DE2636372A1 - Verfahren und vorrichtung zur verdickung und zum trocknen von schlamm mit faserigen bestandteilen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur verdickung und zum trocknen von schlamm mit faserigen bestandteilen

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Description

In bestimmten Industriezweigen, insbesondere der Papierfabrikation, und in städtischen Abwässerkläranlagen fällt nach Klärung des behandelten und wieder zu verwendenden Wassers ein Mineralien und pflanzliche oder organische Fasern enthaltender Schlamm an.
Dieser Schlamm ist im allgemeinen nicht sehr konzentriert; je nach den enthaltenen Mineralien und der Art der ausgesonderten Fasern ist die Feststoffkonzentration dieses Schlamms normalerweise sehr gering, nur einige Gramm pro Liter, und seine Behandlung daher schwierig.
In diesem Zustand kann der Schlamm nicht mit Hilfe von normalen Beförderungsmitteln wie Lastwagen, Güterwagen, Förder-
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bänder usw. transportiert werden. Er muß in Rieselbecken gebracht werden, wo seine Konzentration und schließlich sein endgültiges Trocknen erreicht werden soll.
Es besteht also der Wunsch, das endgültige Trocknen
des Schlamms zu beschleunigen. Bekannte Verfahren wie Filtern
sely^ oder Schleudern sind normalerweisekostspielig.
Der Ausdruck Schlamm, so wie er in diesem Text gebraucht wird, charakteris'ert ein Gemisch aus Wasser und einer Trockenmasse aus etwa 50% feinen Mineralien und 50% Fasern.
Wenn die Konzentration der Trockenmasse geringer ist als 1 g/l, spricht man von einem schmutzigen oder trüben Wasser oder Flüssigkeit.
Wenn die Konzentration mehrere Gramm pro Liter überschreitet, beispielsweise 10 Gramm pro Liter, dann wird der Schlamm dickflüssig. Wenn die Konzentration der Trockenmasse 250 bis 300 g/l erreicht, erhält man eine feste Masse.
In der deutschen Offenlegungsschrxft P 23 56 697.4 vom 13.11.1973 ist eine Vorrichtung zur Verdickung von mit feinen Mineralien angereichertem Schlamm beschrieben, die jedoch unbefriedigend arbeitet, wenn der Schlamm auch einen wesentlichen Anteil an pflanzlichen oder organischen Fasern enthält.
Wenn man schnell einen Schlamm mit feinen, mineralischen oder organischen Substanzen klären will, muß man in die trübe Flüssigkeit in kleiner Menge bestimmte Produkte geben, wie z.B. Mineralsalze, organische oder synthetische Flockenbildner, um die fein verteilten Festbestandteile aneinander zu binden und Agglomerate zu bilden, deren Teilchengröße wesentlich über der der einzelnen Substanzen liegt, so daß die Klärung
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beschleunigt wird.
Durch diese primäre Agglomerierung werden kleine, feine, nicht sehr dichte und wenig feste Flocken gebildet. Wenn man von neuem entsprechende Flockenbildner hinzufügt, erhält man eine zweite Flockenbildung mit größeren und festeren Flocken, die sekundäre Flockenbildung genannt wird.
Die in der genannten Offenlegungsschrift beschriebene Vorrichtung führt nach der primären und sekundären Flockenbildung eine kontrollierte Bewegung des Schlamms in einem geeigneten Behälter durch, um ein Absetzen der Flocken zu erhalten. Während das Wasser oder die Flüssigkeit, die während des Setzvorgangs erhalten wird, im oberen Teil der Vorrichtung abfließt, werden die abgesetzten Schlammklumpen durch geeignete Mittel im unteren Teil der Vorrichtung evakuiert.
Die Erfindung hat die Aufgabe, die genannte Vorrichtung bezüglich der Klärgeschwindigkeit und der unterschiedlichen Schlamm-Zusammensetzungen zu verbessern.
In der Tat entstehen bei der Verarbeitung von Fasern enthaltendem Schlamm Flocken, die sich durch Aufwickeln der Flocken in der Vorrichtung verwirren und im oberen Teil der Vorrichtung sehr fest werden. Diese Flocken werden dann derart durch die Schraube komprimiert, daß ein fester Klumpen entsteht, der sich in gewissen Fällen nicht mehr am unteren Teil der Vorrichtung entfernen läßt.
Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist in Anspruch 2 gekennzeichnet.
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Durch die Erfindung wird eine Verdickung in drei Stufen erreicht, nämlich zuerst im oberen Teil der Vorrichtung, um das Volumen der Flocken zu vergrößern und ihre Struktur zu stärken, dann ein mäßiges Zusammenpressen der Flocken im konischen Teil der Vorrichtung, wobei ein Teil des Restwassers nach oben zurückbefördert wird, und schließlich eine Schlußverdickung in einem zylindrischen Schacht mit seitlicher Evakuierung des restlichen Wassers.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der beiliegenden sechs Figuren näher erläutert.
Fig. 1 ist ein Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Fig. 2 ist ein Axialschnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie III-III der Fig. 2.
■ Fig. 4 zeigt schematisch ein Detail einer Variante zur Vorrichtung gemäß Fig. 2.
Fig. 5 zeigt eine Ansicht eines Verdickungsgitters.
Fig. 6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VI-VI der Fig. 5.
Der durch primäre und sekundäre Flockenbildung und Klärung gemäß der oben beschriebenen Methode gewonnene Schlamm wird tangential durch einen Stutzen 1 in halber Höhe eines Einlaßbehälters 5 in die Vorrichtung eingeführt.
Man führt organische Flockenbildner durch einen Seitenstutzen 2 ein, um im Einlaßbehälter 5 der Vorrichtung eine starke Flockenbildung zu erreichen.
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Die so gebildeten großen Flocken setzen sich auf dem Boden des Behälters ab und die Flüssigkeit oder das Wasser, das aus den Flocken kommt, steigt zu einem Überlaufbecken 10 hoch, das über V-förmige Kerben mit dem oberen Teil des Behälters 5 in Verbindung steht. Anschließend rinnt das Wasser durch eine Sammelrinne 11 ab.
Die Flocken, die sich im unteren Teil des Behälters 5 absetzen, werden durch eine oder mehrere Stufen von Schaufeln 7, die sich langsam drehen, nach unten geschoben.
Die Schaufeln werden über eine Achse 8 und ein Getriebe 9, durch das die erwünschte Geschwindigkeit, erhalten werden kann, von einem nicht dargestellten Motor angetrieben.
Man rührt vorsugs%veise die Flocken mit geringer Geschwindigkeit, um sie nicht zu zerbrechen. Die Höchstgeschwindigkeit am schnellsten Punkt der Schaufeln sollte 10 cm in der Sekunde nicht überschreiten. Je nach Art der Flocken und der Faserlänge müssen die Schaufeln mehr oder weniger geneigt sein, um langsame Bewegungen des noch sehr feuchten Schlamms hervorzurufen.
Unter dem mechanischen Druck der Schaufeln auf die Flocken und den Bewegungen des Schlamms stellt man eine Zusammenballung der Primärflocken fest, die ihre Struktur verstärken, sowie eine Verringerung der Entfernung zwischen den Flocken und eine Umschichtung der Primärflocken, die sich untereinander verwickeln. Bei allen diesen Vorgängen wird die Flüssigkeit oder das Wasser entzogen, das im Behälter 5 nach oben steigt, und die Konzentration der Feststoffe im Schlamm erhöht.
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Die Schaufeln 7 sind mit Löchern 71 versehen, die bei faserigen Schlämmen die Entziehung der Flüssigkeit oder des Wassers, das in den Flocken enthalten ist, verbessert.
Die Vorrichtung kann eine oder mehrere Schaufeln pro Stufe enthalten, die Zahl ist nicht begrenzt.
Die Vorrichtung kann eine Stufe enthalten, aber mehrere Stufen sind günstiger, um den gewünschten Effekt zu erhalten.
Faseriger Schlamm ist volumenmäßig schon sehr konzentriert, wenn er in einem konischen Teil 6 ankommt, der sich unten an den Einlaßbehälter 5 anschließt.
