DE2340701B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Wiedergewinnen von reinem Wasser aus verdünnten wässrigen Lösungen von Abfall-Feststoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiederge-

winnung von reinem Wasser aus verdünnten wäßrigen Lösungen von Abfall- Feststoffen, bei dem die Lösung durch Verdampfung unter Bildung von Wasserdampf und einer konzentrierten Lösung von Abfall-Feststoffen konzentriert wird, der Wasserdampf kondensiert und das dabei gewonnene Wasser als reines Wasser abgeführt wird, der konzentrierten Lösung ein nichtflüchtiges öl in einer solchen Menge beigemischt wird, daß eine Mischung entsteht, die auch nach dem Entziehen des Wassers pumpfähig bleibt, und bei dem diese Mischung durch Verdampfen entwässert wird, wonach durch Kondensieren des Wasserdampfes reines Wasser gewonnen wird, während ein wasserfreier Schlamm von Abfall-Feststoffen in öl zurückbleibt, von dem anschließend das öl abgetrennt wird.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchfühmng des Verfahrens mit einem Tank zur Aufnahme der wäßrigen Lösungen von Abfall-Feststoffen, einer Leitung von dem Tank zu einer Einrichtung zur weiteren Verarbeitung der wäßrigen Lösungen von

Abfall-Feststoffen, einem ölbehälter, einer Einrichtung zur Förderung des Öls vom ölbehälter zur Vermischung mit den wäßrigen Lösungen von Abfall-Feststoffen, einer Leitung und Einrichtung zur Förderung der Mischung aus wäßrigen Lösungen von Abfall-Feststof-

fen und öl in einen Verdampfer, einer Verbrennungseinrichtung, die dem Verdampfer zur Zuführung von Verdampfungswärme zugeordnet ist, einem Kondensator, einer Leitung für den Wasserdampf vom Verdampfer zu dem Kondensator, einer Leitung zum Abziehen des Wasserdampf-Kondensats aus dem Kondensator, einer Preßeinrichtung zum Abtrennen des Öls aus dem entwässerten Gemisch von Abfall-Feststoffen und öl aus dem Verdampfer und einer Leitung für dieses Gemisch von dem Verdampfer zu der Preßeinrichtung.

Das wirtschaftliche Beseitigen von Abfall-Feststoffen und Wiedergewinnen von reinem Wasser aus verdünnten Lösungen ist ein bekanntes Problem. Idealerweise sollen Vorrichtungen und Verfahren zur Wiedergewinnung von Wasser aus verdünnten Lösungen von Abfall-Feststoffen eine leichte Gewinnung aller Abfall-Bestandteile ermöglichen, eine Verschmutzung verhindern, einen wirtschaftlichen Betrieb und eine hygienische Handhabung ermöglichen und insbesondere

zusätzlich reines Wasser liefern. Weiterhin ist es bei der Wiedergewinnung von Reinwasser erwünscht, sowohl feste als auch flüssige Nebenprodukte zu erhalten, die entweder für sich selbst verwertbar sind oder benutzt werden können, um die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens zu erhöhen.

Der Begriff »Lösung«, wie er in dem Begriff »verdünnte Lösung« benutzt wird, umfaßt allgemein Suspensionen, Dispersionen und Mischungen und andere Formen, in denen Feststoffe in Wasser vorliegen können. Er unifaßt insbesondere Abfall-Feststoffe in Wasser, die nicht Lösungen im strengen Sinne für alle Zwecke sein müssen.

Bei dem bekannten üblichen Verarbeiten werden verdünnte Lösungen von Abfall-Feststoffen, wie Industrieabfälle und Robabwässer, durch Setzen, Aeration bzw. Belüften, Chemikalien und Filtern bearbeitet, um Wasser zu erzeugen, das genügend rein ist, um in natürliche Gewässer, wie Strom oder Ruß, eingeleitet werden zu können. Das in die Gewässer abgelassene Abwasser ist auch im besten Falle nicht genügend rein für einen häuslichen Verbrauch bzw. eine Trinkwasserbenutzung, sondern muß durch eine lange, natürliche, aerobische Reinigung bzw. Aufbereitung gehen, bevor es für solche Zwecke geeignet ist. Falls der verdünnte Abfall, Roh-Abwasser oder Abfluß beispielsweise von einer Konservenfabrik oder einem Schlachthaus ist, wird zusätzlich zu dem relativ reinen Wasser, das η den Bereich der letztlichen Ablagerung ausgetragen wird, oftmals ein wäßriger Schlamm erhalten, der in einen geschlossenen Tank, der Digester oder Kocher genannt wird, ausgetragen wird. Der Digester weist ein genügendes Volumen auf, so daß er Schlamm während einer Zeitdauer von 30 Tagen oder langer darin aufnehmen kann. Heizeinrichtungen, wie Heißwasser-Spulen, sind in dem Digester vorgesehen, und der Schlamm wird auf einer erhöhten Temperatur gehalten, um eine aerobische, bakterielle Digestion der organischen Bestandteile vorzusehen, wodurch die Feststoffe teilweise zu gasförmigen Produkten abgebaut werden. Die gasförmigen Produkte können einen wesentlichen Gehalt an Methan aufweisen und somit kontinuierlich abgezogen werden, um als Brennstoff zum Erhitzen des durch die Digester-Heizschlangen zirkulierten Wassers verbrannt zu werden. Die Feststoffe werden in einem Strom, der einen Wassergehalt von etwa 95% aufweisen kann, aus dem Digester abgezogen und in großen bzw. breiten Trocknungsbetten für eine abschließende Verdampfungs-Trccknung ausgebreitet. Die resultierenden trockenen Feststoffe können verbrannt oder zu Bauernhöfen als Düngemittel oder für andere mögliche Zwecke abtransportiert werden.

Ein Verfahren der eingangs genannten Gattung ist aus der DE-OS 21 11 489 bekannt. Dieses Verfahren arbeitet jedoch noch nicht genügend wirtschaftlich, da die mit der gesamten Menge an Abfall-Feststoffen beladene Lösung gleich zur Verdampfung des Wassers erhitzt wird, und da es keine Rückgewinnung des Öls vorsieht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zu schaffen, das in besonders wirtschaftlicher Weise durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei dem eingangs genannten Verfahren die verdünnten wäßrigen Lösungen von Abfall-Feststoffen vor der Verdampfung in eine konzentriertere Abfall-Feststoff-Lösungsfraktion, die mit der konzentrierten Lösung und dem öl vereinigt wird, und in eine sehr verdünnte Abfall-Feststoff-Lösungsfraktion aufgetrennt wird, die dann durch Verdampfung unter Bildung von Wasserdampf und einer konzentrierten Lösung von Abfall-Feststoffen konzentriert wird, und daß der Schlamm von Abfall-Feststoffen in Öl einem ausreichend hohen mechanischen Druck ausgesetzt wird, um das öl aus den Abfall-Feststoffen auszupressen und in den Entwässerungsschritt zurückzuführen.

ίο In der US-PS 33 04 991 wird eine Vorrichtung der eingangs genannten Art beschrieben. In ihr wird eine konzentrierte Lösung von Abfall-Feststoffen mit Öl gemischt und einem Verdampfer zugeführt Der Wasserdampf wird einem Kondensator zugeführt, und das entwässerte Gemisch aus Abfall-Feststoffen und öl wird einer Zentrifuge und dann einer Preßeinrichtung zugeführt, um das öl zurückzugewinnen.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht von dieser vorbekannten Vorrichtung aus und ist gekennzeichnet durch eine über die Leitung mit dem Tank verbundene Separatoreinrichtung zur Trennung der verdünnten wäßrigen Lösung von Abfall-Feststoffen in eine konzentriertere und eine sehr verdünnte Lösung und zur Vermischung

der konzentrierteren Lösung mit ÖL durch einen ersten Verdampfer, der durch eine Leitung für die sehr verdünnte Lösung mit der Separatoreinrichtung verbunden ist, durch einen ersten Kondensator, der durch eine Leitung für den Wasserdampf mit dem ersten Verdampfer verbunden ist, durch eine Leitung zum Abziehen des Wasserdampf-Kondensats aus dem ersten Kondensator und durch eine Leitung für die konzentrierte Lösung von Abfall-Feststoffen aus dem ersten Verdampfer zum zweiten Verdampfer, die mit der von

i^r> der Separatoreinrichtung kommenden Leitung für die Mischung aus der konzentrierteren Lösung und Öl vor dem zweiten Verdampfer zusammenläuft

Die Trennung der verdünnten Lösung von Abfall-Feststoffen in einen sehr verdünnten Teil und einen

•to konzentrierteren Teil wird beispielsweise mittels Filtrieren oder Zentrifugieren erreicht

