanz im eingedickten Schlamm, mit einer erhöhten Filtrationsgeschwindigkeit mit höheren Anteilen an Trockensubstanz in entwässerten oder eingedickten Schlammanteilen und mit einer erhöhten Scherfestigkeit der gebildeten Flocken mit einem erhöhten Feststoffgehalt (bestimmt mittels der Trockensubstanz) im entwässerten bzw. eingedickten Schlamm bei der Zentrifugation.
Besonders vorteilhaft ist auch die gezielte Steuerung der Menge an zugegebenem Polymer, also an zugebenen Flockungsmitteln und/oder Flockungshilfsmitteln in dem ersten Verfahrensabschnitt mit der ersten Dosier- und ersten Mischstufe. Diese gezielte Steuerung führt zu einer Dosis, die man als Minimaldosis bezeichnen kann und die auch den Beginn der Flockung kennzeichnet, der zu ihrer Bestimmung genutzt wird.
Bei Tests hat sich überraschenderweise schon gezeigt, dass Unterschreitungen und Überschreitungen dieser Minimaldosis gegenüber einer punktgenauen Dosierung zu schlechteren Trenneigenschaften der Flocken führt. Dies gilt auch schon für verhältnismäßig geringfügige Unterschreitungen bzw. Überschreitungen.
In einer weiteren Ausführungsform ist darüber hinaus vorgesehen, noch einen mittleren Verfahrensabschnitt zwischen den ersten und den zweiten Verfahrensabschnitt einzuschieben. Auch in diesem mittleren Verfahrensabschnitt wird mit einer Mischstufe gearbeitet und es wird ein Flockungsmittel und/oder Flockungshilfsmittel zugeführt.
In diesem dazwischengeschobenen Verfahrensabschnitt könnte man mit einem anderen Flockungsmittel arbeiten, um bestimmte Effekte hervorzurufen. Dadurch kann die im ersten Verfahrensabschnitt auf soeben entstehende Flocken abgestimmte Vorgehensweise fortgesetzt werden, indem durch das andere Flockungsmittel physikalische oder chemische Reaktionen mit dem ersten Flockungsmittel und mit dem Klärschlamm einsetzen und Verhaltensweisen der Suspension herbeiführen, die für die Entwässerung sinnvoll erscheinen. In anderem Zusammenhang wird eine derartige Vorgehensweise mit zwei verschiedenen Flockungsmitteln auch als Dualflockung bezeichnet.
Auch das Ergebnis dieses zwischengeschalteten mittleren Verfahrensschritts kann wiederum mit einem weiteren, insbesondere bildanalytisch arbeitenden Sensor und/oder einer Kamera beobachtet werden, um die Zugabe des zweiten Flockungsmittels zu steuern und dann in dem als„zweiten“ bezeichneten, zeitlich aber dritten Verfahrensschritt mit dem zweiten Mischer die ursprüngliche zweite Verfahrenshälfte ablaufen zu lassen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn als zweites Flockungsmittel ein zum ersten Flockungsmittel gleich geladenes Makromolekül oder Polymer eingesetzt wird. Die Wahl eines zum ersten Flockungsmittel gleich geladenen zweiten Flockungsmittels hat den Vorteil, dass eine besonders präzise Behandlung des Klärschlamms und eine besonders präzise Bestimmung des Zeitpunktes des Beginns der Flockung möglich wird, mit den sich daraus ergebenden Vorteilen bei der weiteren Verfahrensführung.
Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren für eine Prozessregelung bei Betriebsschwankungen in den Eigenschaften zu behandelnden Klärschlamms. Erfindungsgemäß kann eine automatisierte Anpassung der Menge an Flockungsmitteln und/oder Flockungshilfsmitteln an den Beginn der tatsächlich eintretenden Flockung in dem Klärschlamm erfolgen.
