CH702186A2 - Device for dewatering of earth materials. - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entwässern von Erdmaterialien (10), insbesondere Erdbohrungs-Materialien, umfassend eine Zuführvorrichtung (20) zur Aufnahme und zur Weiterleitung der Feststoffe und des Wassers der Erdmaterialien (10) und eine erste Trennstufe (30), um die Feststoffe und das Wasser weitgehend zu trennen, einerseits in grobkörnige Feststoffteile (32) und andererseits in ein Gemisch (34) aus im Wesentlichen feinkörnigen Feststoffteilen und Wasser. Ferner weist die Vorrichtung eine Flockungsvorrichtung (40) auf, um das Gemisch (34) von der ersten Trennstufe aufzunehmen und dieses unter Zugabe mindestens eines Flockungsmittels (42) in flockenhaltiges Wasser (44) umzuwandeln, indem die feinkörnigen Feststoffteile weitgehend in Flocken (45) zusammengefasst werden. Ausserdem umfasst die Vorrichtung eine zweite Trennstufe (50), welche als mechanische Trennvorrichtung ausgebildet ist, um das flockenhaltige Wasser (44) aus der Flockungsvorrichtung (40) aufzunehmen und von diesem die Flocken (45) weitgehend abzutrennen.The invention relates to a device for dewatering earth materials (10), in particular earth boring materials, comprising a feed device (20) for receiving and conveying the solids and the water of the earth materials (10) and a first separation stage (30) for the solids and to largely separate the water, on the one hand into coarse-grained solid parts (32) and on the other hand into a mixture (34) of essentially fine-grained solid parts and water. The apparatus further comprises a flocculation device (40) for receiving the mixture (34) from the first separation stage and converting it to flocculated water (44) by adding at least one flocculant (42) by substantially dispersing the fine particulate solids in flakes (45). be summarized. In addition, the device comprises a second separation stage (50), which is designed as a mechanical separation device to receive the flake-containing water (44) from the flocculation device (40) and largely separate the flakes (45) from it.
Description
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entwässern von Erdmaterialien, welche Feststoffe und Wasser enthalten, insbesondere Erdbohrungs-Materialien. The present invention relates to an apparatus and method for dewatering earth materials containing solids and water, particularly earth boring materials.
[0002] Bei Erdarbeiten fallen oft grössere Mengen von Erdmaterialien an, welche im Allgemeinen nicht unmittelbar verwendet und deshalb abtransportiert und entsorgt werden. Dabei müssen typischerweise mehrere t pro Stunde von Materialien unterschiedlicher Grösse wie Steine, Felsbrocken sowie Sand und Staub verarbeitet werden. In earthworks are often larger amounts of earth materials, which are not used directly in general and therefore transported away and disposed of. In this case, typically several t per hour of materials of different sizes such as stones, boulders and sand and dust have to be processed.
[0003] Diese Erdmaterialien werden beispielsweise in Schläuchen und Rohren mit einem Durchmesser von 50 mm bis 300 mm und unter Zugabe von Druckluft mit einem Druck von bis zu 25 bar vom Abbauort zu einer Mulde transportiert, welche dann bei Bedarf entleert wird. These earth materials are transported for example in hoses and pipes with a diameter of 50 mm to 300 mm and with the addition of compressed air at a pressure of up to 25 bar from the mining site to a trough, which is then emptied if necessary.
[0004] Bei Erdarbeiten in feuchtem Erdreich, insbesondere bei tief in das Erdreich eindringenden Erdbohrungen wie beim Erdsondenbau, Brunnenbau oder Tunnelbau, weisen die Erdmaterialien einen zum Teil sehr hohen Wasseranteil auf. Dies kann zu einem, in der Regel plötzlich auftretenden, zusätzlichen Fluss von mehreren m3 Wasser pro Stunde führen. In earthworks in humid soil, especially in deep penetrating into the ground wells such as Erdsondenbau, well or tunneling, the earth materials have a very high proportion of water on. This can lead to an, usually sudden, additional flow of several m3 of water per hour.
[0005] Die Entsorgung von stark wasserhaltigen Erdmaterialien ist aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und der Umweltverträglichkeit problematisch. Daher besteht der Wunsch, bei den anfallenden Erdmaterialien die Feststoffe möglichst gut vom Wasser abzutrennen, so dass die Feststoffe und das Wasser jeweils getrennt entsorgt werden können. The disposal of highly hydrous earth materials is problematic for reasons of economy and environmental impact. Therefore, there is a desire to separate as much of the solids as possible from the water in the resulting earth materials, so that the solids and the water can be disposed of separately.
[0006] Es ist bekannt, dass wasserhaltige Erdmaterialien mittels Sieben teilweise entwässert werden können. Dabei werden die grobkörnigen Feststoffteile weitgehend abgetrennt, so dass ein schlammförmiges Gemisch aus Wasser und feinkörnigen Feststoffteilen verbleibt. Allerdings ist in der Regel die Entsorgung dieses Gemischs gleichfalls problematisch, da dieses gewissen Qualitätsanforderungen genügen muss. Beispielsweise schreiben’ behördliche Auflagen meist eine maximale Trübung bzw. eine entsprechende Durchsichtigkeit oder einen maximalen Feststoffgehalt (TS) des zu entsorgenden Wassers vor. Solche Qualitätsanforderungen sind in der Regel mit einem reinen Siebprozess nicht erreichbar. It is known that water-containing earth materials can be partially drained by sieving. The coarse-grained solid particles are largely separated, so that a muddy mixture of water and fine-grained solids remains. However, the disposal of this mixture is also usually problematic because this must meet certain quality requirements. For example, 'regulatory requirements usually prescribe a maximum turbidity or a corresponding transparency or a maximum solids content (TS) of the water to be disposed of. Such quality requirements are usually not achievable with a pure screening process.
[0007] Es sind verschiedene Methoden bekannt, um das schlammförmige Gemisch weiter zu entwässern. Beispielsweise kann das schlammförmige Gemisch in einen Behälter, insbesondere in ein Absetzbecken, eingespeist und durch Sedimentation in absinkende Feststoffe und Wasser aufgetrennt werden. Nach dem Erreichen einer vorgegebenen Resttrübung werden das Wasser und die festen Rückstände getrennt entsorgt. Hierzu werden, je nach Qualitätsanforderungen, längere Wartezeiten und aufwändige Installationen mit mehreren, kaskadenförmig angeordneten Behältern oder Absetzbecken benötigt. Zudem benötigt die Befüllung der Absetzbecken eine Überwachung und beim Wechseln der Absetzbecken können Betriebsunterbrüche entstehen. Daher ist diese Methode für eine kontinuierliche Entwässerung der anfallenden Erdmaterialien weniger geeignet. There are various methods known to further dehydrate the sludge-like mixture. For example, the sludge-like mixture in a container, in particular in a settling tank, fed and separated by sedimentation in sinking solids and water. After reaching a predetermined residual turbidity, the water and the solid residues are disposed of separately. Depending on the quality requirements, longer waiting times and complex installations with several cascaded containers or settling tanks are required. In addition, the filling of the settling tanks requires monitoring and when changing the settling tanks can interrupt operations. Therefore, this method is less suitable for continuous drainage of the resulting earth materials.
[0008] Wünschenswert ist eine Entwässerung der anfallenden Erdmaterialien auf kontinuierliche Weise, also ohne Befüllung und Wechseln von Absetzbecken oder Behältern. Desirable is a drainage of the resulting earth materials in a continuous manner, ie without filling and changing settling tanks or containers.
[0009] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entwässern von Erdmaterialien, insbesondere Erdbohrungs-Materialien, zu schaffen, mit welchen auf kleinem Raum eine grosse Menge an Erdmaterialien unter Einhaltung einer vorgegebenen Resttrübung des abzugebenden Wassers schnell und effizient entwässert werden kann. The present invention is therefore an object of the invention to provide a device and a method for dewatering earth materials, especially earth boring materials, with which in a small space a large amount of earth materials in compliance with a given residual turbidity of the water to be dispensed quickly and can be drained efficiently.