Der im wesentlichen wasserfreie Schlamm von Abfall-Feststoffen in öl wird getrennt, um das öl und die Abfall-Feststoffe in einem im weiten Maße

■*■> trockenen und ölfreien Zustand zu erhalten. Dies kann durch mechanischen Druck entweder statischer oder dynamischer Art oder beider Arten auf den wasserfreien Schlamm ausgeführt werden, so daß der größere Teil des Öls aus den Feststoffen ausgepreßt wird. In einigen Fällen, wie bei dem Verarbeiten von Abwasser oder Schlachthaus-Abfällen, enthält der Abfall selber einen beachtlichen Anteil an öl, unabhängig von dem öl, das vor dem Entwässern hinzugefügt werden kann. Dieses Öl wird durch die Entwässerungsstufe zusammen mit den Abfall-Feststoffen und dem hinzugefügten öl hindurchgeführt und wird zusammen mit dem entwässerten Schlamm und dem hinzugefügten öl ausgepreßt. Wenn der trockene oder im wesentlichen wasserfreie Schlamm genügend stark gepreßt wird, kann Öl in einer Menge oder einer Rate bzw. Geschwindigkeit gewonnen werden, die gleich der Menge ist oder über die Menge hinausgeht, die vorher den konzentrierten Abfall-Feststoffen hinzugefügt worden ist. Im allgemeinen ist es erwünscht, daß bei dem Pressen genug öl für

^ den Entwässerungsschritt gewonnen wird, so daß der Arbeitsprozeß in bezug auf die ölanforderungen sich selbst genügt. Es ist in einigen Fällen noch mehr erwünscht, daß bei dem Auspressen etwas mehr öl

erzeugt wird, als für den Entwässerungsschritt erforderlich ist, so daß der Arbeitsprozeß einen Nettoöl-Überschuß liefert.

Die nach dem Auspreß-Arbeitsgang verbleibenden trockenen Abfall-Feststoffe können oftmals für Zwecke außerhalb dieses Arbeitsprozesses selber benutzt werden und somit ein Arbeitsprodukt darstellen. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung können zur Wiedergewinnung von reinem Wasser aus verdünnten Lösungen von Abfall-Feststoffen benutzt werden, die aus zahlreichen Quellen abgeleitet sind. Beispielsweise findet die Erfindung Anwendung bei der Wiedergewinnung von Wasser aus einer Vielzahl von Materialien, die in einer wäßrigen Lösung oder wäßrigen Dispersion gefunden werden, beispielsweise pulverförmige Kohle, Zement, verbrauchter Kalk, anorganische Salze, Abwasser, Schlachthaus-Ausfluß, Bohrschmand bzw. Bohrschlamm, Schwarzlauge bzw. Ablauge von der Papierindustrie, Konservenfabrik- oder Konservenfabrikations-Abwasser usw. Infolgedessen können in Abhängigkeit von der Quelle die aus dem Preßarbeitsgang wiedergewonnenen trockenen Abfall-Feststoffe als Düngemittel oder möglicherweise als Viehfutter benutzt werden. Da sie weiterhin oftmals brennbar sind, können sie als Brennstoff für die Erzeugung des Dampfes, der für das Betreiben der Verdampferkomponenten der Vorrichtung zur Konzentrierung und Entwässerung erforderlich ist, und ebenfalls des Dampfes benutzt werden, der zum Betreiben der Zusatzausrüstung, wie Pumpen, entweder direkt, wenn es dampfgetriebene Pumpen sind, oder indirekt, wenn es motorgetriebene Pumpen sind, und der Dampf benutzt wird, einen Turbogenerator direkt anzutreiben, angewendet wird. Der Arbeitsprozeß kann somit zumindest teilweise in bezug auf die Brennstofferfordernisse sich selbst befriedigen. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung liefern somit ein Mittel, im wesentlichen reines Wasser aus verdünnten Lösungen von Abfall-Feststoffen und zusätzlich verwertbare Nebenprodukte aus diesen wiederzugewinnen.

Das mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens behandelte Material sollte Feststoffpartikel enthalten, die eine maximale Größe von etwa 6 mm aufweisen. Größere Partikel können mittels bekannter Techniken auf die Größe gemahlen oder verkleinert werden.

Die öle, die für die Zumischung zu den Abfall-Feststoffen in konzentrierter Lösung benutzt werden, sind inerte, relativ nichtflüchtige Öle oder Fette oder andere ölähnliche Materialien. Typisch für diese sind Talg, andere tierische Fette und pflanzliche Fette, die alle oftmals direkt aus dem Arbeitsprozeß abgeleitet werden können, Petroleum-Öle und deren Fraktionen und Derivate einschließlich Heizöl, Glyzeride, Glykole und deren Mischungen und verschiedene flüssige Abfälle von Industrieanlagen, die im allgemeinen von einer organischen Beschaffenheit sind Es ist erwünscht, ein öl zu verwenden, das die Wirtschaftlichkeit des Prozesses erhöht, d h. eines, das dem Feststoff-Produkt einen Wert hinzufügen kann, wie beispielsweise Abfallöle, die normalerweise im Abwasser oder in Industrieabfällen gefunden werden, oder Heizöle oder Öle, die bei der praktischen Ausführung des Arbeitsprozesses selber abgeleitet werden, um die Kosten auf ein Minimum herabzusetzen. Die Menge des Öls wird so gewählt, daß dessen Verhältnis im System in dem Bereich von etwa 2 bis etwa 20 Gewichtsteilen basierend auf jedem Teil von nichtfetten Feststoffen

liegt. Dies bezieht sich auf das gesamte Öl, d.h. das hinzugefügte öl zuzüglich dem aus dem Arbeitsprozeß für eine Wiederbenutzung abgeleiteten Öl. Diese ölmenge liefert ein Gemisch, das selbst in der Abwesenheit von Wasser fluide bzw. fließfähig und pumpbar ist. Der Begriff »fluid«, wie er benutzt wird, ist synonym mit »flüssig«, d. h. das Gemisch nimmt die Form des Behälters in dem Ausmaß an, wie das Gemisch den Behälter füllt. Dieser Begriff umfaßt somit ebenfalls schwere viskose Fluide bzw. Flüssigkeiten, die pumpbar, jedoch noch für Wärmeübertragungszwecke geeignet sind.

Während das Konzentrieren und Entwässern gemäß der Erfindung jeweils in den bekannten Einstufen- oder Eineffekt-Verdampfern ausgeführt werden kann, wird bevorzugt jeder dieser Schritte in einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Wärmeverdampfungsschritten ausgeführt, wobei jeder der aufeinanderfolgenden Verdampfungsschritte bei einer sukzessiv höheren Temperatur erfolgt, und die resultierenden Abfall-Feststoff-Ströme eine sukzessiv höhere Konzentration auf Grund einer Steigerung der Entwässerung aufweisen, wobei die aus jedem Verdampfungsschritt resultierenden Dämpfe einen wesentlichen Teil des Wärmebedarfs für den vorhergehenden Wärmeverdampfungsschritt liefern. Somit umfaßt die Vielzahl von aufeinanderfolgenden Wärmeverdampfungsschritten zumindest zwei Schritte. Die verwendbaren Einrichtungen sind bekannte Mehrfach-Effekt-Verdampfer, beispielsweise von Mojonnier, Bufflovak, Rodney-Hunt usw. Funktionsmäßig kann die Verdampferausrüstung von dem Typ mit Zwangsumlauf, Entspannungsverdampfung, Rückführung eines fallenden Films, Einzeldurchführung, mittels Drehung abgewischten Films oder irgendeinem anderen geeigneten Typ sein. Die Temperaturen, Drücke und Konzentrationen in jeder der aufeinanderfolgenden Reihen von Verdampfungsschritten sind im zweiten Maße empirisch in Abhängigkeit von den verwendeten Systemen und ölen.

Vorteilhafterweise liegen die Prozeßtemperaturen für die anfängliche Konzentration der verdünnten Abfall-Feststoff-Mischungen in dem Bereich von etwa 20° C bis etwa 93° C in der ersten Stufe und zwischen etwa 54°C und 121°C in der zweiten, dritten oder abschließenden Stufe eines Vielfach-Effekt-Verdampfungssystems. Die bevorzugten Prozeßtemperaturen liegen in dem Bereich von etwa 32°C bis etwa 80°C in der ersten Stufe und zwischen etwa 66° C und 104° C in der zweiten, dritten oder letzten Stufe. Die normalen Prozeßtemperaturen für die Entwässerung des mit öl konzentrierten Abfall-Feststoff-Gemisches können in dem Bereich von etwa 20°C bis etwa 121 "C in der ersten Stufe und von etwa 66° C bis etwa 204° C in der zweiten, dritten oder abschließenden Stufe eines Vieleffekt-Trocknungssystems liegen. Die bevorzugten Prozeßtemperaturen liegen in dem Bereich von etwa 32° C bis etwa 80° C in der ersten Stufe und von etwa 93° C bis etwa 177° C in der zweiten, dritten oder letzten Stufe. Die vorgenannten Bereiche und Temperatur-Steigerungen sind vernünftig bzw. vorteilhaft in dem Fall, wenn die Strömungen des zu konzentrierenden oder entwässernden Gemisches und des Heiz- oder Trocknungsdampfes in dem Verdampfer im wesentlichen im Gegenstrom erfolgen, wobei ein Verdampfer mit dieser Betriebsweise ein »Rückströmungs«-Verdampfer genannt wird- Die Temperaturen hängen ebenfalls von der gewünschten Qualität des Endproduktes und der Wirtschaftlichkeit der Brennstoffausnut-

zung, dem Kühlwasservorrat, der Kapitalinvestition usw. ab.