In diesem Teil befindet sich eine konische Kompressionsschnecke 12, die aus einer oder mehreren Schaufeln mit großem Gewindegang bestehen, um das zu schnelle Setzen der Flocken zu verhindern, das ein Blockieren des ganzen Systems verursachen kann.
Diese konische Schnecke 12 wird in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 durch ein System mit zwei Schaufeln realisiert, das den von den oberen Scnaufeln 7 kommenden Schlamm aufnimmt, ihn leicht verdickt und seine Konzentrierung erhöht und ihn anschließend durch eine Öffnung unten am konischen Teil 6 in einen waagerechten S chflußver dick ungs schacht 14 schiebt.
Dieser zylindrische Endverdickungsschacht 14 ist selbst mit einer Förderschnecke 13 ausgerüstet, die sich langsam dreht.
Der Schlamm, der die faserigen Substanzen und die Mineralien enthält, besteht dann aus großen, stabilen Flocken, die noch Restflüssigkeit enthalten, die entnommen werden muß, um wirklich feste Massen am Ende der Förderschnecke zu erhalten.
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Die durch ein Motorgetriebe 19 betriebene Förderschnecke 13 schiebt den Schlamm unter gleichzeitiger Verfestigung zu einer Auslaßöffnung 17.
Der Verdickungsschacht 14 enthält in der Nähe des Auslasses ein Trockengitter 15. Dieses Trockengitter kann aus einem Blech mit kleinen Schlitzen in der Größenordnung eines Millimeters bestehen, die nach innen glatt sind, oder nach außen geöffnete Schuppen aufweisen. Die Formen der zu verwendenden Gitter sind der Art und der mittleren Größe der faserigen Festbestandteile anzupassen.
Das Trockengitter endet auslaßseitig in einem Trichter 20.
Unter der Wirkung der Schnecke 13 wird das Restwasser teilweise aus dem Schlamm entfernt; dieser komprimiert sich im Trichter 20 des Gitters, der Ausstoß der Schnecke verringert sich und sie stößt mechanisch die Fasern und festen Substanzen nach vorne und komprimiert sie, wodurch das Wasser radial nach außen gedrückt wird und durch das Gitter 15 ausscheidet.
Die zusammengepreßten festen Substanzen werden durch die Auslaßöffnung 17 geschoben, die aus einer Lochscheibe aus einem biegsamen und verformbaren Material, z.B. aus Kautschuk besteht.
Diese öffnung 17 ist die Regulierungsöffnung des Fördersystems, die komplexe Regelschleifen auf einfache Weise ersetzt.
Bei der industriellen Anwendung ist die Menge der in die Vorrichtung kommenden Feststoffe variabel, so daß die Geschwindigkeit der Förderschnecke 13 reguliert werden müßte, um einen normalen Betriebsablauf zu garantieren, wie auch die Größe der öffnung 17, falls diese z.B. aus Metall wäre.
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Eine Messung des Drehmoments der Schnecke sowie eine Messung der Länge des Pfropfens aus festen zusammengepreßten Substanzen, der sich am obei-en Teil der Öffnung 17 formt, irü3te durchgeführt werden; diese beiden Messungen müßten exnerseits die Öffnung oder die Schließung einer Membran an der Öffnung 17 und andererseits die Geschwindigkeit der Förderschnecke 13 steuern.
Aufgrund der elastischen Lochscheibe an der Auslaßöffnung 17 am Ende des Schachts 14 sind alle diese Maßnahmen nicht notwendig, die Selbstregulierung wird direkt durch die Lochscheibe erzielt. Wenn nämlich der Ausstoß an festen, trockenen Substanzen sich erhöht, erhöht sich auch die Länge des am Ende des Schachts 14 komprimierten Pfropfens,und das Drehmoment auf die Achse der Schnecke 13 erhöht sich. Wenn die lichte Öffnung der Lochscheibe konstant v/äre, bestünde somit die Gefahr, daß die Schnecke den Pfropfen noch mehr zusammendrückt, der sich dann in der Öffnung 17 blockiert.
Mit der biegsamen Lochscheibe komprimiert die Schnecke den Pfropfen, der den Öffnungsdurchmesser der Scheibe vergrößert, um ein Gleichgewicht zwischen dem festen Förderdurchsatz, der in die Schnecke kommt, und dem festen Ausstoß zu erreichen.