[0010] Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung und das Verfahren gelöst, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen definiert sind. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. This object is achieved by the device and the method as defined in the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
[0011] Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass eine Vorrichtung zum Entwässern von Erdmaterialien, welche Feststoffe und Wasser enthalten, insbesondere Erdbohrungs-Materialien, Folgendes umfasst: eine Zuführvorrichtung zur Aufnahme und zur Weiterleitung der Feststoffe und des Wassers der Erdmaterialien, eine erste Trennstufe, welche ausgebildet ist, von der Zuführvorrichtung die weitergeleiteten Feststoffe und das weitergeleitete Wasser aufzunehmen und die Feststoffe und das Wasser weitgehend zu trennen, einerseits in grobkörnige Feststoffteile und andererseits in ein Gemisch aus im Wesentlichen feinkörnigen Feststoffteilen und Wasser, eine Flockungsvorrichtung, welche ausgebildet ist, das Gemisch von der ersten Trennstufe aufzunehmen und dieses unter Zugabe mindestens eines Flockungsmittels in flockenhaltiges Wasser umzuwandeln, indem die feinkörnigen Feststoffteile weitgehend in Flocken zusammengefasst werden, und eine zweite Trennstufe, welche als mechanische Trennvorrichtung ausgebildet ist, um das flockenhaltige Wasser aus der Flockungsvorrichtung aufzunehmen und aus diesem die Flocken weitgehend abzutrennen.The essence of the invention is that an apparatus for dewatering earth materials containing solids and water, in particular earth boring materials, comprises: a feeding device for receiving and conveying the solids and the water of the earth materials, a first separation stage, which is designed to receive the forwarded solids and the passed-on water from the feed device and to largely separate the solids and the water, on the one hand into coarse solid particles and on the other hand into a mixture of essentially fine-grained solid particles and water, a flocculation device, which is adapted to receive the mixture of the first separation stage and to convert it with the addition of at least one flocculant in flocculated water by the fine-grained solid particles are largely summarized in flakes, and a second separation stage, which is designed as a mechanical separation device to receive the flocculated water from the flocculation device and from this largely separate the flocs.
[0012] Durch das weitgehende Trennen in der ersten Trennstufe weisen die grobkörnigen Feststoffteile lediglich einen geringen Wasseranteil bzw. eine geringe Feuchte auf und können damit auf einfache Weise entsorgt werden. Due to the extensive separation in the first separation stage, the coarse-grained solid parts only a small proportion of water or a low humidity and can thus be disposed of in a simple manner.
[0013] Durch das Zusammenwirken der einzelnen Komponenten der erfindungsgemässen Trennvorrichtung, nämlich der Zuführvorrichtung, der ersten und der zweiten Trennstufe und der Flockungsvorrichtung, kann eine kontinuierliche und gründliche Entwässerung der anfallenden Erdmaterialien ohne Sedimentation und den damit verbundenen Nachteilen erreicht werden. Damit entfallen Wartezeiten, die aufwändige Installation von Absetzbecken oder Behältern, die Überwachung der Befüllung und allfällige Betriebsunterbrüche. By the interaction of the individual components of the inventive separation device, namely the feeder, the first and the second separation stage and the flocculation device, a continuous and thorough drainage of the resulting earth materials without sedimentation and the associated disadvantages can be achieved. This eliminates waiting times, the time-consuming installation of settling tanks or containers, the monitoring of filling and any interruptions in operation.
[0014] Eine solche erfindungsgemässe Entwässerungsvorrichtung kann kompakt gebaut und effizient und kostengünstig betrieben werden. Durch die Kombination von Zuführvorrichtung, zwei Trennstufen und einer Flockungsvorrichtung ergibt sich eine einfache und kompakte Entwässerungsvorrichtung, mit der sowohl ein sehr effizienter Betrieb als auch eine hohe Trennwirkung erreicht werden kann. Such a drainage device according to the invention can be made compact and operated efficiently and inexpensively. The combination of feed device, two separation stages and a flocculation device results in a simple and compact dewatering device, with both a very efficient operation and a high separation efficiency can be achieved.
[0015] Die Entwässerungsvorrichtung kann durch den kompakten Aufbau mobil ausgebildet werden, was es ermöglicht, die Entwässerungsvorrichtung den Erfordernissen entsprechend einfach, flexibel und schnell zum Einsatz zu bringen, insbesondere auch bei eingeschränkten Platzverhältnissen, wie sie beispielsweise bei Erdbohrungen in Städten auftreten. Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemässe Entwässerungsvorrichtung bei Erdbohrungen, da in diesem Fall das Auftreten von Wasser im Erdmaterial meist nicht vorhersagbar und damit nicht planbar ist. So können unerwartet grosse und plötzlich anfallende Mengen an stark wasserhaltigen Erdmaterialien auftreten. Solche Situationen können durch die erfindungsgemässe Entwässerungsvorrichtung selbständig bewältigt werden. The dewatering device can be formed mobile by the compact design, which makes it possible to bring the dewatering device according to the requirements in a simple, flexible and fast to use, especially in limited space, such as occur in earth boreholes in cities. Particularly advantageous is the inventive drainage device for earth drilling, since in this case the occurrence of water in the earth material usually unpredictable and thus can not be planned. Thus, unexpectedly large and suddenly accumulating amounts of highly hydrous earth materials occur. Such situations can be handled independently by the inventive drainage device.
[0016] Durch die Flockungsvorrichtung wird eine sehr effiziente Entwässerung der bereits durch die erste Trennstufe weitgehend entwässerten Erdmaterialien erreicht. So kann das in grossen Mengen anfallende Gemisch der ersten Trennstufe mittels eines vorzugsweise kontinuierlichen Flockungsprozesses derart entwässert werden, dass das dabei anfallende Wasser zur Entsorgung oder zur weiteren Verarbeitung mit feinmaschigen Filtern geeignet ist. By flocculation a very efficient drainage of already largely drained by the first separation stage earth materials is achieved. Thus, the resulting in large quantities mixture of the first separation stage can be dewatered by means of a preferably continuous flocculation such that the resulting water is suitable for disposal or further processing with fine-mesh filters.
[0017] Unter dem Begriff Flockungsmittel, auch Koagulierungsmittel genannt, sind grundsätzlich alle Arten von Substanzen zu verstehen, die geeignet sind, die im Wasser vorhandenen Feststoffteile weitgehend in Flocken zusammen zu fassen. Insbesondere sind darunter auch jene Substanzen zu verstehen, welche zur Bildung von grösseren Flocken aus kleineren Flocken dienen und welche auch als Flockungshilfsmittel bezeichnet werden. The term flocculant, also called coagulant, basically all kinds of substances are to be understood, which are suitable to summarize the solids present in water largely in flakes together. In particular, these include those substances which serve to form larger flakes of smaller flakes and which are also referred to as flocculation aids.
[0018] Es können verschiedene bekannte Flockungsvorrichtungen eingesetzt werden, beispielsweise solche, wie sie bei der Entwässerung von Klärschlämmen in Kläranlagen verwendet werden. Allerdings muss solch eine Flockungsvorrichtung beim Einsatz in der erfindungsgemässen Entwässerungsvorrichtung besondere Anforderungen bezüglich der zu verarbeitenden Materialflüsse, der Mobilität und der Flexibilität erfüllen, welche normalerweise nicht an eine Flockungsvorrichtung für eine Kläranlage gestellt werden. Various known flocculation devices can be used, for example, those used in the dewatering of sewage sludge in sewage treatment plants. However, when used in the dewatering device according to the invention, such a flocculation device has to meet special requirements with regard to the material flows to be processed, the mobility and the flexibility which are normally not imposed on a flocculation device for a sewage treatment plant.
[0019] Durch die erste Trennstufe wird eine übermässige Belastung der nachgeschalteten Flockungsvorrichtung vermieden. Dadurch kann der Verbrauch an Flockungsmitteln bei der Flockungsvorrichtung stark reduziert und damit ein kostengünstiger Betrieb erreicht werden. By the first separation stage an excessive load on the downstream flocculation device is avoided. As a result, the consumption of flocculants in the flocculation device can be greatly reduced and thus cost-effective operation can be achieved.