Der im vorstehenden Absatz verwendete Begriff »erste Stufe« bezieht sich auf den Teil der Verdampferausrüstung, in welchem das verdünnte Abfall-Feststoff- ■> Gemisch oder das mit Öl konzentrierte Abfall-Feststoff-Gemisch dem ersten Schritt einer aufeinanderfolgenden Vielzahl von Verdampfungsschritten ausgesetzt wird, wobei zwei oder drei oder mehr der »zweiten Stufe«, »dritte Stufe« usw. entsprechen. Der Begriff »Effekt« in andererseits, wie er in dem Begriff »Vielfacheffekt« oder »Vieleffekt« benutzt wird, ist auf die Strömung und Wirkungsweise des Heizmittels, das üblicherweise Dampf ist, in der Verdampfungsausrüstung bezogen. Wenn die Strömung einer verdünnten Lösung von i> Abfall-Feststoffen oder eines mit Öl konzentrierten Abfall-Feststoff-Gemisches, die bzw. das erhitzt und verdampft werden soll, im Gegenstrom zu der Strömung des Heizmittels (Rückwärtsströmung) erfolgt, hat die erste Stufe des Verdampfers den gleichen Effekt 2« wie dessen letzte.

Die Drücke sind nicht von kritischer Bedeutung und werden mit den Temperaturen gesteuert, um die erwünschten Verdampfungsgeschwindigkeiten bei einer gegebenen Auslegung zu erreichen. So weist der Druck 2~> in der ersten Stufe geeigneterweise einen Wert von etwa 1,2 cm Quecksilber absolut bis näherungsweise Atmosphärendruck auf. Die Drücke nehmen dann in aufeinanderfolgenden Stufen in Abhängigkeit von den Temperaturen in dem oben erwähnten Gegenstrom- j<> oder Rückwärtsstrom-Fall zu. Vorteilhafterweise wird die erste Stufe bei unteratmosphärischen Drücken und die letzte Stufe nahe bei Atmosphärendruck betrieben.

Der Vorteil der aufeinanderfolgenden Verdampfungsschritte geht aus dem folgenden hervor. Beispiels- 3~> weise kann in einem Doppel-Effekt-Verdampfer, dessen Aufgabe-Material mit einer Temperatur von 26.7° C eintritt, das Material den Verdampfer bei einer Temperatur von 107°C— 121°C bei Verhältnissen von näherungsweise einem halben Kilogramm benutzten 4<> Dampf für näherungsweise ⁶/e bis ⁷/8 kg verdampftes Wasser verlassen, während bei normalen Einzeleffekt-Arbeitsgängen etwa ³/4 kg Dampf erforderlich sind, um das gleiche Ergebnis mit nur einem halben kg verdampftem Wasser zu erreichen. Wenn eine Dreifach-Effekt-Verdampfung oder eine Verdampfung mit noch mehr Effekten benutzt wird, kann eine weitere Wirtschaftlichkeit im Brennstoffverbrauch möglich gemacht werden. Die aus jedem der Wärmeverdampfungsschritte nach dem ersten Schritt hervorgehenden >n Dämpfe liefern einen wesentlichen Anteil der Wärmeanforderung des vorhergehenden Wärmeverdampfungsschrittes oder der vorhergehenden Stufe in dem Fall eines Rückwärts-Strömungs-Verdampfers. Die einzige Netto-Wärmezuführung oder äußere Wärmezuführung, die erforderlich ist, ist die, die zum Anheben der Temperatur der Komponenten auf die Verdampfungstemperaturen und zum Ausgleichen der Wärmeverluste erforderlich ist

Etwa 95% des wiedergewonnenen Wassers wird aus t>o dem Verdampfungs-Konzentrations-Schritt des verdünnten Abfall-Feststoff-Gemischs abgeleitet und die verbleibenden etwa 5% des wiedergewonnenen Wassers kommen aus der Dehydrierung bzw. Entwässerung des mit öl konzentrierten Abfall-Feststoff-Gemischs. Das Wasser aus dem Konzentrierungsschritt kann mit dem aus dem Entwässerungsschritt kombiniert werden oder alternativ kann das Wasser aus den zwei Schritten oder Betriebsarbeitsgängen getrennt gehalten werden. Das Endprodukt aus der Entwässerungsstufe ist im allgemeinen ein im wesentlichen wasserfreier Öl-Abfall-Feststoff-Schlamm, der nicht mehr als 5 bis 10 Gew.-% Wasser auf einer Nicht-Fett-Basis enthält. Der Wassergehalt ist so, daß ein Brennstoff-Wirkungsgrad, wenn die Abfall-Feststoffe, die von dem Öl getrennt worden sind, verbrannt werden, gegeben ist oder ein Feilbieten dieser Feststoffe in einem im wesentlichen trockenen Zustand, wenn sie als ein verkäufliches Produkt angeboten werden, möglich ist.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß mit dem Verfahren und der Vorrichtung im wesentlichen das gesamte Wasser aus einer aufgegebenen oder als Rohmaterial vorliegenden verdünnten Abfall-Feststoff-Lösung in einem im wesentlichen reinen Zustand wiedergewonnen werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in der einzigen Figur der Zeichnung ist schematisch ein Diagramm einer Vorrichtung zur Wiedergewinnung von Reinwasser von verdünnten Lösungen von Abfall-Feststoffen dargestellt.

Ein Strom von Abfall-Feststoffen in einer verdünnten wäßrigen Lösung oder Dispersion tritt durch eine Leitung 1 in ein Mahlwerk oder eine Zerkleinerungseinrichtung 2 ein. Von dem Mahlwerk 2 strömt der Strom von verdünnten Abfall-Feststoffen, der Feststoffteilchen mit einer maximalen Größe von etwa 6 mm enthält, durch eine Leitung 3 in einen Mischtank 4. Das Fluidsystem wird in dem Mischtank 4 homogenisiert oder verrührt bzw. durchgerührt mittels einer Rühreinrichtung 5 und dann mittels einer Pumpe 6 aus dem Mischtank abgesaugt. Die Pumpe 6 liefert den verdünnten Schlamm oder die Lösung von Abfall-Feststoffen in Wasser durch eine Leitung 7 zu einer Zentrifuge 8. Die Zentrifuge 8 teilt den Schlamm von verdünnten Abfall-Feststoffen in zwei Ströme. Einer dieser Ströme, der nasse Abfall-Feststoffe enthält, wird durch die Leitung 9 in einen Tank 10 entladen. Der andere Strom, der Wasser mit nur sehr kleinen Mengen von Abfall-Feststoffen enthält, wird durch eine Leitung 11 in einen Tank 12 entladen. Das Gemisch von sehr verdünnten Abfall-Feststoffen wird mittels einer Pumpe 13 aus dem Tank 12 abgesaugt.

Die Pumpe 13 liefert das Gemisch von sehr verdünnten Abfall-Feststoffen durch eine Leitung 14 zu der ersten Stufe eines Vier-Effekt-Verdampfers 15 einer

Gesamt-Konzentrations-Verdampfungsanordnung
oder -reihe. Im Verdampfer 15 wird Wasser bei einem unteratmosphärischen Druck, der typischerweise etwa 4,8 cm Quecksilber absolut betragen kann, verkocht. Die Temperatur des teilweise konzentrierten Produktes der eintretenden Lösung oder des eintretenden Gemisches von verdünnten Abfall-Feststoffen liegt in dem Bereich von etwa 20°C—93°C und bevorzugt zwischen etwa 32° C und 80° C in Abhängigkeit von dem Druck in dem Verdampfer. Das System wird durch Dampf aus der Leitung 16 erhitzt, der sich bei einer Temperatur befindet, die etwa 16° C bis 23⁰C höher als die Temperatur der teilweise konzentrierten verdünnten Lösung von Abfall-Feststoffen ist. Das Kondensat des Heizdampfes wird durch eine Leitung 17 mittels einer Pumpe 18 abgesaugt und durch diese in eine Produkt-Wasser-Auslaßleitung oder ein solches Rohr 19 entladen. Wasserdampf, der sich als eine Folge der Konzentration des eintretenden Gemischs verdünnter Abfall-Feststoffe bildet wird aus einer DamDfkammer

20 durch eine Leitung 21 in einen barometrischen Kondensator 22 entfernt, in welchem ein teilweises Vakuum mittels eines Ejektors bzw. einer Düse 23 aufrecht erhalten wird, der bzw. die mit Dampf durch eine Leitung 24 versorgt wird.