Das oben erwähnte zweistufige Verfahren sollte nicht mit der sogenannten Dualflockung oder zweistufigen Flockung verwechselt werden, wie sie oben auch beispielhaft im Zusammenhang mit der DE 696 04 348 T2 beziehungsweise der EP 0 754 941 B1 beschrieben worden ist. Diese Dualflockung setzt zwingend einander entgegengesetzt geladene Makromoleküle beziehungsweise Polymere als kationische und anionische Flockungsmittel voraus, die in zwei unterschiedlichen Flockungsstufen zum Klärschlamm zugegeben werden.
In der Erfindung kann zwar auch eine solche Dualflockung verbessert werden, insbesondere aber ist es auch möglich, eine zweimalige Flockung mit dem gleichen Flockungsmittel vorzunehmen oder aber auch eine zweimalige Zugabe von gleichgeladenen Makromolekülen beziehungsweise Polymeren. Das war bisher gänzlich unbekannt und ist erst im Zusammenhang mit der Erfindung denkbar. Die Gesetzmäßigkeiten bei einer Flockung mit entgegengesetzt geladenen Polymeren sind vollkommen anders als bei einer Flockung mit gleichgeladenen Polymeren oder identischen Polymeren und erfordern dementsprechend auch andere messtechnische Bewertungsmethoden für eine Automatisierung des Flockungsprozesses.
Erfindungsgemäß wird präzise ermittelt, welche Menge an Flockungsmitteln in der ersten Stufe zugegeben werden muss, damit insgesamt eine Verbesserung der Entwässerung erreichbar ist. Hierzu wird der Fokus auf den Punkt der Beginn einer Flockung gelegt, die in der DE 696 04 348 T2 und dem sonstigen Stand der Technik nie eine Rolle gespielt hat und der bisher gänzlich unbekannt war. Wird in der ersten Stufe zu viel oder zu wenig Polymer verglichen mit dem erfindungsgemäß bestimmten Wert zugegeben, so wird auch die optimale Verbesserung der Entwässerbarkeit nicht erreicht.
Auch bei einer zweimaligen Zugabe kommt es genau auf eine Vermeidung einer Flockung in der ersten Stufe an, während es bei der zweistufigen Flockung mit entgegengesetzt geladenen Polymeren oder Makromolekülen gerade eine optimale Flockung auch in der ersten Stufe ist, die angestrebt wird.
Da die Sensoren in der DE 696 04 348 T2 beziehungsweise EP 0 754 941 B1 nicht darauf ausgerichtet sind, erfindungsgemäß den Beginn der Flockung festzustellen, können sie auch keine Zugabe des Flockungsmittels optimal bereitstellen.
Die Vorteile und besonderen Anforderungen an die Dosierung des Polymers in Verbindung mit einer zweimaligen Zugabe von Polymeren gleicher Ladung werden ebenfalls erst in den entsprechenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erkannt und in die Praxis umgesetzt.
Bei der zweimaligen Zugabe von gleichgeladenen Polymeren identischer oder auch unterschiedlicher Art ist eine Bestimmung des Ausflockungsgrades nicht wesentlich, da die in der ersten Stufe gebildeten Flocken in der zweiten Stufe bereits zerschlagen werden.
Es kommt für den Fachmann überraschend in der Erfindung darauf an, dass in der ersten Stufe gerade so eben keine Flockung erfolgt. Es kommt also darauf an, dass der Zustand des Beginns der allerersten Flockung ausreichend genug detektiert wird. Die messtechnischen Anforderungen zur Einstellung der optimalen Dosis des zuzugebenden Polymers in der ersten Stufe können weder durch einen Ausflockungsgrad, noch durch einen Feststoffgehalt, noch durch die Feststellung einer Flockenfestigkeit als Parameter für die Regelung der Polymermenge in der ersten Stufe herangezogen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl bei einer insgesamt betrachtet kontinuierlichen Verfahrensführung wie auch bei einer diskontinuierlichen Verfahrensführung mit Erfolg eingesetzt werden. Es ist also möglich, bei einem Batch-weisen Betrieb die Zugabe von Klärschlamm in eine Anlage diskontinuierlich vorzunehmen, bei dem eine bestimmte Menge eines zu behandelnden Klärschlamms bzw. einer anderen Suspension in einer Anlage vollständig behandelt wird, ehe eine weitere Menge dann in der gleichen Anlage behandelt wird.