[0020] Unter «Trennstufe» sind alle Arten von Vorrichtungen zu verstehen, die geeignet sind, grobkörnige und feinkörnige Materialien zu trennen, beispielsweise Filter, Siebe, Schüttelroste oder Vibrationsvorrichtungen. By "separation stage" are meant all types of devices which are suitable for separating coarse-grained and fine-grained materials, for example filters, sieves, vibrating grates or vibratory devices.
[0021] Bei mechanischen Trennvorrichtungen werden Vorrichtungen mit vorgegebenen Öffnungen eingesetzt, um über diese Öffnungen Feststoffe und/oder Wasser anhand der Grösse der Feststoffanteile effizient zu trennen. Dabei kann zum Beispiel bei einem Sieb die Trenncharakteristik durch die Maschenweite vorgegeben werden. In mechanical separators devices with predetermined openings are used to efficiently separate solids and / or water on the basis of the size of the solids content through these openings. In this case, for example, in a sieve, the separation characteristic can be specified by the mesh size.
[0022] Die Verwendung einer mechanischen Trennvorrichtung in der zweiten Trennstufe ist besonders vorteilhaft, da neben einer schnellen Entwässerung des flockenhaltigen Wassers auch ein besonders platzsparender Aufbau der Vorrichtung zum Entwässern von Erdmaterialien erreicht wird. Die zweite Trennstufe kann auch mit der Flockungsvorrichtung zu einer Einheit zusammengefasst sein. Diese Einheit besitzt dann zwei Ausgänge, einen ersten Ausgang hauptsächlich für das Wasser und einen zweiten Ausgang hauptsächlich für die Flocken. Die Kombination der zweiten Trennstufe mit der Flockungsvorrichtung ergibt einen besonders kompakten Aufbau, der bezüglich Mobilität und Flexibilität besonders vorteilhaft ist. The use of a mechanical separation device in the second separation stage is particularly advantageous because in addition to a quick drainage of the flocculated water and a particularly space-saving design of the device for dewatering of earth materials is achieved. The second separation stage can also be combined with the flocculation device to form a unit. This unit then has two outputs, a first output mainly for the water and a second output mainly for the flocs. The combination of the second separation stage with the flocculation device results in a particularly compact construction, which is particularly advantageous in terms of mobility and flexibility.
[0023] Vorzugsweise ist die Zuführvorrichtung als Entlastungsvorrichtung ausgebildet, um bei den zugeführten Erdmaterialien deren Druck und/oder Bewegungsenergie zu reduzieren und/oder um gasförmige Bestandteile, insbesondere Luft, aus den zugeführten Erdmaterialien zu entfernen. Preferably, the supply device is designed as a relief device to reduce their pressure and / or kinetic energy in the supplied earth materials and / or to remove gaseous components, in particular air, from the supplied earth materials.
[0024] Vorteilhafterweise weist die Flockungsvorrichtung eine Mikroflockungseinrichtung und eine nachfolgende Hauptflockungseinrichtung auf, wobei die Mikroflockungseinrichtung ausgebildet ist, dem Gemisch aus der ersten Trennstufe das Flockungsmittel zuzumischen, sodass sich ein flockenhaltiges Zwischenprodukt ergibt, und wobei die Hauptflockungseinrichtung ausgebildet ist, das flockenhaltige Zwischenprodukt unter Zugabe eines zusätzlichen Flockungsmittels in das flockenhaltige Wasser umzuwandeln. Advantageously, the flocculation device has a micro-flocculation device and a subsequent main flocculation device, wherein the micro-flocculation device is designed to mix the flocculant with the mixture from the first separation step, resulting in a flocculant intermediate, and wherein the main flocculation device is formed, the flocculated intermediate product with addition of an additional flocculant into the flocculated water.
[0025] Durch die vorgeschaltete Mikroflockungseinrichtung werden die kolloidalen Bestandteile der feinkörnigen Feststoffteile in agglomerierte Mikroflocken umgewandelt, welche zusammen mit dem Wasser das flockenhaltige Zwischenprodukt bilden. Dadurch wird bei der Entwässerung von Erdmaterialien eine starke Absenkung der Resttrübung des abzugebenden Wassers erreicht. By the upstream Mikroflockungseinrichtung the colloidal components of the fine-grained solid particles are converted into agglomerated microflakes, which together with the water form the flake-containing intermediate. As a result, in the drainage of earth materials a strong reduction of the residual turbidity of the water to be dispensed is achieved.
[0026] Die Hauptflockungseinrichtung und das zusätzlich zugegebene Flockungsmittel dienen der Konditionierung der durch die Mikroflockungseinrichtung gebildeten Flocken. Durch diese Konditionierung wird eine Grösse der Flocken erreicht, welche eine besonders effiziente Entwässerung ermöglicht. The main flocculating device and the additionally added flocculant serve to condition the flakes formed by the micro-flocculation device. By this conditioning, a size of the flakes is achieved, which allows a particularly efficient drainage.
[0027] In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Mikroflockungseinrichtung einen der Aufnahme des Gemischs aus der ersten Trennstufe dienenden ersten Auffangbehälter und mindestens einen Verweilbehälter auf, in welchen das Flockungsmittel, insbesondere durch turbulentes Mischen, einbringbar ist. In diesem Verweilbehälter kann das Flockungsmittel aufbereitet werden, beispielsweise durch Auflösen oder Suspendieren, bevor es dem Gemisch beigegeben wird. Dadurch kann die Wirkung des Flockungsmittels wesentlich verstärkt werden. In a preferred embodiment, the micro-flocculation means comprises a first collection container serving to receive the mixture from the first separation stage and at least one retention container into which the flocculation agent, in particular by turbulent mixing, can be introduced. In this dwell the flocculant may be treated, for example by dissolving or suspending, before it is added to the mixture. As a result, the effect of the flocculant can be significantly increased.
[0028] Vorzugsweise weist der mindestens eine Verweilbehälter einen äusseren Verweilbehälter und einen darin enthaltenen inneren Verweilbehälter auf, in welchen das Flockungsmittel einbringbar ist. Dadurch kann die Aufbereitung des Flockungsmittels weiter verbessert werden. Preferably, the at least one dwell on an outer dwell and an inner dwell contained therein, in which the flocculant is introduced. As a result, the treatment of the flocculant can be further improved.
[0029] Mit Vorteil weist die Vorrichtung mindestens eine Mischvorrichtung auf, die das Gemisch aus im Wesentlichen feinkörnigen Feststoffteilen und Wasser im Wesentlichen homogen hält und vorzugsweise im Auffangbehälter angeordnet ist. Dadurch kann eine besonders gleichbleibende Verarbeitung des Gemischs und damit ein besonders gleichmässig fortlaufender oder kontinuierlicher Betrieb realisiert werden. Advantageously, the device has at least one mixing device, which holds the mixture of substantially fine-grained solid parts and water substantially homogeneous and is preferably arranged in the collecting container. This allows a particularly constant processing of the mixture and thus a particularly uniform continuous or continuous operation can be realized.
[0030] Als Flockungsmittel wird vorzugsweise ein Salz, insbesondere ein Fe-III-Salz oder ein Al-Salz, verwendet. Dadurch kann bei Erdmaterialien eine besonders wirkungsvolle Flockenbildung der feinkörnigen, weitgehend anorganischen Feststoffteile erreicht werden. As a flocculant is preferably a salt, in particular a Fe-III salt or an Al salt used. As a result, a particularly effective flocculation of the fine-grained, largely inorganic solid parts can be achieved in earth materials.
[0031] Weiter bevorzugt ist die Mikroflockungseinrichtung derart ausgebildet, dass das Flockungsmittel dem Gemisch in einer Menge von 1 g bis 200 g pro m<3> des Gemischs zugegeben wird. Diese geringe Menge ergibt einen besonders kosteneffizienten Einsatz des Flockungsmittels. More preferably, the micro-blocking device is designed such that the flocculant is added to the mixture in an amount of 1 g to 200 g per m 3 of the mixture. This small amount results in a particularly cost-effective use of the flocculant.