Der durch die Leitung 21 in den Kondensator 22 eintretende Wasserdampf wird mit Kühlwasser gemischt und durch dieses kondensiert, das durch eine Leitung 25 in den Kondensator eintritt, und der resultierende Warmwasserstrom wird durch eine Leitung 26 in eine Ausgußkammer bzw. Wasserkammer 27 entladen. Die Wasserkammer 27 empfängt ebenfalls den Dampf und die nicht kondensierbaren Gase, die die Düse 23 verlassen, durch die Leitung 28, und das Wasser in der Wasserkammer dient dazu, diesen Dampf zu kondensieren, während die nichtkondensierbaren Bestandteile an der Wasseroberfläche und von dieser entweichen. Produktwasser wird kontinuierlich von der Wasserkammer durch eine Produktwasser-Auslaßleitung 19 abgezogen. Gewünschtenfalls kann ein Teil des Produktwassers durch die Wasser-Wiedergewinnungsanlage für eine erneute Benutzung zurückgeführt werden. Alternativ kann das wiedergewonnene Wasser in einem Behälter für eine spätere Benutzung für Anwendungsfälle gespeichert werden, bei denen im wesentlichen sauberes Wasser erforderlich ist.

Der teilweise konzentrierte Schlamm von Abfall-Ftststoffen in Wasser wird aus dem Verdampfer 15 kontinuierlich durch eine Leitung 29 abgeführt und durch eine Pumpe 30 in den Verdampfer 31 der zweiten Stufe der konzentrierenden Verdampfungseinrichtung entladen. In dem Verdampfer der zweiten Stufe ist der Ablauf der gleiche wie in der ersten Stufe mit der Ausnahme, daß der Druck allgemein höher ist. Der Druck in jeder nachfolgenden Verdampferstufe ist üblicherweise etwas höher als in der vorhergehenden Stufe, wobei näherungsweise Atmosphärendruck in der letzten Stufe erreicht wird. Die Temperatur des weiter konzentrierten Produktes des Verdampfers der zweiten Stufe liegt in dem Bereich von etwa 54⁰C bis 12O⁰C und bevorzugt zwischen etwa 66° C und 104⁰C in Abhängigkeit von dem Druck im Verdampfer. Das Heizmittel ist Dampf, das sich bei einer Temperatur befindet, die etwa 16 bis 23⁰C höher als die Temperatur des weiter konzentrierten Abfall-Feststoff-Schlammes oder Zuführmaterials liegt, das den Verdampfer der zweiten Stufe verläßt Der Heizdampf kommt durch eine Leitung 32 von der Dampfkammer der dritten oder folgenden Verdampferstufe. Das Kondensat des Heißdampfes wird durch eine Leitung 33 mittels einer Pumpe 34 abgesaugt und von dieser in die Produktwasser-Auslaßleitung 19 entladen.

Der weiter konzentrierte Schlamm von Abfall-Feststoffen in Wasser, der von dem Verdampfer 31 der zweiten Stufe abgezogen worden ist, wird von einer Pumpe 36 durch eine Leitung 35 in den Verdampfer 37 der dritten Stufe der konzentrierenden Verdampfungsanlage entladen. Der Druck in der dritten Stufe ist allgemein höher als im Verdampfer 31 der zweiten Stufe, jedoch vorteilhafterweise etwas geringer als Atmosphärendruck. Die Temperatur des noch weiter konzentrierten Abfall-Feststoff-Produktmaterials, das die dritte Stufe verläßt, liegt in dem Bereich von etwa 54°C bis 121°C und bevorzugt zwischen etwa 66°C und 104⁰C und ist üblicherweise etwas höher als die Temperatur des Produktes aus dem Verdampfer 31 der zweiten Stufe. Das Heizmittel ist Dampf bei einer TemDeratur. die etwa 16° C bis 28° C höher als die des Produktes liegt, und er kommt von der Dampfkammer der folgenden oder vierten Stufe der Konzentrierungs-Verdampfungsanlage durch eine Leitung 38. Kondensat des Heizdampfes wird durch eine Leitung 39 abgezogen

¹S und durch eine Pumpe 40 in die Produktwasser-Auslaßleitung 19 entladen.

Der noch weiter konzentrierte Schlamm von Abfall-Feststoffen in Wasser, der aus dem Verdampfer 37 der dritten Stufe abgezogen wird, wird von einer

in Pumpe 41 durch eine Leitung 42 in den Verdampfer 43 der vierten Stufe der Konzentrierungs-Verdampfungsanlage entladen. Der Druck in der vierten Stufe ist üblicherweise höher als der in der dritten Stufe und ist vorteilhafterweise näherungsweise Atmosphärendruck.

Die Temperatur des Produktes des Verdampfers 43 der vierten Stufe, d. h. von Abfall-Feststoffen, deren Wassergehalt sich gegenüber deren Zustand bei dem Eintritt durch die Leitung 14 in die Konzentrierungs-Verdampfungsanlage merklich bzw. wesentlich unterscheidet, ist allgemein größer als die des Produktes aus dem Verdampfer 37 der dritten Stufe und liegt in dem Bereich von etwa 54°C bis 121°C und bevorzugt zwischen etwa 66° C und 104° C. Das Heizmittel ist Dampf bei einer Temperatur, die etwa 16° C bis 28° C höher liegt als die des selbst noch weiter konzentrierten Abfall-Feststoff-Produktmaterials. Dieser Dampf wird in einem Feuerkessel 44 erzeugt und durch eine Leitung 45 zum Verdampfer 43 der vierten Stufe der Konzentrierungs-Verdampfungsanlage gefördert. Kondensat des Heizdampfes wird durch eine Leitung 46 abgezogen und mittels einer Pumpe 47 zu dem Feuerkessel zurückgeführt. Das Produkt-Abfall-Feststoff-Material, das jetzt als ein Konzentrat in einer Wasserlösung oder Dispersion vorliegt, wird aus dem Verdampfer 43 der vierten Stufe von einer Pumpe 48 abgesaugt und von dieser in einer Leitung 49 entladen.

Eine Pegelkontrolle in der zweiten, dritten und vierten Stufe der Konzentrierungs-Verdampfungsanlage wird durch ein Pegel-Fühlelement in dem Schlamm-

in Sumpf von jeder dieser Stufen aufrechterhalten, das Signale zu einem Drosselventil überträgt, das der Pumpe in der Schlamm-Pumpenleitung, durch die die fragliche Stufe versorgt wird, folgt. Nach der Zeichnung steuern Pegel-Fühlelemente 50, 51 und 52 in dem Schlamm-Sumpf der Verdampfer 31, 37 und 43 der zweiten, dritten und vierten Stufe Pumpen-Auslaß-Drosselventile 53,54 und 55 in den Schlamm-Vorschubleitungen 29,35 bzw. 42. Obgleich es nicht so dargestellt ist, kann ein Pegel-Fühlelement in dem Schlamm-Sumpf

so des Verdampfers 15 der ersten Stufe der Konzentrierungs-Verdampfungsanlage angeordnet sein, um Steuersignale zu einem ebenfalls nicht dargestellten Drosselventil in der Zuführleitung 14 zu liefern. Ein solches Ventil würde an dem Auslaß oder der Austragsseite der Pumpe 13 angeordnet sein, die einen Strom von sehr verdünnten Abfall-Feststoffen in Wasserlösung oder Dispersion aus dem Tank 12 absaugt Das soweit dargestellte und beschriebene Verdampfer-Pegel-Steuersystem ist von bekannter Beschaffenheit und bildet selbst keinen Bestandteil der Erfindung. Diese Betrachtung ist ebenfalls auf die nachfolgend erläuterten Verdampfer-Pegelsteuerungen anwendbar.