Ebenso ist es aber alternativ auch möglich, eine kontinuierliche Verfahrensführung erfindungsgemäß zu modifizieren, bei der also kontinuierlich Klärschlamm oder eine andere zu behandelnde Suspension der Anlage zugeführt wird, um dort den verschiedenen Verfahrensschritten unterworfen zu werden.
Die verschiedenen Beispiele sind vorstehend in erster Linie im Hinblick auf eine Entwässerung eines Klärschlamms beschrieben worden. Wie bereits eingangs ausgeführt, ist aber grundsätzlich auch eine andere Fest-Flüssig-Trennung möglich, wenn die zu behandelnden Suspensionen eine solche andere Form der Trennung aus bestimmten Gründen angezeigt sein lassen.
Weitere bevorzugte Merkmale und Vorgehensweisen sind in Unteransprüchen und der beigefügten Figurenbeschreibung beschrieben.
Es werden anhand der Zeichnungen zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Verfahrensführung erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine erste Alternative eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 2 eine zweite Alternative eines erfindungsgemäßen
Verfahrens; und Figur 3 einen Vergleich einer einmaligen und einer zweimaligen
Zugabe von Flockungsmitteln zu einer Klärschlamm- suspension (Polymereinsatz in kg/t TR)
Das erfindungsgemäße Verfahren dient in einer ersten dargestellten Ausführungsform zur Aufbereitung von Klärschlamm K mittels Flockungsmitteln F1 und/oder F2.
In der in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Klärschlamm K in Form einer Suspension mit einem erheblichen Wasseranteil einem Mischer bzw. einer Mischstufe M1 zugeführt. Der Mischstufe M1 wird zugleich ein Flockungsmittel F1 zugeführt, beispielsweise ein Polymer.
An diese Mischstufe M1 ist ein Sensor S1 angeschlossen, der bevorzugt bildanalytisch arbeitet und hierzu eine Kamera aufweist. Der Sensor S1 beobachtet, ob bei der Zugabe des Flockungsmittels F1 bereits Flocken in der Suspension aus dem Klärschlamm K in der Mischstufe M1 entstehen oder ob dies noch nicht der Fall ist. Nähere Untersuchungen über die Art der Flocken nimmt der Sensor S1 daher nicht bzw. nicht zwingend vor. Es kommt lediglich darauf an, ob die Existenz von Flocken bereits bejaht werden kann.
Ist dies der Fall, so bricht der Sensor S1 die weitere Zugabe von Flockungsmittel F1 an die Mischstufe M1 ab und/oder meldet diesen Umstand einer (nicht dargestellten) Steuerungseinrichtung, welche für die nächste Charge oder die nächsten Abschnitte einer kontinuierlich zugeführten Menge an Klärschlamm K die Dosierung und Menge des zugeführten Flockungsmittels F1 regelt. Jedenfalls wird nach dieser Beobachtung der Suspension aus dem Klärschlamm K die in der Mischstufe M1 entstandene und keine bzw. nur eine sehr geringe Menge an Flocken enthaltende neue Mischung einer zweiten Mischstufe M2 zugeführt. Der Sensor S1 kann bei einer kontinuierlichen Verfahrensführung auch auf der Förderstrecke des Klärschlamms K von der Mischstufe M1 zur Mischstufe M2 angeordnet sein und von dort seine Beobachtung des strömenden Klärschlamms K mit den gerade entstehenden Flocken zur Steuerung der weiteren Zufuhr des Flockungsmittels F1 nutzen.