[0032] Vorteilhafterweise ist die Hauptflockungseinrichtung ausgelegt, mindestens 5 m3 des Zwischenprodukts pro Stunde zu verarbeiten, wobei das Zwischenprodukt beispielsweise unter einem Druck von ca. 0.5 bar steht. Eine solche Auslegung gewährleistet, dass die Hauptflockungseinrichtung den wechselnden und plötzlich auftretenden Materialflüssen, so wie sie bei Erdarbeiten auftreten, verarbeiten kann. Advantageously, the Hauptflockungseinrichtung is designed to process at least 5 m3 of the intermediate per hour, the intermediate is, for example, under a pressure of about 0.5 bar. Such a design ensures that the main flocculation device can handle the changing and sudden flows of material as they occur in earthworks.
[0033] Vorzugsweise ist die Hauptflockungseinrichtung zweistufig ausgebildet und die erste Stufe dient der Beimischung eines zusätzlichen Flockungsmittels beziehungsweise eines Flockungshilfsmittels, insbesondere eines Polymers oder eines Polyelektrolyten, zu dem Zwischenprodukt und die zweite Stufe dient der Umformung der durch die Mikroflockungseinrichtung und/oder durch die erste Stufe erzeugten Flocken, insbesondere in Pellets. Diese Umformung ist besonders vorteilhaft zur Flockenstabilisierung und zur effizienten Entwässerung und Entsorgung der Flocken durch die nachfolgende zweite Trennstufe. Preferably, the Hauptflockungseinrichtung is formed in two stages and the first stage is the admixture of an additional flocculant or a flocculant, in particular a polymer or a polyelectrolyte, to the intermediate product and the second stage is the forming of the microflaking and / or by the first Stage generated flakes, especially in pellets. This transformation is particularly advantageous for flake stabilization and for efficient dewatering and disposal of the flakes by the subsequent second separation stage.
[0034] Als zusätzliches Flockungsmittel können kationische oder anionische Polyelektrolyte oder auch nicht ionische Polyelektrolyte eingesetzt werden. Polyelektrolyte eignen sich besonders als Flockungsmittel für die Entwässerung von Erdmaterialien, da die Erdmaterialien aus weitgehend anorganischen Materialien bestehen und biologische Bestandteile nicht oder nur in geringem Masse vorhanden sind. As an additional flocculant cationic or anionic polyelectrolytes or nonionic polyelectrolytes can be used. Polyelectrolytes are particularly suitable as flocculants for the drainage of earth materials, since the earth materials consist of largely inorganic materials and biological components are not or only slightly present.
[0035] Bevorzugt ist, dass die erste Trennstufe: - eine mechanische Trennvorrichtung, insbesondere ein Vibrationssieb und/oder eine filtrierende Vorrichtung, aufweist und/oder- ausgebildet ist, die Trennung in grobkörnige und feinkörnige Feststoffteile vorzunehmen, wobei die Grenze zwischen den grobkörnigen und feinkörnigen Feststoffteilen bei einer Korngrösse von ca. 0,1 mm bis ca. 5 mm, insbesondere von ca. 0,5 mm, liegt. It is preferred that the first separation stage: a mechanical separation device, in particular a vibrating screen and / or a filtering device, has and / or is designed to carry out the separation into coarse-grained and fine-grained solid parts, the boundary between the coarse-grained and fine-grained solid parts having a particle size of approx mm to about 5 mm, in particular of about 0.5 mm.
[0036] Weiter bevorzugt ist, dass die zweite Trennstufe: - ein Sieb, insbesondere ein Vibrationssieb, aufweist und/oder - auf einem seihenden Filtrationsverfahren basiert und/oder - ausgebildet ist, die Flocken mit einer Flockengrösse von mindestens 0,05 mm, insbesondere von mindestens 0,3 mm, aus dem flockenhaltigen Wasser abzutrennen. Dabei ist unter einem seihenden Filtrationsverfahren ein Entwässerungsverfahren zu verstehen, bei welchem die Flocken durch einen Abtropfprozess entwässert werden. It is further preferred that the second separation stage: - Has a sieve, in particular a vibrating screen, and / or - Based on an existing filtration process and / or - Is formed, the flakes with a flake size of at least 0.05 mm, in particular of at least 0.3 mm, to separate from the flake-containing water. In this case, a filtration process is a drainage process in which the flakes are dewatered by a draining process.
[0037] Vorzugsweise weist die erfindungsgemässe Vorrichtung eine Filtervorrichtung auf, die insbesondere einen rückspülbaren Filter, einen Kantenspaltfilter, einen Kerzenfilter oder einen Membranfilter umfassen kann, und die der zweiten Trennstufe zur Entfernung weiterer Feststoffe aus dem Wasser nachgeschaltet ist. Preferably, the device according to the invention comprises a filter device, which may in particular comprise a backwash filter, an edge gap filter, a candle filter or a membrane filter, and which is connected downstream of the second separation stage for the removal of further solids from the water.
[0038] In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die erfindungsgemässe Vorrichtung einen Transportcontainer, insbesondere einen Standardcontainer, auf, in dem die Zuführvorrichtung, die erste Trennstufe, die Flockungsvorrichtung, die zweite Trennstufe und gegebenenfalls weitere Komponenten der Vorrichtung, insbesondere die Filtervorrichtung, aufgenommen sind. In a preferred embodiment, the inventive device on a transport container, in particular a standard container, in which the feeder, the first separation stage, the flocculation device, the second separation stage and optionally other components of the device, in particular the filter device, are added.
[0039] Vorzugsweise ist die erfindungsgemässe Vorrichtung dazu ausgelegt, mindestens 10 t Feststoffe pro Stunde und/oder mindestens 10 m<3> Wasser pro Stunde und/oder unter einem Druck von bis zu 25 bar stehende Erdmaterialien zu verarbeiten. Preferably, the inventive device is designed to process at least 10 t of solids per hour and / or at least 10 m <3> of water per hour and / or under a pressure of up to 25 bar standing earth materials.
[0040] Des Weiteren ist die erfindungsgemässe Vorrichtung dazu ausgelegt, eine Restfeuchtigkeit der grobkörnigen Feststoffteile und der Flocken von maximal 20 % und/oder eine Trübung des Wassers von maximal 20 mg Trockensubstanz pro Liter und/oder von maximal 20 FNU (Formazine Nephelometrie Units) zu erreichen. Furthermore, the inventive device is designed to a residual moisture of the coarse-grained solid particles and the flakes of not more than 20% and / or a turbidity of the water of not more than 20 mg dry matter per liter and / or of a maximum of 20 FNU (Formazine Nephelometrie Units) to reach.
[0041] Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung mindestens eine Messvorrichtung zur Messung der Durchflussmenge und/oder der Qualität, insbesondere der Trübung oder des Trockensubstanzgehalts, des von der Vorrichtung abzugebenden Wassers. Anhand der Messwerte kann die gesamte Vorrichtung und insbesondere die Filtervorrichtung gesteuert und/oder geregelt werden. Ferner kann der Betrieb der Vorrichtung klar dokumentiert werden, zum Beispiel zum Belegen der ordnungsgemässen Funktion, des Einhaltens von Vorschriften oder der Abrechnung von Kosten. Ausserdem können die ermittelten Messwerte an eine Datenverarbeitungsvorrichtung und/oder Anlagensteuerung, insbesondere über eine Online-Verbindung, weitergeleitet werden. Preferably, the device comprises at least one measuring device for measuring the flow rate and / or the quality, in particular the turbidity or the dry matter content, of the water to be dispensed by the device. Based on the measured values, the entire device and in particular the filter device can be controlled and / or regulated. Furthermore, the operation of the device can be clearly documented, for example, for proving the proper functioning, the compliance with regulations or the accounting of costs. In addition, the determined measured values can be forwarded to a data processing device and / or system control, in particular via an online connection.
[0042] Des Weiteren ist bevorzugt, dass die Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass das von der Vorrichtung abzugebende Wasser kontinuierlich abgebbar ist, insbesondere unter einem Druck von mindestens 0,5 bar. Furthermore, it is preferred that the device is designed such that the water to be dispensed by the device is continuously deliverable, in particular under a pressure of at least 0.5 bar.