Wenn der Feststoffausstoß sich verringert und Null wird, ist die Länge des Pfropfens gleich der Entfernung zwischen dem Ende der Schnecke 13 und der Ausgangsöffnung der Lochscheibe> das Drehmoment auf die Schnecke ist Null, die Schnecke 13 preßt den pfropfen nicht mehr, der den äußeren Teil des Schachts verstopft und hält das hydrostatische Niveau im Behälter 5 auf der Höhe des Überlaufbeckens 10.
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Das Gitter 15 im Schacht 14 ist von einem Behälter oder einer Ablaufrinne 16 umgeben, die das Wasser oder die Flüssigkeit auffängt, die aus dem Gitter kommt.
Dieses getrübte Wasser mit faserigem Schlamm wird unten an einer Öffnung 18 gesammelt und dann durch geeignete Mittel nach oben transportiert, um mit der zu behandelnden trüben Flüssigkeit vermischt zu werden, die durch den Stutzen kommt. Die Förderschnecke 13 hat auf ihrem Umfang in dem Teil, der mit dem Gitter 15 in Kontakt ist, biegsame Lamellen 13*, die auf dem Gitter reiben und so seine ständige automatische Reinigung ermöglichen und jede Verstopfung durch die Fasern verhindern.
Bei normalem Betrieb ist der durch die biegsame Lochscheibe am Auslaß 17 mögliche feste Ausstoß höher vorgesehen als der höchste feste Ausstoß, der durch den Stutzen 1 eingeführt werden kann.
In allen Betriebsarten ist die Höhe des vorgepreßten Schlamms im Einlaßbehälter 5 unter der Höhe der oberen Schaufeln
Wenn der flüssige Schlamm langfaserige Substanzen wie Baumwollfasern, Wolle, Asbest, usw. enthält, dann entstehen große Flocken und ihr Ineinanderwickeln erzeugt einen Ballen, der sich mit der konischen Kompressionsschraube dreht, was eine starke Verminderung der Vorwärtsbewegung der Fasern und folglich des festen Ausstoßes dieser Schraube bewirkt und was eine totale Blockierung dieser Schraube mit Bruch des Getriebes zur Folge haben kann.
Die Ausführungsform der Erfindung gemäß den Figuren 2 und 3 berücksichtigt diesen Betriebsfall. Dort sind an der
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Innenwand des Trockengitters vier feste Rippen 21 parallel zur Achse der Schnecke 13 angebracht.
Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 4 winden sich die Rippen 21' im Schacht 14 derart, daß die Rippen die Spirallinien des äußeren Teils der Schnecke 13 in einem Winkel von etwa 90° kreuzen.
Man sieht in Fig. 3, daß sich in Kammern 22 zwischen den festen Rippen 21, dem Gitter 15 und der Schnecke 13 faseriger Schlamm befindet, der nicht von der mechanischen Aktion der Schnecke 13 betroffen wird.
Wenn der zu pressende Schlamm sowohl lange als auch kurze Fasern enthält, kommt es vor, daß die kurzen Fasern sich langsam auf der Wand des Trockengitters 15 ansammeln und so nach und nach seine Verstopfung herbeiführen und die Qualität des Trocknens vermindern.
Für diesen Anwendungsfall sieht man eine bestimmte Anordnung des Trockengitters vor, wie sie in den Figuren 5 und 6 gezeigt wird.
Das Gitter besteht aus Stäben 23 mit trapezförmigem Querschnitt.
Die größte Breite der Stäbe befindet sich im Innern des Schachts 14.
Die Stäbe des Gitters sind parallel zur Förderschnecke 13 angeordnet. Der Abstand zwischen den Stäben beträgt zwischen einigen 10 Millimetern und einigen Millimetern.
Die Stäbe des Gitters werden durch Halteringe 24 gehalten.
Nischen 25 in Eängsrichtung, die nach außen durch Blechstreifen 26 abgeschlossen sind, verhindern das Durchdrehen der
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Fasernknäuel.