Der Grad der Konzentration der Abfall-Feststoffe in

^fi5 dem gesamten, von der Konzentrierungs-Verdampfungsanlage mittels der Pumpe 48 abgezogenen Materialstrom kann zumindest in qualitativen Begriffen betrachtet werden. Dieser Materialstrom muß zumin-

dest genügend fluide bzw. fließfähig sein, um pumpbar zu sein, wobei im wesentlichen dessen gesamte Fluidität bzw. Fließfähigkeit von dessen Wassergehalt kommt, obgleich in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des ursprünglichen, durch die Leitung oder das Rohr 1 zu dem dargestellten System gelieferten Abfallmaterials einige öle oder Fluid-Fette ebenfalls vorhanden sein können und einen gewissen Beitrag zur Fließfähigkeit liefern können. Wenn bei einem Beispiel für eine extreme Bedingung in einer Richtung angenommen wirrt, daß die Fließfähigkeit im wesentlichen vollständig auf Grund des Wassergehaltes vorhanden ist, und wenn weiter angenommen wird, daß die in Frage stehenden Abfall-Feststoffe unlösliche Papier-Faser-Abfälle sind, dann kann eine Feststoffkonzentration von nicht mehr als 3 bis 4 Gew.-% in dem von der Pumpe 48 abgezogenen Material erreicht werden. Wenn als Beispiel für ein entgegengesetztes Extrem wiederum angenommen wird, daß die Fließfähigkeit im wesentlichen vollständig auf Grund des Wassergehaltes gegeben ist, und wenn jetzt weiter vorausgesetzt wird, daß die in Frage stehenden Abfall-Feststoffe lösliche Feststoffe von Schwarzlauge bzw. Ablauge von einer Papiermühle sind, kann eine Feststoffkonzentration von etwa 50 Gew.-% gut erreicht werden. Im allgemeinen können Feststoffe, die in Wasser löslich sind, in einem viel größeren Ausmaß konzentriert werden, als solche, die unlöslich sind.

Es kann für jeden Fall vorausgesetzt werden, daß der Gehalt an nicht-fetten Abfall-Feststoffen in dem Strom von Zufuhrma*erial durch die Leitung 14 zu der Konzentrierungs-Verdampfungsanlage sehr gering ist und wahrscheinlich nicht mehr als V2 Gew.-% beträgt und in vielen besonderen Fällen beachtlich geringer als das ist Für Berechnungszwecke der Verdampferauslegung kann infolgedessen der durch die Leitung 14 zugeführte Materialstrom als im wesentlichen vollständig aus Wasser bestehend betrachtet werden. Die Anzahl von Stufen, aus denen die gesamte Konzentrierungs-Verdampfungsanlage aufgebaut werden soll, ob es vier oder mehr oder weniger sind, hängt in einem großen Ausmaß in jedem besonderen Fall von dem Prozentanteil an Wasser ab, der in der Konzentrierungs-Verdampfungsanlage durch diese entfernt werden soll. Wie oben angegeben worden ist, ist dies wiederum eine Funktion der Wassermenge, die in Verbindung mit den Abfall-Feststoffen belassen werden muß, um die Pumpfähigkeit des Schlammes in dem Sumpf der letzten Stufe des Verdampfers sicherzustellen.

Nach der Zeichnung wird öl von emem Zentrifugenöltank 56 von einer Pumpe 58 durch eine Leitung 57 in den besonderen Auslaß der Zentrifuge 8 geliefert, durch den die nassen Abfall-Feststoffe entladen werden, die etwa 5 bis 10 Gew.-% Wasser enthalten. Dort werden die nassen Abfall-Feststoffe mit dem öl in einem Verhältnis gemischt, das eine pumpfähige Fluid-Mischung oder einen pumpfähigen Schlamm liefert, die bzw. der pumpbar ist oder bleibt, selbst nach Verdampfung von dessen relativ kleinem verbleibendem Wassergehalt und dessen Vermischen mit den Abfall-Feststoffen in dem Material das den Sumpf der letzten Stufe der Konzentrierungs-Verdampfungsanlage verläßt Der Schlamm von nassen Abfall-Feststoffen in öl kann für jede 100 Teile von nassen Abfall-Feststoffen etwa 200 bis etwa 2000 Teile öl enthalten. Der Schlamm fließt durch die Leitung 9 in den Tank 10 und wird von dort von einer Pumpe 59 durch eine Leitung 60 abgezogen und entladen die auf die Leitung 49 an einer T-Verbindung oder T-Cbergang trifft. Dort wird der Schlamm von nassen Abfall-Feststoffen in öl mit den nassen Abfall-Feststoffen gemischt, die auf dem

j Schlamm-Sumpf des Verdampfers 43 der vierten Stufe der Konzentrierungs-Verdampfungsanlage entladen worden sind, und der resultierende kombinierte Schlamm von nassen Abfall-Feststoffen in öl strömt durch den Schenkel 61 des »T«-Stückes in den

κι Verdampfer 62 der ersten Stufe einer zweistufigen Trocknungs-Verdampfungsanlage.

In der ersten Stufe der Trocknungs-Verdampfungsanlage wird Wasser bei einem unteratmosphärischen Druck verkocht, der typischerweise etwa 12 bis 24 cm Quecksilber absolut betragen kann. Die Temperatur des teilweise dehydrierten bzw. entwässerten Produktes des eintretenden Schlammes liegt in dem Bereich von etwa 21⁰C bis 121°C und bevorzugt zwischen etwa 32°C und 80° C in Abhängigkeit von dem Druck in dem Verdampfer. Das System wird durch Dampf von einer Leitung 63 erhitzt, der sich bei einer Temperatur befindet, die etwa 16° C bis 23° C höher als die Temperatur des teilweise entwässerten Produktschlammes von Abfall-Feststoffen in öl liegt. Kondensat des Heizdampfes wird von einer Pumpe 64 in eine Produktwasser-Auslaßleitung 65 entladen. Wasserdampf, der sich als eine Folge der teilweisen Entwässerung des eintretenden Schlammes von nassen Abfall-Feststoffen in öl gebildet hat, wird von einer

1» Dampfkammer 66 der ersten Stufe der Trocknungs-Verdampfungsanlage durch eine Leitung 67 entfernt und strömt in eine barometrischen Kondensator 68, in welchem ein Teilvakuum mittels eines Ejektors bzw. einer Düse 69 aufrecht erhalten wird, die durch eine

is Leitung 70 mit Dampf versorgt v/ird.

Der durch die Leitung 67 in den Kondensator 68 eintretende Wasserdampf wird mit Kühlwasser gemischt und von diesem kondensiert, das durch eine Leitung 71 in den Kondensator eintritt, und der

-κι resultierende Warmwasserstrom wird durch eine Leitung 72 in einen Wärmespeicher bzw. eine Wasserkammer 73 entladen. Die Wasserkammer 73 empfängt ebenfalls Dampf und nicht-kondensierbare Gase, die die Düse 69 durch eine Leitung 74 verlassen, und das Wasser in der Kammer dient dazu, den Dampf zu kondensieren, wobei die nicht-kondensierbaren Bestandteile an der Wasseroberfläche und von dieser entweichen. Produktwasser wird von der Wasserkammer kontinuierlich durch eine Leitung 75 abgezogen und zu einer Produktwasser-Auslaßleitung 65 geführt. Wie in dem Fall des oben beschriebenen Konzentrierungsbetriebes kann ein Teil des Produktwassers gewünschtenfalls durch die Wasser-Wiedergewinnungsanlage hindurch wieder benutzt werden. Alternativ kann das wiedergewonnene Wasser in einem Behälter für eine Benutzung für Anwendungsfälle gespeichert werden, bei denen Reinwasser erwünscht ist Das Produktwasser von dem Dehydrierungs- bzw. Entwässerungs- oder Trocknungsbetrieb kann mit dem von dem Konzentrierungsbetrieb kombiniert werden, oder die Produktwasser von diesen zwei Betriebsstufen können getrennt gehalten werden.

Der teilweise entwässerte Schlamm von Abfall-Feststoffen in ÖL der im Verdampfer 62 der ersten Stufe der Trocknungs-Verdampfungsanlage erzeugt worden ist, wird durch eine Leitung 76 kontinuierlich entfernt und von einer Pumpe 77 zum Verdampfer 78 der zweiten Stufe der Verdampfungsanlage entladen. Der Betrieb in

der zweiten Stufe ist ähnlich dem in der ersten Stufe mit der Ausnahme, daß der Druck üblicherweise höher ist und nahe bei Atmosphärendruck liegt Die Temperatur der im wesentlichen entwässerten Abfall-Feststoffe und des ölgemisches, die sich kontinuierlich in dem Sumpf des Verdampfers 78 der zweiten Stufe sammeln, liegt in dem Bereich von etwa 66° C bis 204⁰C und bevorzugt zwischen 93° C und 177° C in Abhängigkeit von dem Druck im Verdampfer. Das Heizmittel ist Dampf, der sich bei einer Temperatur befindet, die etwa 16° C bis 28° C höher als die Temperatur des Schlammproduktes aus wasserfreiem Öl und Abfall-Feststoffen ist und wird in dem Feuerkessel 44 erzeugt, den er durch die Leitung 45 verläßt Von der Leitung 45 zweigt eine Leitung 79 ab, die den Dampf zum Verdampfer 78 der zweiten Trocknungsstufe führt Kondensat des Heißdampfes wird von der zweiten Stufe der Trocknungs-Verdampfungsanlage durch eine Leitung 80 abgezogen, die mit der Leitung 46 verbunden ist, und wird durch die letztere Leitung von einer Pumpe 47 zu dem Feuerkessel 44 zurückgeführt Das Produkt, ein Schlamm von Abfall-Feststoffen in Öl, der etwa 1 Gew.-°/o Wasser, basierend auf dem gesamten Material, oder etwa 5 bis 10% in bezug auf das Gewicht der nicht-fetten Feststoffe enthält, wird aus dem Sumpf des Verdampfers 78 der zweiten Stufe von einer Pumpe 81 abgesaugt und von dieser durch eine Leitung 82 entladen, durch die der Schlamm zu einer Zentrifugeneinrichtung 85 geführt wird.