[0043] Ausserdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Entwässern von Erdmaterialien mit der erfindungsgemässen Vorrichtung, wobei diese in der Nähe, insbesondere oberhalb, eines Behälters, insbesondere einer Mulde, positioniert wird, um sowohl die grobkörnigen Feststoffteile als auch die Flocken direkt in diesen Behälter abzugeben. Dadurch wird ein sehr kompakter Aufbau und eine effiziente Entsorgung der Feststoffe erreicht. In addition, the invention relates to a method for dewatering earth materials with the inventive device, which is in the vicinity, in particular above, a container, in particular a trough, positioned to both the coarse solid particles and the flakes directly into this container leave. This achieves a very compact construction and efficient disposal of the solids.
[0044] Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Entwässerungsvorrichtung werden in den folgenden Figuren und den zugehörigen Detailbeschreibungen genauer beschrieben. Es zeigen: <tb>Fig. 1<sep>ein stark vereinfachtes Prinzipschema einer erfindungsgemässen EntwässerungsVorrichtung; <tb>Fig. 2<sep>eine vereinfachte Übersichtsdarstellung eines Ausführungsbeispiels der Entwässerungsvorrichtung gemäss dem Prinzipschema von Fig. 1.Advantageous embodiments of the inventive dewatering device are described in more detail in the following figures and the associated detailed descriptions. Show it: <Tb> FIG. 1 <sep> is a greatly simplified schematic diagram of a drainage device according to the invention; <Tb> FIG. 2 <sep> is a simplified overview of an embodiment of the dewatering device according to the schematic diagram of FIG. 1.
[0045] Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Entwässerungsvorrichtung in Form einer stark vereinfachten Prinzipzeichnung. Ein Gemisch von Erdmaterialien 10, welches als Bestandteile Feststoffe 12, Wasser 14 und Luft 18 aufweist, wird einer Zuführvorrichtung 20 zugeführt. Bei Erdbohrungen bestehen die Feststoffe aus grösseren oder kleineren Felsbrocken, Steinen, Sand und/oder Staub. Die Erdbohrungen reichen typischerweise in eine Tiefe von 50 bis 300 m, so dass die Erdmaterialien 10 mit einem Druck von bis ca. 25 bar aus dem Erdreich gelöst und der Entwässerungs-vorrichtung zugeführt werden. Dabei kann der zugeführte Materialfluss in dieser beispielhaften Ausführung ca. 10 t Feststoffe und ca. 10 bis 20 m<3> Wasser pro Stunde betragen. Fig. 1 shows an embodiment of the inventive dewatering device in the form of a greatly simplified schematic drawing. A mixture of earth materials 10 having as constituents solids 12, water 14 and air 18 is supplied to a feeder 20. For wells, the solids consist of larger or smaller boulders, rocks, sand and / or dust. The earth bores typically reach a depth of 50 to 300 m, so that the earth materials 10 are released from the ground at a pressure of up to about 25 bar and fed to the dewatering device. In this case, the supplied material flow in this exemplary embodiment can be about 10 t of solids and about 10 to 20 m <3> of water per hour.
[0046] In der Zuführvorrichtung 20 wird die Luft 18 von den zugeführten Erdmaterialien 10 getrennt und die Feststoffe 12 und das Wasser 14 an die nachgeschaltete erste Trennstufe 30 weitergeleitet. Vorzugsweise wird im Fall von sehr trockenen Erdmaterialien 10 zusätzliches Wasser 24 beigemischt, um eine übermässige Staubentwicklung bei der Abgabe der Luft 18 zu verhindern. In the feeding device 20, the air 18 is separated from the supplied earth materials 10 and the solids 12 and the water 14 are forwarded to the downstream first separation stage 30. Preferably, in the case of very dry earth materials 10, additional water 24 is added to prevent excessive dust formation upon discharge of the air 18.
[0047] Die erste Trennstufe 30 nimmt die Feststoffe 12 und das Wasser 14 auf und trennt diese weitgehend, einerseits in die grobkörnigen Feststoffteile 32 der Feststoffe 12 und andererseits in ein Gemisch 34. Dabei umfasst das Gemisch 34 im Wesentlichen die feinkörnigen Feststoffteile 36 der Feststoffe und das Wasser 14. Die feinkörnigen Feststoffteile 36 umfassen kolloidale und andere Bestandteile. Das Gemisch bildet somit ein suspensionsartiges oder schlammförmiges Fluid. Von der ersten Trennstufe 30 wird das Gemisch 34 an die nachfolgende Flockungsvorrichtung 40 weitergeleitet. The first separation stage 30 receives the solids 12 and the water 14 and separates them largely, on the one hand into the coarse solid particles 32 of the solids 12 and on the other hand into a mixture 34. In this case, the mixture 34 substantially comprises the fine-grained solid particles 36 of the solids and the water 14. The fine-grained solid particles 36 include colloidal and other ingredients. The mixture thus forms a suspension-like or muddy fluid. From the first separation stage 30, the mixture 34 is forwarded to the subsequent flocculation device 40.
[0048] In der Flockungsvorrichtung 40 wird das zugeführte Gemisch 34 aufgenommen und unter Zugabe eines Flockungsmittels 42 und eines zusätzlichen Flockungsmittels 43 in im Wesentlichen flockenhaltiges Wasser 44 umgewandelt. Als Flockungsmittel 42 wird vorzugsweise ein Salz, insbesondere Fe-III-Salz oder Al-Salz, verwendet. Als zusätzliches Flockungsmittel 43 wird vorzugsweise ein Polymer oder ein Polyelektrolyt eingesetzt. Da das Flockungsmittel 42 und das zusätzliche Flockungsmittel 43 typischerweise als feste Substanzen vorliegen, wird der Flockungsvorrichtung 40 zusätzliches Wasser 41 zugeführt, um die festen Substanzen im Wasser zu lösen oder zu suspendieren. In the flocculation device 40, the added mixture 34 is taken up and converted into substantially flake-containing water 44 with the addition of a flocculant 42 and an additional flocculant 43. As flocculant 42 is preferably a salt, in particular Fe-III salt or Al salt used. As additional flocculant 43, a polymer or a polyelectrolyte is preferably used. Since the flocculating agent 42 and the additional flocculating agent 43 are typically present as solids, the flocculating device 40 is supplied with additional water 41 to dissolve or suspend the solids in the water.
[0049] Vorzugsweise umfasst die Flockungsvorrichtung 40 zwei Untereinheiten, nämlich eine Mikroflockungseinrichtung 46 und eine Hauptflockungseinrichtung 48. Der Mikroflockungseinrichtung 46 wird das Flockungsmittel 42 zugegebenen und es wird ein suspensionsartiges und teilweise geflocktes Zwischenprodukt 47 erzeugt. Dieses Zwischenprodukt 47 wird dann an die Hauptflockungseinrichtung 48 weitergeleitet. In der Hauptflockungseinrichtung 48 wird dann dem Zwischenprodukt 47 das zusätzliche Flockungsmittel 43 und Wasser 41 zugegeben. Das Endprodukt der Hauptflockung 48 ist das oben genannte flockenhaltige Wasser 44, welches zur zweiten Trennstufe 50 weitergeleitet wird. Preferably, the flocculation device 40 comprises two subunits, namely a micro-flocculator 46 and a main flocculator 48. The flocculant 42 is added to the micro-flocculator 46 and a suspension-like and partially flocculated intermediate 47 is produced. This intermediate product 47 is then forwarded to the main flocculator 48. In the Hauptflockungseinrichtung 48 then the intermediate product 47, the additional flocculant 43 and water 41 is added. The final product of the main flocculation 48 is the aforementioned flocculated water 44, which is passed on to the second separation stage 50.
[0050] Die Hauptflockungseinrichtung 48 kann wiederum zweistufig aufgebaut sein, nämlich mit einer ersten Stufe 48a und einer zweiten Stufe 48b. Dabei dient die erste Stufe 48a zur Zumischung des zusätzlichen Flockungsmittels 43 zu dem zugeführten, teilweise geflockten Zwischenprodukt 47. Die zweite Stufe 48b ist der ersten Stufe 48a unmittelbar nachgeschaltet und dient der Umformung der durch die Mikroflockung 46 und die erste Stufe 48a erzeugten Flocken. Dabei werden die Flocken vorzugsweise in Pellets geformt. Somit ergibt sich nach der Umformung 48b das flockenhaltige Wasser 44, welches zur zweiten Trennstufe 50 weitergeleitet wird. The main flocculation device 48 can in turn be constructed in two stages, namely with a first stage 48a and a second stage 48b. In this case, the first stage 48a serves to admix the additional flocculant 43 to the supplied, partially flocculated intermediate product 47. The second stage 48b is immediately downstream of the first stage 48a and serves to reform the flocs produced by the micro-flocculation 46 and the first stage 48a. The flakes are preferably formed into pellets. Thus, after the deformation 48b, the flake-containing water 44, which is forwarded to the second separation stage 50 results.