Der Mischstufe M2 wird zugleich auch weiteres Flockungsmittel F1 (oder in bestimmten Anwendungsfällen auch ein anderes Flockungsmittel F2) zugeführt. Die Menge an Flockungsmittel F1 oder F2, die der Mischstufe M2 zugeführt wird, ist in der dargestellten Ausführungsform genau vorausberechnet, da die genauen Flockungsanteile der zugeführten Suspension bekannt sind und somit bei der Zugabe von weiterem Flockungsmittel F1 in vielen Fällen exakt vorherzusehende oder zumindest hinreichend exakt vorherzusehende Flockungsbildungseffekte eintreten. Nach der Zugabe dieses Flockungsmittels zur Mischstufe M2 und der Bildung der genau beabsichtigten, optimierten Zahl an Flocken wird die entstehende Suspension KF aus dem Klärschlamm, dem darin enthaltenen Wasser und den geflockten Partikeln einer weiteren Verarbeitungsstufe (nicht dargestellt) zur Entwässerung zugeführt.
Bei Tests hat sich herausgestellt, dass sich mit einer derartigen Vorgehensweise sehr gute Ergebnisse erzielen lassen. Eine zweistufige Dosierung und Mischung führt zu sehr vorteilhaften Dosierungsmöglichkeiten der Minimaldosis in der ersten Mischstufe im Vergleich zu einer herkömmlichen einstufigen Dosierung und Mischung. Die Tests wurden am Beispiel einer Entwässerung eines Faulschlamms durchgeführt.
Bei dem getesteten Faulschlamm haben sich als Werte für eine zuzuführende Menge des Flockungsmittels F1 Werte von etwa 3 kg Wirksubstanz pro einer Tonne Trockensubstanz herausgestellt. Bei herkömmlichen, einstufig durch geführten Verfahren betrug die Menge an einzusetzendem Flockungsmittel F1 etwa 18 kg Wirksubstanz pro 1 Tonne Trockensubstanz. Dies ist diejenige Menge an Flockungsmittel F1 , bei dem bei herkömmlichen Verfahren die höchsten Entwässerungsergebnisse erzielt wurden.
Bei einer erfindungsgemäßen Verfahrensführung mit einer zweistufigen Konzeption aus zwei Mischstufen und zwei Zugaben von Flockungsmitteln konnte die Gesamtmenge an zuzugebendem Flockungsmittel auf 11 ,25 kg Wirksubstanz pro 1 Tonne Trockensubstanz reduziert werden.
Die Tests zeigten auch schon, dass die Minimaldosis weder unterschritten noch überschritten werden sollte, da sich in beiden Fällen die Entwässerungsergebnisse gegenüber einer genauen Dosierung verschlechtern.
Dies bestätigt die Vorteile der Erfindung, bei der eine in der ersten Mischstufe M1 einzustellende Minimaldosis für das zuzugebende Flockungsmittel F1 sehr wesentlich für das Funktionieren des zwei- oder mehrfachen Mischverfahrens ist. Gegenüber herkömmlichen Verfahren entsteht eine Gesamtreduzierung des Flockungsmittelverbrauchs, also der Summe sämtlicher Flockungsmittelmengen aus der ersten Mischstufe und der zweiten Mischstufe. Ferner ergibt sich eine Verbesserung des Eindick- und Entwässerungsergebnisses bzw. der Fest-Flüssig- Trenneigenschaften.
Für den Sensor S1 hat sich ein Sensor mit einer bildanalytischen Bewertung von fotooptisch aufgenommenen Bildern einer CCD-Kamera als besonders geeignet herausgestellt. Dadurch lässt sich besonders gut der Beginn der Flockung feststellen, auf den es ankommt.
Um konkrete Werte für eine Steuerungseinrichtung zu bestimmen, kann beispielsweise eine Zunahme der Anzahl detektierter Flocken mit Durchmessern von mehr als 500 pm und/oder die Abnahme detektierter Flocken mit einem Durchmesser von weniger als 500 pm oder weniger als 125 pm gewählt werden. In der Figur 2 wird eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt.