In den Sumpf der zweiten Stufe der Trocknungs-Verdampfungsanlage erfolgt eine Pegelsteuerung durch ein Pegel-Fühlelement 83 in dem Sumpf, das Signale zu einem Drosselventil 84 in der Leitung 76 überträgt. Die Strömung des trockenen Schlammes von Abfall-Feststoffen, öl und Spurenmengen von Wasser vom Verdampfer 78 der zweiten Stufe der Trocknungs-Verdampfungsanlage zur Zentrifuge 85 wird direkt durch ein Drosselventil 86 in der Leitung 82 auf der Auslaßseite bzw. Druckseite der Pumpe 8t gesteuert. Das öffnen dieses Ventils wird wiederum durch eine Feuchtigkeits-Fühleinrichtung 87 in dem Sumpf des Verdampfers der zweiten Stufe gesteuert. Ein übermäßig hoher Feuchtigkeitsgehalt des Schlammes in dem Verdampfersumpf führt dazu, daß das Ventil teilweise geschlossen und infolgedessen die Strömung von entwässertem Schlamm von dem Verdampfer reduziert wird. Die Ventile 84 und 86, die durch die Pegel-Fühleinrichtung 83 bzw. die Feuchtigkeits-Fühleinrichtung 87 gesteuert werden, arbeiten zusammen, um einen richtigen Pegel von in geeigneter Weise trockenem Schlamm von nicht-fetten Abfall-Feststoffen in Öl in dem Sumpf des Verdampfers 78 der zweiten Stufe der Trocknungs-Verdampfungsanlage aufrecht zu erhalten. Eine normale Zusammensetzung nach Gewicht des den Verdampfer durch die Leitung 82 verlassenden Schlammes beträgt etwa 1% Wasser, 15% nicht-fette Feststoffe und 84% Öl oder Fluid-Fette.

Die Zentrifuge 85 trennt die entwässerten Abfall-Feststoffe im ölschlamm in zwei Ströme. Einer dieser Ströme, ein Strom von relativ klarem Öl, wird in eine Leitung 88 entladen und durch diese zu dem Zentrifugen-Öltank 56 geliefert. Das öl wird in der oben beschriebenen Weise vom Tank 56 durch die Leitung 57 mittels der Pumpe 58 zum Auslaß der Zentrifuge 8 zurückzirkuliert, durch welchen die nassen Abfall-Feststoffe entladen werden. Sollte das System Öl über das hinaus erzeugen, was für Fluidisierungszwecke, d. h. für die Erzeugung eines Gemisches von Abfall-Feststoffen und Öl, erforderlich ist, das in der Abwesenheit von irgendeinem Wassergehalt fluide bzw. fließfähig und pumpbar bleibt kann dieser Oberschuß oder dieses Nettoprodukt-Öl aus dem Tank 56 abgezogen werden. Der andere Strom von der Zentrifuge 85, der im wesentlichen alle Abfall-Feststoffe, die in die Zentrifuge eintreten, jedoch nur etwa 30 bis 40 Gew.-% Öl enthält wird in eine Leitung 89 entladen und durch diese zu einer mechanischen Preßeinrichtung 90 geliefert, die so

ίο konstruiert und ausgelegt ist daß sie eine wesentliche Trennung der flüssigen und festen Bestandteile eines Flüssigkeits-Feststoff-Gemisches bewirkt

In der Zeichnung ist die Preßeinrichtung 90 beispielsweise als eine hin- und hergehende Presse oder ein Flüssigkeits-Feststoff-Separator dargestellt, beispielsweise eine Presse vom Kolbentyp mit perforiertem Zylinder bzw. Drosselung oder Käfig, wie sie in der US-PS 11 35 309 beschrieben ist Die Preßeinrichtung kann eine Presse dieses Typs, jedoch ebenfalls eine Presse irgendeines anderen geeigneten Typs sein. Im allgemeinen Sinne kann die Zentrifuge 85 selber als eine Flüssigkeits-Feststoff-Trennpresse angesehen werden, in der Drücke oder Trennkräfte dynamisch anstatt statisch erzeugt werden. Erfindungsgemäß führen bestimmte verdünnte Abfall-Feststoff-Lösungen oder -Mischungen, dit einer erfindungsgemäßen Verarbeitung zugänglich sind, zu trockenen Schlämmen an dem Sumpfauslaß des Verdampfers 78 der zweiten Stufe der Trocknungs- oder Entwässerungs-Verdampfungsanla-

j(i ge, die in ökonomischer und angemessener Weise in deren nicht-fette Feststoffe und flüssige Ölbestandteile mittels nur eines einzigen Teils einer mechanischen Ausrüstung, d. h. beispielsweise entweder mittels einer Zentrifuge alleine oder mittels einer Presse mit j perforiertem Zylinder alleine, getrennt werden können.

Zwei Materialströme verlassen die Preßeinrichtung

90, möglicherweise intermittierend in Abhängigkeit von

der Art der Presse. Einer dieser Ströme, ein ölstrom, der von der Preßeinrichtung mittels einer Pumpe 92 durch

4(i eine Leitung 91 abgezogen wird, repräsentiert das Öl, das aus dem im wesentlichen wasserfreien, jedoch noch Öl enthaltenden Material ausgepreßt worden ist, welches von der Zentrifuge 85 durch die Leitung 89 zu der Preßeinrichtung geliefert worden ist. Das Öl

•4") vermischt sich mit dem trockenen Schlamm von öl und Abfall-Feststoffen, der von dem Verdampfer 78 der zweiten Stufe der Trocknungs-Verdampfungsanlage zu der Zentrifuge 85 strömt, und fluidisiert diesen weiter bzw. macht diesen weiter fließfähig. Dies ist nicht der

">o einzige Weg, auf dem Öl von der PreCeinrichtung gehandhabt werden kann. Solches Öl kann beispielsweise direkt zu dem Zentrifugen-Öltank 56 geführt werden. Wenn vorausgesetzt wird, daß die verdünnte Feststoff-Lösung oder das verdünnte Gemisch ur-

sprünglich öl enthält, wird durch die Stärke des in und von der Preßeinrichtung 90 ausgeführten Arbeitsganges bestimmt, ob das System ein Nettoölprodukt erzeugt oder nicht, das abgezogen werden kann. Ein Zusammenpressen, bis gerade ein »Ausgleichs«-Pegel von Restöl in

W) Jen Abfall-Feststoffen erreicht wird, ermöglicht es, daß Jas System ohne Hinzufügung irgendwelchen Öls oder Fettes mit der Ausnahme der für Startzwecke erforderlichen Menge, jedoch ebenfalls ohne die Möglichkeit der Erzeugung irgendeines Nettoölproduk-

h) es funktioniert. Wenn bis auf einen höheren Wert als ien »AusgleichsK-Pegel, d. h. einen Pegel ausgepreßt vird, bei dem mehr Restöl in den ausgepreßten \bfall-Feststoffen vorhanden ist, als ursprünglich mil

diesen Feststoffen in dem durch die Leitung 1 in das System strömenden Aufgabe-Material von verdünnter Abfall-Feststoff-Lösung verbunden war, wird nicht nur die Möglichkeit für ein Nettoölprodukt beseitigt, sondern entsteht das Erfordernis, dem System kontinuierlich Öl oder Fluid-Fett für Aufbereitungszwecke zuzuführen.