[0051] In der zweiten Trennstufe 50 werden die Flocken 45 mittels mechanischer Trennung weitgehend aus dem flockenhaltigen Wasser 44 entfernt. Das verbleibende Wasser 52 wird an eine Filtervorrichtung 60 weitergeleitet, dort gefiltert und als klares Wasser 62 abgegeben. Dabei sind die Feststoffe 12 der Erdmaterialien 10 so weit von dem ursprünglichen Wasser 14 getrennt, dass das verbleibende Wasser 62 den vorgegebenen Qualitätsanforderungen genügt und somit auf geeignete Weise entsorgt werden kann. In the second separation stage 50, the flakes 45 are largely removed by mechanical separation of the flake-containing water 44. The remaining water 52 is forwarded to a filter device 60 where it is filtered and discharged as clear water 62. The solids 12 of the earth materials 10 are so far separated from the original water 14 that the remaining water 62 meets the specified quality requirements and thus can be disposed of in a suitable manner.
[0052] Fig. 2 zeigt eine vereinfachte Übersichtsdarstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Entwässerungsvorrichtung 1 mit einer Zuführvorrichtung 20, einer ersten Trennstufe 30, einer Flockungsvorrichtung 40, einer zweiten Trennstufe 50 und einer Filtervorrichtung 60 gemäss dem Prinzipschema von Fig. 1. 2 shows a simplified overview of an embodiment of the dewatering device 1 according to the invention with a feed device 20, a first separation stage 30, a flocculation device 40, a second separation stage 50 and a filter device 60 according to the schematic diagram of FIG. 1.
[0053] Die Zuführvorrichtung 20 ist als Entlastungsvorrichtung oder als Entlastungskammer ausgebildet, um den Druck bei den zugeführten Erdmaterialien 10 weitgehend zu reduzieren und/oder die Bewegungsenergie der zugeführten Erdmaterialien 10 zu reduzieren und/oder die gasförmigen Bestandteile 18, in der Regel die Luft, aus den zugelieferten Erdmaterialien zu entfernen. Die Entlastungskammer 20 ist als Behälter ausgebildet, welcher für die hohen Belastungen geeignet ist, welche durch die Erdmaterialien erzeugt werden, die unter einem Druck von bis zu 25 bar stehen. Ausserdem kann der Entlastungskammer 20 Wasser 24 zugeführt werden, um eine übermässige Staubbildung zu verhindern. The feeding device 20 is designed as a relief device or as a relief chamber to reduce the pressure at the supplied earth materials 10 largely and / or reduce the kinetic energy of the supplied earth materials 10 and / or the gaseous components 18, usually the air, from the supplied earth materials to remove. The discharge chamber 20 is formed as a container which is suitable for the high loads which are generated by the earth materials, which are under a pressure of up to 25 bar. In addition, the discharge chamber 20 water 24 may be supplied to prevent excessive dust formation.
[0054] Die erste Trennstufe ist als Vibrationssieb 30 ausgebildet, so dass entsprechend der Sieböffnungen des Vibrationssiebs 30, eine Aufteilung in die grobkörnigen Feststoffteile 32 und in das zuvor in Zusammenhang mit Fig. 1beschriebene Gemisch 34 erfolgt. Als Vibrationssieb 30 kann ein handelsübliches Produkt eingesetzt werden, zum Beispiel ein Sandsieb der Firma «MS», Aubiere, Frankreich, oder ein Entwässerungssieb der Firma «NEYRTEC», Lorient, Frankreich. Die grobkörnigen Feststoffteile 32 werden durch die Siebbewegungen direkt in eine Mulde 6 gefördert. Das Gemisch 34 wird an die nachfolgende Flockungsvorrichtung 40 weitergeleitet, indem es durch die Sieböffnungen des Vibrationssiebs 30 in einen ersten Auffangbehälter 2a der Flockungsvorrichtung 40 fällt. Die Sieböffnungen weisen einen Durchmesser von ca. 0,1 mm bis ca. 5 mm, vorzugsweise ca. 0,5 mm, auf. Statt einem Vibrationssieb 30 können auch andere Vorrichtungen als erste Trennstufe eingesetzt werden, beispielsweise Schüttelroste oder Bandfilter. The first separation stage is designed as a vibrating screen 30, so that according to the screen openings of the vibrating screen 30, a division into the coarse-grained solid particles 32 and in the previously described in connection with FIG. 1 described mixture 34 takes place. As vibration sieve 30, a commercial product can be used, for example, a sand screen of the company "MS", Aubiere, France, or a drainage screen of the company "NEYRTEC", Lorient, France. The coarse-grained solid particles 32 are conveyed by the sieve movements directly into a trough 6. The mixture 34 is forwarded to the subsequent flocculation device 40 by falling through the screen openings of the vibrating screen 30 into a first collecting container 2a of the flocculation device 40. The sieve openings have a diameter of about 0.1 mm to about 5 mm, preferably about 0.5 mm. Instead of a vibrating screen 30, other devices can be used as the first separation stage, such as Schüttelroste or band filter.
[0055] Die Flockungsvorrichtung 40 ist als kombinierte Vorrichtung aufgebaut, die eine Mikroflockungseinrichtung 46 und eine zweistufige Hauptflockungseinrichtung mit einer ersten Stufe 48a und einer, der ersten Stufe 48a nachgeschalteten, zweiten Stufe 48b umfasst. The flocculation device 40 is constructed as a combined device comprising a micro-flocculator 46 and a two-stage main flocculator having a first stage 48a and a second stage 48b connected downstream of the first stage 48a.
[0056] Die Mikroflockungseinrichtung 46 weist einen ersten Auffangbehälter 2a und einen ersten Verweilbehälter 2b auf, welche untereinander verbunden sind und welche jeweils eine Rührvorrichtung 3 aufweisen, um jeweils durch turbulente Mischung eine möglichst homogen gemischte Suspension zu erzeugen. Dabei werden die Rührvorrichtungen 3 jeweils durch einen Motor M angetrieben. Der erste Auffangbehälter 2a und der erste Verweilbehälter 2b fassen zusammengefasst ein Volumen von ca. 2 bis 4 m<3>. The micro-flocculation device 46 has a first collecting container 2a and a first retention container 2b, which are interconnected and which each have a stirring device 3, in order to produce each by turbulent mixing a suspension homogeneously mixed as possible. The stirring devices 3 are each driven by a motor M. The first collection container 2a and the first retention container 2b summarize a volume of about 2 to 4 m <3>.
[0057] Wie in Zusammenhang mit Fig. 1beschrieben, wird in der Mikroflockungseinrichtung 46 dem Gemisch 34 das Flockungsmittel 42 zugegeben. Dabei wird das salzförmige Flockungsmittel 42 durch eine Dosiervorrichtung zuerst in den ersten Verweilbehälter 2b eingebracht, wo es in Wasser gelöst wird. Somit gelangt das Flockungsmittel 42 erst im Laufe der Zeit in einem bereits gelösten Zustand in das Gemisch 34, wonach sich ein teilweise geflocktes Zwischenprodukt 47 bildet. Dieses Zwischenprodukt 47 wird mittels einer Pumpe 5 zu der ersten Stufe 48a der Hauptflockungseinrichtung transportiert. As described in connection with FIG. 1, the flocculating agent 42 is added to the mixture 34 in the microflaking device 46. In this case, the salt-form flocculant 42 is first introduced by a metering device in the first retention tank 2 b, where it is dissolved in water. Thus, the flocculant 42 only in the course of time in an already dissolved state enters the mixture 34, after which a partially flocculated intermediate 47 is formed. This intermediate product 47 is transported by means of a pump 5 to the first stage 48a of the main flocculator.