Der Beginn des Verfahrens verläuft hier wie in der ersten Ausführungsform. Klärschlamm K wird der Mischstufe M1 zugeführt. Dabei wird ihm Flockungsmittel F1 zugesetzt. Ein Sensor S1 stellt fest, ob während des Mischvorgangs Flocken entstehen und bricht bei den ersten entstehenden Flocken die weitere Zufuhr von Flockungsmittel F1 zur Mischstufe M1 ab.
Im Unterschied zur ersten Ausführungsform wird der Klärschlamm K mit dem zugesetzten Flockungsmittel F1 und den ersten entstehenden Flocken jetzt einer mittleren Mischstufe MM zugeführt. Hier findet jetzt die Zufuhr eines anderen, unterschiedlichen Flockungsmittels F2 statt. In dieser Mischstufe MM findet jetzt also eine Dualflockung statt. Dies ist eine Zugabe von unterschiedlichen Flockungsmitteln zu der gleichen Substanz, nämlich dem Klärschlamm K. Durch eine solche Dualflockung kann ausgenutzt werden, dass entgegengesetzt geladene Polymere bestimmte Anziehungseigenschaften besitzen.
Dadurch werden zusätzliche, für die Fest-Flüssig-Trennung sehr vorteilhafte Effekte erzielt. Bevorzugt wird man in dieser mittleren Mischstufe MM mit dem zugesetzten Flockungsmittel F2 eine bestimmte vorgegebene Dosis einsetzen.
Ein weiterer Sensor SM der mittleren Mischstufe MM stellt nun fest, wie sich die Zugabe des Flockungsmittels F2 auswirkt.
Dies hat den Vorteil, dass bei schwankenden Schlamm- und Wassereigenschaften des Klärschlamms K eine angepasste und somit optimale Steuerung der Dosiermenge möglich wird. Der Sensor SM kann mit einer bildanalytischen Flockungsanalyse arbeiten.
Denkbar sind eine Steuerung sowohl der Zugabe des Flockungsmittels F1 zur Mischstufe M1 wie auch des Flockungsmittels F2 zur Mischstufe MM.
Nach der bildanalytischen Flockungsanalyse in dem Sensor SM läuft der Klärschlamm K jetzt unter Zusatz der Flockungsmittel F1 und F2 wiederum zur zweiten Mischstufe M2. Diese zweite Mischstufe M2 ist jetzt aufgrund der Zwischenschaltung der mittleren Mischstufe MM in der Reihenfolge die dritte Mischstufe. Sie hat allerdings die Funktion der zweiten Mischstufe M2 aus dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass hier zur besseren Unterscheidung der Begriff zweite Mischstufe M2 verwendet wird.
Auch hier wird der Mischstufe M2 das Flockungsmittel F1 oder ggf. auch das Flockungsmittel F2 oder ein drittes Flockungsmittel F3 zugesetzt.
Die zweite Mischstufe M2 wird auch in diesem Fall von der entstehenden Suspension KF verlassen.
In der Figur 3 sind Messergebnisse und Laborversuche schematisch dargestellt, die im Wesentlichen der ersten Alternative eines erfindungsgemäßen Verfahrens der zweimaligen Dosierung entsprechen. Vergleichend ist die Kurve für die einmalige Dosierung von Flockungsmitteln dargestellt.
Nach rechts ist die Menge an Flockungsmitteln F aufgetragen, und zwar beziehen sich die Zahlenwerte auf den Polymereinsatz in Kilogramm des Wirkstoffs bezogen auf die Menge an zu behandelnder Trockensubstanz in Tonnen.
Nach oben ist eine Prognose für den Wert E der Flockungsbildungseffekte aufgetragen. Die Zahlenangaben beziehen sich auf die Trockensubstanz der Flockungsbildungseffekte E in Prozent.