Der andere, die Preßeinrichtung 90 verlassende Materialstrom, ein Strom von gepreßten trockenen Abfall-Feststoffen, der durch eine Leitung oder eine Förderbahn 93 abgezogen wird, wird zu einem Mahlwerk oder einer Zerkleinerungseinrichtung 94 geliefert Diese Feststoffe, die auf das Auswerfen aus der Preßeinrichtung 90 hin in Kuchen- oder Klumpenform vorliegen, enthalten etwa öl oder Fett, jedoch erwünschtermaßen nicht mehr als etwa 20 Gew.-% und bevorzugt Fett in einer Menge von weniger als 15 Gew.-%. Mittels des Mahlwerkes 94 werden die gepreßten Feststoffe zu Granulatform, wenn nicht Pulverform reduziert und von dem Mahlwerk strömen sie durch eine Leitung 95 zu der Saugseite eines Gebläses 96. Das Gebläse entlädt die zerkleinerten Abfall-Feststoffe als Brennstoff durch eine Leitung 97 zu dem Feuerkessel 44. Alternativ kann der Feuerkessel 44 umgangen werden und können die Abfall-Feststoffe durch eine Leitung 98 für eine Verwendung außerhalb des dargestellten Systems abgezogen werden.

Wenn das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung für die Behandlung bzw. Verarbeitung einer verdünnten Lösung von Abfall-Feststoffen benutzt werden, die nicht in der Lage ist. brennbare Feststoffe in einer Rate bzw. Geschwindigkeit bzw. Menge zu liefern, um alle Brennstoff-Anforderungen für die Dampferzeugung zu erfüllen, oder wenn die wiedergewonnenen Feststoffe außerhalb des Systems verwendet werden sollen, kann zusätzlicher Brennstoff in der Form von Heizöl oder irgendeinem anderen geeigneten Material durch eine Leitung 99 dem Feuerkessel 44 zugeführt werden. Wenn der in dem Feuerkessel verwendete Brennstoff von einer solchen Beschaffenheit ist, daß Restasche oder nicht brennbare Mineral-Materialien zurückbleiben, kann diese Asche mittels Zyklonen und Staubsammlern wiedergewonnen werden, wobei diese durch eine Leitung 100 von dem Feuerkessel entfernt wird.

Wie oben festgestellt worden ist, ist Ziel der Erfindung die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung für die Wiedergewinnung von Wasser in im wesentlichen reiner Form von verdünnten Lösungen von Abfall-Feststoffen, d. h. Wasser von der Qualität von verdampftem Wasser. Die Reinheit des Wassers kann durch den sogenannten biologischen Sauerstoffbedarf (BOD) und den chemischen Sauerstoffbedarf (COD) bestimmt werde;.. Der biologische Sauerstoffbedarf und der chemische Sauerstoffbedarf sind auf Grund des Vorhandenseins von organischen Verbindungen in Wasser gegeben, die oftmals ein geringes Molekulargewicht haben und wasserlöslich und dampfdestillierbar sind, obgleich suspendiertes nicht destillierbares organisches Material ebenfalls zu dem biologischen und dem chemischen Sauerstoffbedarf beiträgt. Typisch für Verbindungen mit geringem Molekulargewicht sind Aldehyde Ketone. Ester, Alkohole. Fettsäuren, Amine usw. Was den biologischen Sauerstoffbedarf anbetrifft, wandeln Bakterien bestimmte dieser organischen Verbindungen um. Infolgedessen kann der biologische Sauerstoffbedarf in einer bekannten Weise gemessen werden, wie beispielsweise durch Hinzufügen von Bakterien und Sauerstoff zu einer zu testenden Wasserprobe und Messen der Sauerstoffmenge, die von den Bakterien beim Umwandeln der organischen Verbindungen aufgebraucht wird. Die verbrauchte Sauerstoffmenge ist ein Maß für den biologischen Sauerstoffbedarf. Der chemische Sauerstoffbedarf andererseits ist ein Maß für das vorhandene, chemisch oxydierbare organische Material. Der chemische Sauerstoffbedarf wird bestimmt, indem eine bekannte Menge

ίο von Kaliumpermanganat der Wasserprobe hinzugefügt wird und mit Ferroammonsulfat zurücktitriert wird, um die Menge des verbleibenden Kaliumpermanganats zu bestimmen. Die Differenz gibt die Menge an Kaliumpermanganat an, die zum Oxydieren von chemisch oxydierbarem organischen Material benutzt worden ist und gibt ein Maß für den chemischen Sauerstoffbedarf. Der biologische Sauerstoffbedarf beträgt üblicherweise, jedoch nicht immer, etwa 60% des chemischen Sauerstoffbedarfs. Die Einheiten sind identisch, wobei

2() die Werte üblicherweise in mg/1 (mg/1) ausgedrückt werden.

Organische Materialien, die für den biologischen Sauerstoffbedarf und den chemischen Sauerstoffbedarf verantwortlich sind, sind im allgemeinen in verdünnten

:") Lösungen von Abfall-Feststoffen vorhanden, die für eine Behandlung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung und gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zugänglich sind. Materialien, die zum biologischen Sauerstoffbedarf und chemischen Sauerstoffbedarf beitragen,

«ι können, um sicherzugehen, als thermische Abbauprodukte in den Konzentrierungs- und abschließenden Entwässerungs- oder Trocknungs-Arbeitsgängen gemäß der Erfindung, jedoch nur in einem minimalen Ausmaß gebildet werden. Es ist erwünscht, daß das aus

i~i verdünnten Lösungen von Abfall-Feststoffen wiedergewonnene Wasser sowohl einen niedrigen biologischen als auch einen niedrigen chemischen Sauerstoffbedarf aufweist. Die Vorteile der Erfindung bei der Wiedergewinnung von im wesentlichen reinem Wasser als

•411 solchen Lösungen oder Dispersionen werden aus einer folgenden Betrachtung klar. Das wiedergewonnene Wasser ist frei von suspendierten organischen Material auf Grund dessen, daß es durch Verdampfen, gefolgt von einer Kondensation, erhalten wordem ist, wobei im

4i wesentlichen keine Mitnahme von Feststoffmaterial erfolgt. Der Konzentrierungsarbeitsgang, der in der Abwesenheit von öl ausgeführt wird, erfolgt bei relativ niedrigen Temperaturen. Infolgedessen befindet sich die Dampfdestillation von organischen Verbindungen auf

κι einem Minimum. Weiterhin werden durch die geringen Temperaturen, die in dem Konzentrierungsarbeitsgang angewendet werden, weniger thermische Abbauprodukte (thermal decomposition products) gebildet, die zu dem biologischen und chemischen Sauerstoffbedarf

Vi beitragen.

In dem abschließenden Entwässerungs- oder Trocknungsarbeitsgang, der in der Gegenwart von Öl ausgeführt wird, sind höhere Temperaturen erforderlich, um das restliche Wasser auszutreiben. Folglich

W) weist das aus dem Trocknungs-Arbeitsgang wiedergewonnene Wasser, d. h. das in der Leitung 65 wiedergewonnene Wasser einen höheren Gehalt an organischen Verbindungen auf, was einen höheren biologischen und chemischen Sauerstoffbedarf ergibt,

hi als ihn das aus dem Konzentrierungs-Arbeitsgang wiedergewonnene Wasser, d. h. das in die Leitung 19 wiedergewonnene Wasser aufweist. Jedoch können 95% des gesamten wiedergewonnenen Wassers ein

1"

Produkt des Konzentrierungs-Arbeitsganges sein, wobei nur 5°/o von dem Entwässerungs-Arbeitsgang kommen, und in praktisch jedem wirklichen Fall wird zumindest viel mehr Wasser in dem ersteren Arbeitsgang als in dem letzteren wiedergewonnen. Wenn infolgedessen das aus dem Konzentrierungsarbeitsgang wiedergewonnene Wasser mit dem aus dem Trocknungsarbeitsgang wiedergewonnenen kombiniert wird, werden die biologische und der chemische Sauerstoffbedarf nicht unannehmbar hoch und sind in der Tat ι ο üblicherweise sehr niedrig, da das aus dem Trocknungsarbeitsgang wiedergewonnene Wasser nur eine kleinere bzw. verschwindende Komponente der gesamten Wiedergewinnung darstellt. Alternativ kann das aus dem Konzentrierungsarbeitsgang wiedergewonnene Wasser von dem aus dem abschließenden Entwässerungs- oder Trocknungsarbeitsgang getrennt gehalten werden, wenn besonders reines Wasser erwünscht ist.

Im folgenden wird an Hand eines Beispiels erläutert, wie bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens im wesentlichen reines Wasser aus verdünnten Lösungen von Abfall-Feststoffen wiedergewonnen werden kann.

Beispiel

Verdünnte Lösungen von Abfall-Feststoffen von verschiedenen Quellen, d. h. pharmazeutische Abfälle, Konservenfabrik-Abfälle und Pflanzenöl-Raffinerie-Abfälle wurden gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt. Es wurden die anfänglichen Werte für den biologischen und den chemischen Sauerstoffbedarf der Abfall-Feststoff in der verdünnten Lösung und die Werte für den biologischen und den chemischen Sauerstoffbedarf des gesamten wiedergewonnenen Wassers, d. h. des aus dem Konzentrierungs-Arbeitsgang und dem Trocknungs-Arbeitsgang zusammengenommenen Wassers bestimmt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle dargestellt, wobei der biologische Sauerstoffbedarf mit BOD und der chemische Sauerstoffbedarf mit COD abgekürzt ist.