Die Schnecke 13 fördert den komprimierten faserigen Schlamm in Längsrichtung der Schnecke und dieser Schlamm wird gegen ein Durchdrehen durch die Fasern gesichert, die sich in den Nischen 25 befinden. Die aus den gepreßten faserigen Flocken kommende Flüssigkeit wird durch Spalten 27 zwischen den Stäben 23 entfernt.
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Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    1 A Verfahren zur Verdickung und zum Trocknen von flüssigem Schlamm, der feine mineralische und organische Feststoffteile in Faserform enthält und zuerst einer Flockenbildung ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm mechanisch langsam in einem Einlaßbehälter bewegt wird, so daß die Flocken sich miteinander verbinden und verklumpen, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit so niedrig gewählt wird, daß die Flocken nicht auseinanderfallen, daß die Flocken anschließend durch ein konisches Teil nach unten in Richtung einer Öffnung gepreßt werden, wobei ein Teil der sich zwischen den Flocken befindlichen Flüssigkeit nach oben herausgedrückt wird, daß die aus der Öffnung kommenden komprimierten Flocken anschließend zusammengepreßt werden, wobei die Flüssigkeit seitlich herausgedrückt wird, und die zusammengepreßten Flocken durch eine elastische Lochscheibe entfernt werden.
    2 - Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein vertikaler, zylindrischer Einlaßbehälter (5) vorgesehen ist, in den ein Zufuhrstutzen (1) für den zu behandelnden Schlamm tangential mündet und in dessen unterem Teil Schaufeln (7) mit vertikaler Achse rotieren, die mit Löchern (71) versehen sind, und daß dem Einlaßbehälter nach unten ein konischer Teil (6) folgt, in dem eine konische rotierende !Compress ions schnecke (12) mit vertikaler Achse angeordnet ist, und der schließlich in einen zylindrischen Endverdxckungsschacht (14) mündet, dessen
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    auslaßseitiger Wandteil aus einem Gitter (15) besteht, durch das der Rest des im Schlamm enthaltenen Wassers evakuiert wird, und in dessen Inneren» eine Förderschnecke (13) rotiert, und daß an der Auslaßöffnung (17) dieses Schachts eine elastische Lochscheibe von konisch-zylindrischer Form angebracht ist, wobei das obere Ende des Einlaßbehälters ein Überlaufbecken (10) für die Evakuierung eines Teils des im Schlamm enthaltenen Wassers aufweist.
    3 - Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Schnecke (12) im konischen Teil mindestens eine Schaufel aufweist mit einem Gewindegang, der dem zu behandelnden faserigen Schlamm so angepaßt ist, daß der dort behandelte Schlamm nicht fest wird.
    4 - Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Schnecke (12) Löcher (121) aufweist.
    5 - Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Endverdickungsschacht (14) ein Gitter (15) von zylindrischer Form aufweist.
    6 - Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Endverdickungsschacht (14) ein zylindrisches Gitter (15) aufweist, das in einem Trichter (20) endet.
    7 - Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennz e ichnet, daß die elastische Lochscheibe im Lochbereich dünner als im äußeren Randbereich ausgebildet ist.
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    8 — Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (15) aus Metallblech besteht.
    9 — Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (15) Spalten aufweist.
    10 - Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn-ζ e i c h η e_t, daß das Gitter (15) schuppenförmige, nach
    außen geöffnete Spalten aufweist.
    11 — Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch geken n— zeichnet, daß sich feste Rippen (21) an der inneren
    Wand des Gitters (15) befinden.
    12 - Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß diese Rippen (21) parallel zur Achse der
    Schnecke (13) angebracht sind.
    13 - Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Rippen (21) sich an der Schachtwand spiralförmig erstrecken.
    14 - Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (15) aus Stäben (23) mit trapezförmigem Querschnitt besteht, wobei die größte Breite dieser
    Stäbe zum Innern des Schachts (14) gerichtet ist und diese Stäbe
    parallel zur Schnecke (13) angebracht sind, und daß durch Blechstreifen (26) geschlossene Längsnischen (25) zwischen einigen
    Stäben angebracht sind.
    χ χ
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    Leerseite
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FR7617755A FR2354293A2 (fr) 1975-08-19 1976-06-11 Procede pour le compactage et l'essorage des boues fluides chargees de matieres fibreuses

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