Dabei sind als Vergleich zwei Kurven D1 und D2 eingezeichnet. Die untere, durchgezogen dargestellte Kurve D1 bezieht sich auf die herkömmliche einmalige Dosierung eines Flockungsmittels F und die obere, gestrichelt eingezeichnete Kurve D2 bezieht sich auf die erfindungsgemäße zweimalige Dosierung.
Die Menge an Flockungsmittel F1 oder F2, die der Mischstufe M2 zugeführt wird, lässt sich mittels des dargestellten Kurvenverlaufs für die zweimalige Dosierung genau vorausberechnen, da die genauen Flockungsanteile der zugeführten Suspension bekannt sind und somit bei der Zugabe von weiterem Flockungsmittel F1 in vielen Fällen exakt vorherzusehende oder zumindest hinreichend exakt vorherzusehende Flockungsbildungseffekte eintreten.
Bezugszeichenliste
D1 Dosierung, einmalig
D2 Dosierung, zweimalig
E Effekt der Flockenbildung
F Flockungsmittel
F1 Flockungsmittel 1
F2 Flockungsmittel 2
F3 Flockungsmittel 3
K Klärschlamm mit Wasseranteil
KF Klärschlamm mit Wasseranteil und geflockten Partikeln
M1 Mischer 1
M2 Mischer 2
MM mittlere Mischstufe
S1 Sensor 1
SM Sensor der mittleren Mischstufe MM
WS Wirksubstanz
TR Trockensubstanz

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Fest-Flüssig-Trennung von Suspensionen, insbesondere von Klärschlamm (K),
unter Zugabe von Flockungsmitteln (F1 ) und/oder Flockungshilfsmitteln, bei dem mittels eines Sensors (S1 ) die Suspension, insbesondere der Klärschlamm (K), betrachtet wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem ersten Verfahrensschritt die Zugabe von Flockungsmitteln (F1 ) und/oder Flockungshilfsmitteln in eine erste Mischstufe (M1 ) erfolgt, bis mittels des Sensors (S1 ) die Bildung erster Flocken festgestellt wird,
dass die Zugabe des Flockungsmittels (F1 ) und/oder des
Flockungshilfsmittels dann unterbrochen wird, so dass die Suspension, insbesondere der Klärschlamm (K), in diesem Moment einen definierten, nämlich gerade erste Flocken aufweisenden Zustand aufweist,
dass die Suspension, insbesondere der Klärschlamm (K), nun einer weiteren
Mischstufe (M2, MM) zugeführt wird,
dass in dieser weiteren Mischstufe (M2, MM) das gleiche (F1 ) oder ein anderes (F2) Flockungsmittel oder Flockungshilfsmittel in einer Menge zugesetzt wird, die vorbestimmt ist und ausgehend von dem definierten Zustand der Suspension, insbesondere des Klärschlamms (K) einen gewünschten Anteil an Flocken in der Suspension, insbesondere dem Klärschlamm (K) herbeiführt, und
dass die entstehende Mischung dann mittelbar oder unmittelbar einer Fest- Flüssig-Trennung zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass als zweites Flockungsmittel (F2) ein zum ersten Flockungsmittel (F1 ) gleich geladenes Makromolekül oder Polymer eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor (S1 ) eine Kamera aufweist und/oder eine bildanalytische Messung der Suspension, insbesondere des Klärschlamms (K), durchführt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die in der weiteren Mischstufe (M2) zugeführte Menge des Flockungsmittels (F1 oder F2) und/oder Flockungshilfsmittels konstant und im Voraus bestimmt ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die in der weiteren Mischstufe (M2, MM) zugeführte Menge an Flockungsmitteln (F1 oder F2) und/oder Flockungshilfsmittel dadurch bestimmt wird,