Versuchs-Nr.	Anfangswert	BOD	Wiedergewonnenes Wasser	BOD
	COD		COD
Pharmazeutische Abfälle:		7 875 mg/1		200 mg/1
1	15 750	12 765	300	575
2	33 250	22 700	518	1620
3	35 100		1920
Konservenfabrikabfälle:		29 000		570
4	149 600	85 500	988	710
5	280 000		975
Pflanzenöl-Raffinerie-Abfälle:		20 200		300
6	30 600	350

Die in der oben stehenden Tabelle angegebenen Daten zeigen das merkliche Absinken des biologischen Sauerstoffbedarfs und des chemischen Sauerstoffbedarfs in dem aus verdünnten Lösungen von Abfall-Feststoffen wiedergewonnenen Wasser, die aus mehreren Quellen abgeleitet sind, wenn die Wiedergewinnung des Wassers in erfindungsgemäßer Weise ausgeführt wird.

Die in Verbindung mit der dargestellten Ausführungsform beschriebenen Kondensatoren 22 und 68, die als barometrische Kondensatoren dargestellt sind, können ebenfalls Oberflächen-Kondensatoren sein. Kondensatoren des letzteren Typs sind nützlich, das Kühlwasser, d. h. das durch die Leitungen 25 und 71 gelieferte Wasser von dem System-Kondensat-Produktwasser getrennt zu halten, insbesondere, wenn das Kühlwasser nicht von dem Produktwasser selbst abgeleitet wird, sondern stattdessen von irgendeiner Quelle kommt, deren Wasser nicht angemessen rein ist, wie von einem Strom, See oder Fluß. Tatsächlich ist bei den Versuchen, deren Ergebnisse öden in der Tabelle angegeben sind, das Kondensator-Kühlwasser anfänglich nicht von dem Produktwasser abgeleitet und nachfolgend nicht mit Wasser oder Dampf, das die Verdampfer verlassen hat, vermischt worden. Erfindungsgemäß kann jedoch ein Teil des Kondensat-Produktwassers als Kühlwasser für die Kondensatoren benutzt werden, insbesondere wenn diese barometrische Kondensatoren sind, nachdem es in geeigneter Weise heruntergekühlt worden ist oder man es natürlich hat abkühlen lassen.

Der Antriebsdampf für die Ejektoren bzw. Düsen 23

b0 und 69, der in die Einrichtungen durch die Leitungen 24 und 70 eintritt und diese durch die Leitungen 28 und 74 verläßt, kann von dem Prozeß abgeleitet werden, d. h. in dem Feuerkessel 44 erzeugt oder aus diesem abgeleitet werden. Ejektordampf bzw. Saugdampf aus dieser oder einer anderen Quelle stellt nicht in jedem Fall ein Verunreinigungsmittel dar. da er in den Heißwasser-Sammelkammern 27 und 73 kondensiert und mit einem Teil des in den Leitungen 19 und 65 fließenden Produktwassers vermischt und ein Teil von diesem wird. Ebenso wie es nicht erforderlich ist, daß die Kondensatoren 22 und 68 barometrische Kondensatoren sind, ist es ebenfalls nicht erforderlich, daß das Vakuum in diesen Kondensatoren durch Ejektoren bzw. Düsen erzeugt wird, die durch Dampf oder irgendein anderes Fluid angetrieben werden. Es können mechanische Vakuumpumpen an Stelle der Ejektoren benutzt werden. Wenn mechanische Pumpen bei dem fraglichen Arbeitsgang angewendet werden, werden die Heißwasser-Sammelkammern 27 und 73 zumindest für irgendeinen Zweck der Wirkungsweise als Kondensatoren überflüssig und das durch die Leitungen 26 und 27 fließende Kondensat, d. h. das Kondensat des aus den Dampfkammern der Verdampfer der ersten Stufe kommenden Dampfes fließt direkt in die Produktwasserleitungen 19 und 65 ohne irgendein Mischen bis auf das Mischen mit dem Kondensator-Kühlwasser in dem Fall, daß die Kondensatoren 22 und 68 barometrische Kondensatoren sind, wie es dargestellt ist.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Wiedergewinnung von reinem Wasser aus verdünnten wäßrigen Lösungen von Abfall-Feststoffen, bei dem die Lösung durch Verdampfung unter Bildung von Wasserdampf und einer konzentrierten Lösung von Abfall-Feststoffen konzentriert wird, der Wasserdampf kondensiert und das dabei gewonnene Wasser als reines Wasser abgeführt wird, der konzentrierten Lösung ein nichtflüchtiges öl in einer solchen Menge beigemischt wird, daß eine Mischung entsteht die auch nach dem Entziehen des Wassers pumpfiihig bleibt, und bei dem diese Mischung durch Verdampfen entwässert wird, wonach durch Kondensieren des Wasserdampfes reines Wasser gewonnen wird, während ein wasserfreier Schlamm von Abfall-Feststoffen in öl zurückbleibt, von dem anschließend das öl abgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die verdünnten wäßrigen Lösungen von Abfall-Feststoffen vor der Verdampfung in eine konzentriertere Abfall-Feststoff-Lösungsfraktion, die mit der konzentrierten Lösung und dem Öl vereinigt wird, und in eine sehr verdünnte Abfall-Feststoff-Lösungsfraktion aufgetrennt wird, die dann durch Verdampfung unter Bildung von Wasserdampf und einer konzentrierten Lösung von Abfall-Feststoffen konzentriert wird, und daß der Schlamm von Abfall-Feststoffen in öl einem ausreichend hohen mechanischen Druck ausgesetzt wird, um das öl aus den Abfall-Feststoffen auszupressen und in den Entwässerungsschritt zurückzuführen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Konzentrieren der sehr verdünnten Abfall-Feststoff-Lösungsfraktion bei Temperaturen in dem Bereich von 20⁰C bis 120⁰C und das Entwässern bei Temperaturen :n dem Bereich von 20° C bis 205° C ausgeführt werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Tank zur Aufnahme der wäßrigen Lösungen von Abfall-Feststoffen, einer Leitung von dem Tank zu einer Einrichtung zur weiteren Verarbeitung der wäßrigen Lösungen von Abfall-Feststoffen, einem ölbehälter, einer Einrichtung zur Förderung vom ölbehälter zur Vermischung mit den wäßrigen Lösungen von Abfall-Feststoffen, einer Leitung und Einrichtung zur Förderung der Mischung aus wäßrigen Lösungen von Abfall-Feststoffen und Öl in einen Verdampfer, einer Verbrennungseinrichtung, die dem Verdampfer zur Zuführung von Verdampfungswärme zugeordnet ist, einem Kondensator, einer Leitung für den Wasserdampf vom Verdampfer zu dem Kondensator, einer Leitung zum Abziehen des Wasserdampf-Kondensats aus dem Kondensator, einer Preßeinrichtung zum Abtrennen des Öls aus dem entwässerten Gemisch von Abfall-Feststoffen und öl aus dem Verdampfer und einer Leitung für dieses Gemisch von dem Verdampfer zu der Preßeinrichtung, gekennzeichnet durch eine über die Leitung (7) mit dem Tank (4) verbundene Separatoreinrichtung (8) zur Trennung der verdünnten wäßrigen Lösung von Abfall-Feststoffen in eine konzentriertere und eine sehr verdünnte Lösung und zur Vermischung der konzentrierteren Lösung mit öl, durch eine erste Verdampfergruppe (15, 31, 37,

43), die durch eine Leitung (11, 14) für die sehr verdünnte Lösung mit der Separatoreinrichtung (8) verbunden ist, durch einen ersten Kondensator (22), der durch eine Leitung (21) für den Wasserdampf mit der ersten Verdampfergruppe (15, 31, 37, 43) verbunden ist, durch eine Leitung (26, 19) zum Abziehen des Wasserdampf-Kondensats aus dem ersten Kondensator (22) und durch eine Leitung (49) für die konzentrierte Lösung von Abfall-Feststoffen aus-der ersten Verdampfergruppe (15,31,37,43) zur zweiten Verdampfergruppe (62,78), die mit der von der Separatoreinrichtung (8) kommenden Leitung (60) für die Mischung aus der konzentrierteren Lösung und öl vor der zweiten Verdampfergruppe (62,78) zusammenläuft

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verdampfergruppe (15,31,37, 43) und die zweite Verdampfergruppe (62, 78) jeweils aus mehreren Stufen bestehen.