[0058] Unmittelbar vor der ersten Stufe 48a der Hauptflockungseinrichtung wird dem Zwischenprodukt 47 das zusätzliche Flockungsmittel 43 zugeführt. Dabei wird zuerst das Wasser 41 und das feststoffförmige zusätzliche Flockungsmittel 43 in einen zweiten Verweilbehälter 2c eingebracht und mittels einer Rührvorrichtung 3 turbulent gemischt. Auch in diesem Fall wird die Rührvorrichtung 3 durch einen Motor M angetrieben. Das derart suspendierte und/oder gelöste zusätzliche Flockungsmittel 43 wird dann vom zweiten Verweilbehälter 2c mit einer Pumpe 5 zur ersten Stufe 48a der Hauptflockungseinrichtung 48 transportiert. Immediately before the first stage 48a of the main flocculating device, the intermediate flocculating agent 43 is supplied to the intermediate product 47. In this case, the water 41 and the solid-shaped additional flocculation agent 43 is first introduced into a second retention tank 2 c and mixed turbulently by means of a stirring device 3. Also in this case, the stirring device 3 is driven by a motor M. The thus suspended and / or dissolved additional flocculation agent 43 is then transported by the second retention tank 2c with a pump 5 to the first stage 48a of the main flocculation device 48.
[0059] In der ersten Stufe 48a der Hauptflockungseinrichtung werden das flockenhaltige Zwischenprodukt 47 und das verflüssigte zusätzliche Flockungsmittel 43 turbulent miteinander vermischt. Solche Mischer werden auch als Turbomischer bezeichnet und werden durch einen Motor M angetrieben. Dabei entstehen Flocken 45, indem die feinkörnigen Feststoffteile der Feststoffe weitgehend zusammengefasst werden. Diese Mischung wird dann an die zweite Stufe 48b weitergeleitet, welche die erzeugten Flocken 45 in geeigneter Weise umformt. Diese zweite Stufe ist ebenfalls von einem Motor M angetrieben und ist auch unter dem Namen Couette-Reaktor bekannt. Dabei kann die Umformung sowohl unter turbulenten Strömungsverhältnissen als auch unter laminaren Strömungsverhältnissen oder unter einer Mischung der beiden Strömungsverhältnisse realisiert werden. Am Ausgang der zweiten Stufe 48b der Hauptflockung ergibt sich in der Folge ein flockenhaltiges Wasser 44, welches an die zweite Trennstufe 50 weitergeleitet wird. In the first stage 48a of the main flocculator, the flocculant intermediate 47 and the liquefied additional flocculant 43 are turbulently mixed together. Such mixers are also referred to as turbomixers and are driven by a motor M. This results in flakes 45, by the fine-grained solids of the solids are largely summarized. This mixture is then passed on to the second stage 48b, which appropriately transforms the flakes 45 produced. This second stage is also powered by a motor M and is also known under the name Couette reactor. The transformation can be realized both under turbulent flow conditions and under laminar flow conditions or under a mixture of the two flow conditions. At the outlet of the second stage 48b of the main flocculation, a flocculated water 44 results, which is forwarded to the second separation stage 50.
[0060] Grundsätzlich können verschiedenartige Flockungsvorrichtungen 48 eingesetzt werden. Allerdings sollten die Flocken 45 die feinkörnigen Feststoffteile der Feststoffe möglichst gut zusammenfassen, sodass diese dann möglichst gross sind, um eine möglichst Entsorgung der Flocken zu ermöglichen. Besonders geeignet sind Vorrichtungen zur Hauptflockung 48 mit gegeneinander rotierenden Kegelflächen, so wie sie in der WO 03/031040 A1 offenbart sind. Diese Vorrichtungen bieten den Vorteil, dass grosse Flocken gebildet werden können, ohne dass diese wiederum durch übermässige Scherkräfte zerstört werden. Solche Flockungsvorrichtungen werden von der Firma «AQUEN AQUA ENGINEERING GMBH», Langelsheim, Deutschland, hergestellt und vertrieben. In principle, various types of flocculation devices 48 can be used. However, the flakes 45 should summarize the fine-grained solid parts of the solids as well as possible, so that they are then as large as possible to allow the best possible disposal of the flakes. Particularly suitable are devices for Hauptflockung 48 with mutually rotating conical surfaces, as disclosed in WO 03/031040 A1. These devices offer the advantage that large flakes can be formed without these in turn being destroyed by excessive shear forces. Such flocculation devices are manufactured and sold by the company "AQUEN AQUA ENGINEERING GMBH", Langelsheim, Germany.
[0061] Die zweite Trennstufe 50 ist, ähnlich wie die erste Trennstufe 30, als Vibrationssieb 50 ausgebildet, so dass entsprechend den Sieböffnungen des Vibrationssiebs 50 die Flocken 45 aus dem flockenhaltigen Wasser 44 durch ein mechanisches Trennverfahren entfernt werden. Auch in diesem Fall kann als Vibrationssieb 50 ein handelsübliches Produkt eingesetzt werden, zum Beispiel das Sandsieb der Firma «MS» oder das Entwässerungssieb der Firma «NEYRTEC». Bei dieser zweiten Trennstufe werden die Flocken 45 durch die Siebbewegungen gleich wie bei der ersten Trennstufe 30 direkt in die Mulde 6 gefördert. Das verbleibende Wasser 52 fällt durch die Sieböffnungen in einen zweiten Auffangbehälter 2e. Die Sieböffnungen weisen einen Durchmesser von ca. 0,05 mm bis ca. 0.5 mm, vorzugsweise ca. 0,2 mm, auf. Auch bei dieser Trennstufe können alternativ zum Vibrationssieb andere Vorrichtungen eingesetzt werden, beispielsweise Schüttelroste, Bandfilter oder Vorrichtungen, welche auf einem seihenden Filtrationsverfahren basieren. The second separation stage 50, similar to the first separation stage 30, is designed as a vibrating screen 50, so that, corresponding to the screen openings of the vibrating screen 50, the flakes 45 are removed from the flocculated water 44 by a mechanical separation process. Also in this case can be used as a vibrating screen 50, a commercial product, for example, the sand screen of the company «MS» or the drainage screen of the company «NEYRTEC». In this second separation stage, the flakes 45 are conveyed directly into the trough 6 by the sieve movements, as in the first separation stage 30. The remaining water 52 falls through the screen openings in a second receptacle 2e. The sieve openings have a diameter of about 0.05 mm to about 0.5 mm, preferably about 0.2 mm. Also in this separation stage, other devices can be used as an alternative to the vibrating screen, for example, Schüttelroste, band filter or devices, which are based on an existing filtration method.
[0062] Vom zweiten Auffangbehälter 2e wird das verbleibende Wasser 52 mittels einer Pumpe 5 zur Filtervorrichtung 60 transportiert. Die Filtervorrichtung 60 umfasst einen automatisch rückspülbaren Filter 64 und einen nachgeschalteten Kerzenfilter 66, welcher auch als Polisher Filter bezeichnet wird. Der automatisch rückspülbare Filter 64 bietet den Vorteil, dass dieser weitgehend verschleissfrei arbeitet und dass sich dieser nach gewissen Zeitintervallen selbst reinigt. Die feststoffförmigen Rückstände, welche bei dem Filterprozess aus dem verbleibenden Wasser 52 extrahiert werden, werden über eine Rückführung 68 in den ersten Auffangbehälter 2a der oben genannten Flockungsvorrichtung 40 zurückgeführt. Geeignete automatisch rückspülbare Filter 64 sind frei am Markt erhältlich, beispielsweise von der Firma «SANOXYS AG», Allschwil, Schweiz, bekannt unter dem Namen «HECTRON FILTER» oder von der Firma «AMIAD», Oxnard, Kalifornien. From the second collecting container 2e, the remaining water 52 is transported by a pump 5 to the filter device 60. The filter device 60 comprises an automatically backwashable filter 64 and a downstream candle filter 66, which is also referred to as Polisher filter. The automatically backwashable filter 64 has the advantage that it works largely wear-free and that this cleans itself after certain time intervals. The solid-form residues which are extracted from the remaining water 52 in the filtering process are returned via a return 68 into the first collecting vessel 2a of the above flocculation device 40. Suitable automatically backflushable filters 64 are freely available on the market, for example from the company "SANOXYS AG", Allschwil, Switzerland, known under the name "HECTRON FILTER" or by the company "AMIAD", Oxnard, California.