dass die Flockenstruktur in der Suspension, insbesondere dem Klärschlamm (K), durch eindimensionale fotooptische Auflichtmessung von Bildzeilen der Grauwertverläufe einer Aufsicht auf die Suspension, insbesondere den Klärschlamm (K), quer zur Strömungsrichtung vorgenommen wird,
dass Sehnenlängen der erfassten Flockenstruktur aus den Grauwertverläufen bestimmt werden, wobei die Sehnenlänge der Abstand zwischen einem relativen Grauwert-Maximalwert und einem benachbarten relativen Grauwert- Minimalwert ist, wobei die Häufigkeit zur Erteilung der Sehnenlängen berechnet wird und ein Konzentrierungsfaktor in Abhängigkeit von Parametern bestimmt wird, die aus den Sehnenlängen unter Häufigkeitsverteilung der Sehnenlängen ermittelt werden.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine dritte Mischstufe (MM) vorgesehen ist, die nach der Zugabe des gleichen oder eines anderen Flockungsmittels (F1 oder F2) und/oder Flockungshilfsmittels in der mittleren Mischstufe (MM) entstehende Suspension, insbesondere der Klärschlamm (K), mit einem weiteren Sensor (SM), insbesondere einer bildanalytisch arbeitenden Konzeption, insbesondere mit einer Kamera, betrachtet werden, um die Zugabe des Flockungsmittels zu steuern.
7. Anordnung zur Fest-Flüssig-Trennung von Suspensionen, insbesondere von Klärschlamm (K), unter Zugabe von Flockungsmitteln (F1 ) und/oder Flockungshilfsmitteln, mit einem Sensor (S1 ), der die Suspension, insbesondere den Klärschlamm (K) betrachtet,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine erste Mischstufe (M1 ) vorgesehen ist, in welche in einem ersten Verfahrensschritt die Zugabe von Flockungsmitteln (F1 ) und/oder Flockungshilfsmitteln erfolgt, bis mittels des Sensors (S1 ) die Bildung erster Flocken festgestellt wird,
dass die Zugabe des Flockungsmittels (F1 ) und/oder des
Flockungshilfsmittels dann unterbrochen wird, so dass die Suspension, insbesondere der Klärschlamm (K), in diesem Moment einen definierten, nämlich gerade erste Flocken aufweisenden Zustand aufweist,
dass eine weitere Mischstufe (M2, MM) vorgesehen ist, in welche die Suspension, insbesondere der Klärschlamm (K), zugeführt wird,
dass in dieser weiteren Mischstufe (M2, MM) das gleiche (F1 ) oder ein anderes (F2) Flockungsmittel oder Flockungshilfsmittel in einer Menge zugesetzt wird, die vorbestimmt ist und ausgehend von dem definierten Zustand der Suspension, insbesondere des Klärschlamms (K) einen gewünschten Anteil an Flocken in der Suspension, insbesondere dem
Klärschlamm (K) herbeiführt, und
dass die entstehende Mischung dann mittelbar oder unmittelbar einer Fest- Flüssig-Trennung zugeführt wird.
8. Anordnung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass als zweites Flockungsmittel (F2) ein zum ersten Flockungsmittel (F1 ) gleich geladenes Makromolekül oder Polymer eingesetzt wird.
9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor (S1 ) eine Kamera aufweist und/oder eine bildanalytische Messung der Suspension, insbesondere des Klärschlamms (K) durchführt.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die in der weiteren Mischstufe (M2) zugeführte Menge des Flockungsmittels (F1 oder F2) und/oder Flockungshilfsmittels konstant und im Voraus bestimmt ist.
1 1. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die in der weiteren Mischstufe (M2, MM) zugeführte Menge an Flockungsmitteln (F1 oder F2) und/oder Flockungshilfsmittel dadurch bestimmt wird,
dass die Flockenstruktur in der Suspension, insbesondere dem Klärschlamm (K) durch eindimensionale fotooptische Auflichtmessung von Bildzeilen der Grauwertverläufe einer Aufsicht auf die Suspension, insbesondere den Klärschlamm (K), quer zur Strömungsrichtung vorgenommen wird,
dass Sehnenlängen der erfassten Flockenstruktur aus den Grauwertverläufen bestimmt werden, wobei die Sehnenlänge der Abstand zwischen einem relativen Grauwert-Maximalwert und einem benachbarten relativen Grauwert- Minimalwert ist, wobei die Häufigkeit zur Erteilung der Sehnenlängen berechnet wird und ein Konzentrierungsfaktor in Abhängigkeit von Parametern bestimmt wird, die aus den Sehnenlängen unter Häufigkeitsverteilung der Sehnenlängen ermittelt werden.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine dritte Mischstufe (MM) vorgesehen ist, die nach der Zugabe des gleichen oder eines andern Flockungsmittels (F1 oder F2) und/oder
Flockungshilfsmittels in der mittleren Mischstufe (MM) entstehende
Suspension, insbesondere der Klärschlamm (K), mit einem weiteren Sensor (SM), insbesondere einer bildanalytisch arbeitenden Konzeption, insbesondere mit einer Kamera, betrachtet werden, um die Zugabe des Flockungsmittels zu steuern.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114486666B (zh) * 2022-03-31 2022-06-24 山东省煤田地质局第五勘探队 一种矿井内水中悬浮物分析检测装置
CN116664574B (zh) * 2023-07-31 2023-10-20 山东罗斯夫新材料科技有限公司 一种丙烯酸乳液生产废水视觉检测方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0754941A1 (de) 1995-07-17 1997-01-22 Koei Industry Co., Ltd. Vorrichtung zur Feststellung der Eigenschaften von schlammförmigen Materialien, sowie ein Schlammbehandlungsverfahren
EP1373145A2 (de) 2001-03-27 2004-01-02 Clausthaler Umwelttechnik-Institut Gmbh (Cutec - Institut) Verfahren und messanordnung zur automatischen bestimmung des aufkonzentrierungsfaktors von konditioniertem klärschlamm
EP1432502A1 (de) 2001-10-02 2004-06-30 Clausthaler Umwelttechnikinstitut Gmbh (CUTEC - Institut) Flockungsapparat und verfahren zur konditionierung von kolloidalen suspensionen
WO2016006419A1 (ja) * 2014-07-07 2016-01-14 水ｉｎｇ株式会社 凝集方法および凝集装置
WO2017168054A1 (en) * 2016-04-01 2017-10-05 Kemira Oyj A method and system for optimization of coagulation and/or flocculation in a water treatment process

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0754941A1 (de) 1995-07-17 1997-01-22 Koei Industry Co., Ltd. Vorrichtung zur Feststellung der Eigenschaften von schlammförmigen Materialien, sowie ein Schlammbehandlungsverfahren
DE69604348T2 (de) 1995-07-17 2000-05-25 Koei Industry Co., Ltd. Vorrichtung zur Feststellung der Eigenschaften von schlammförmigen Materialien, sowie ein Schlammbehandlungsverfahren
EP1373145A2 (de) 2001-03-27 2004-01-02 Clausthaler Umwelttechnik-Institut Gmbh (Cutec - Institut) Verfahren und messanordnung zur automatischen bestimmung des aufkonzentrierungsfaktors von konditioniertem klärschlamm
EP1432502A1 (de) 2001-10-02 2004-06-30 Clausthaler Umwelttechnikinstitut Gmbh (CUTEC - Institut) Flockungsapparat und verfahren zur konditionierung von kolloidalen suspensionen
WO2016006419A1 (ja) * 2014-07-07 2016-01-14 水ｉｎｇ株式会社 凝集方法および凝集装置
WO2017168054A1 (en) * 2016-04-01 2017-10-05 Kemira Oyj A method and system for optimization of coagulation and/or flocculation in a water treatment process

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