[0063] Das gefilterte Wasser des rückspülbaren Filters 64 wird dem Kerzenfilter 66 und einem Bypass-Ventil 67 zugeführt. Durch den Kerzenfilter 66 wird je nach Bedarf das gefilterte Wasser weiter geklärt. Das verbleibende Wasser 62 wird als sogenanntes Klarwasser entsorgt. Kerzenfilter 66 bieten den Vorteil, dass damit eine besonders niedrige Trübung des verbleibenden Wassers 62 erreicht werden kann. Diese Filter sind handelsüblich und werden beispielsweise von der Firma «INFILTEC GMBH», Speyer am Rhein, Deutschland angeboten. Parallel zum Kerzenfilter 66 ist das Bypass-Ventil 67 geschaltet. Dadurch kann je nach Öffnung des Bypass-Ventils 67 die durch den Kerzenfilter 66 fliessende Wassermenge und damit die Trübung des verbleibenden Wassers 62 justiert werden. The filtered water of the backwash filter 64 is supplied to the candle filter 66 and a bypass valve 67. By the candle filter 66, the filtered water is further clarified as needed. The remaining water 62 is disposed of as so-called clear water. Candle filters 66 have the advantage that a particularly low turbidity of the remaining water 62 can be achieved. These filters are commercially available and are offered for example by the company "INFILTEC GMBH", Speyer am Rhein, Germany. Parallel to the candle filter 66, the bypass valve 67 is connected. As a result, depending on the opening of the bypass valve 67, the amount of water flowing through the candle filter 66 and thus the turbidity of the remaining water 62 can be adjusted.
[0064] Anstelle oder zusätzlich zum rückspülbaren Filter 64 und zum Kerzenfilter 66 können auch ein oder mehrere Kantenspaltfilter und/oder ein oder mehrere Membranfilter verwendet werden. Instead of or in addition to the backwash filter 64 and the candle filter 66, one or more edge gap filters and / or one or more membrane filters can also be used.
[0065] In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die einzelnen Komponenten der EntwässerungsVorrichtung, also die Zuführvorrichtung 20, die erste Trennstufe 30, die Flockungsvorrichtung 40, die zweite Trennstufe 50 und die Filtervorrichtung 60 als kompakte Einheit aufgebaut. Dabei ist die Anordnung in einem Transportcontainer, insbesondere in einem Standardcontainer, besonders vorteilhaft, da dieser mobil und flexibel an nahezu beliebigen Orten zum Einsatz gebracht werden kann. In a preferred embodiment of the invention, the individual components of the dewatering device, ie the feeder 20, the first separation stage 30, the flocculation device 40, the second separation stage 50 and the filter device 60 are constructed as a compact unit. In this case, the arrangement in a transport container, in particular in a standard container, is particularly advantageous since it can be used in a mobile and flexible manner at almost any locations.
[0066] Bei der Mikroflockungseinrichtung 46 kann das Flockungsmittel 42 auch in mehreren Schritten zugeführt werden, indem es in einem ersten Schritt in einen dritten Verweilbehälter eingebracht und dort durch eine Rührvorrichtung turbulent mit dem Inhalt dieses dritten Verweilbehälters, normalerweise Wasser, vermischt und darin gelöst wird. Daran anschliessend kann dann in einem zweiten Schritt das aufgelöste Flockungsmittel 42 dem ersten Verweilbehälter 2b zugegeben werden. Dadurch kann das Flockungsmittel 42 besonders sparsam und effektiv eingesetzt werden. In the micro-flocculating 46, the flocculant 42 may also be supplied in several steps by being introduced in a third step in a third residence and turbulent there by a stirring device with the contents of this third residence, usually water, mixed and dissolved therein , Subsequently, in a second step, the dissolved flocculant 42 can then be added to the first retention tank 2b. As a result, the flocculant 42 can be used particularly sparingly and effectively.
[0067] Des Weiteren kann in die Flockungsvorrichtung 40 zwischen der Mikroflockungseinrichtung 46 und der Hauptflockungseinrichtung 48 eine Messvorrichtung zugeschaltet werden. Mit dieser Messvorrichtung kann beispielsweise die Durchflussmenge des flockenhaltigen Zwischenprodukts 47 gemessen und in der Folge der Betrieb der Entwässerungsvorrichtung 1 gesteuert und/oder geregelt werden. So kann zum Beispiel die zugegebene Menge des zusätzlichen Flockungsmittels 43 in Abhängigkeit der Durchflussmenge oder in Abhängigkeit von anderen charakteristischen Eigenschaften des Zwischenprodukts 47 geregelt werden. Furthermore, a measuring device can be switched into the flocculation device 40 between the micro-flocculation device 46 and the main flocculation device 48. With this measuring device, for example, the flow rate of the flake-containing intermediate product 47 can be measured and controlled as a result of the operation of the dewatering device 1 and / or regulated. For example, the added amount of the additional flocculant 43 may be regulated depending on the flow rate or other characteristics of the intermediate 47.
[0068] Die Filtervorrichtung 60 kann ausserdem eine erste Messvorrichtung und eine zweite Messvorrichtung aufweisen, welche dazu dienen, die Durchflussmenge und die Trübung des verbleibenden Wassers 62 zu messen. Anhand dieser Messwerte kann die Filtervorrichtung 60, insbesondere der rückspülbare Filter 64, der Kerzenfilter und/oder Membranfilter 66 oder dessen Bypass 67, geregelt werden. Ferner können die Messdaten der ersten und zweiten Messvorrichtung zum Zwecke der Abrechnung oder des Qualitätsnachweises der Trennung verwendet werden. Selbstverständlich können auch andere Messwerte wie der pH-Wert oder der Sauerstoffgehalt gemessen und zur Steuerung der Entwässerungsvorrichtung 1 oder zur Protokollierung verwendet werden. The filter device 60 may further comprise a first measuring device and a second measuring device, which serve to measure the flow rate and the turbidity of the remaining water 62. On the basis of these measured values, the filter device 60, in particular the backwashable filter 64, the candle filter and / or membrane filter 66 or its bypass 67, can be regulated. Further, the measurement data of the first and second measurement devices may be used for the purpose of accounting or quality detection of the separation. Of course, other measured values such as the pH or the oxygen content can be measured and used to control the dewatering device 1 or for logging.
[0069] Vorzugsweise ist die Entwässerungsvorrichtung 1 in der Nähe einer Mulde 6 angeordnet, so dass die feststoffförmigen Materialien, nämlich die grobkörnigen Feststoffe 32 und die Flocken 45, von den Vibrationssieben 30 und 50 direkt in diese Mulde 6 abgegeben und abtransportiert werden können. Obwohl die Erfindung anhand spezifischer Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es offensichtlich, dass zahlreiche weitere AusführungsVarianten bestehen. Insbesondere können die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele in vielfältiger Weise realisiert werden. Ferner ist eine erfindungsgemässe Entwässerungsvorrichtung auch in weiteren Entwässerungsverfahren und Trennverfahren anwendbar. Ausserdem sind weitere Ausführungen denkbar, die den Erfindungsgegenstand beinhalten, beispielsweise wenn die erfindungsgemässe Entwässerungsvorrichtung Bestandteil einer grösseren Vorrichtung ist. Preferably, the dewatering device 1 is arranged in the vicinity of a trough 6, so that the solid-material, namely the coarse-grained solids 32 and the flakes 45, can be discharged directly from the vibrating screens 30 and 50 into this trough 6 and transported away. Although the invention has been described in terms of specific embodiments, it will be apparent that numerous other embodiments exist. In particular, the features of the individual embodiments can be realized in many ways. Furthermore, a drainage device according to the invention can also be used in further dewatering processes and separation processes. In addition, other embodiments are conceivable, which include the subject invention, for example, when the inventive dewatering device is part of a larger device.
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