DE3038428A1

DE3038428A1 - Verfahren und vorrichtung zum behandeln von abwasserschaum

Info

Publication number: DE3038428A1
Application number: DE19803038428
Authority: DE
Inventors: Robert Detroit Mich. Irving
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-09-07
Filing date: 1980-10-09
Publication date: 1982-05-27

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Ab-
wasserschaum gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bisherige Bemühungen galten dem Herausziehen der Wärmepotentialenergie aus dem Abwasserschaum für Heizzwecke. Laborversuche haben gezeigt, daß der Schaum hauptsächlich Fett ist mit einem Energiepotential von etwa 1585 Handelseinheiten pro Liter, etwa wie Heizöl.
Eines der größten Hindernisse bei der Verwendung des Schaums war das Heraustrennen aus dem Fett fließenden Schutts in der Form von Steinen, Knüppeln, Karton, Kunststoffteilen, Sand usw.
Bekannte Vorrichtungen dienten der Behandlung von strömenden Abfallprodukten und Abwasser. Beispiele sind folgende amerikanische Patentschriften: 739,049; 3,909,410; 3,946,679; 3,475,178; 2,022,069; 2,379,754; 3,936,378 aus der amerikanischen Patentklasse 210 mit den Unterklassen 67, 71, 72, 77, 81 und 403.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Behandeln von Abwasserschaum anzugeben, der Brennstoffe und Schutt enthält, um den Schutt aus dem Schaum zum Ansammeln von fließenden Brennstoffen auszufiltern.
Eine andere Aufgabe ist es, ein Verfahren zum Behandeln von Abwasserschaum anzugeben, das das Sammeln des Schaums aus dem Abwasser und das Ausliefern des Schaums durch eine perforierte Filtertrommel enthält, die um eine in spitzem Winkel geneigte Längsachse stäldjg gedreht wird.
Das Verfahren enthält das Anlegen erhitzter Druckluft an die Außenwandung der Trommel an einer Linie über ihrer Länge und durch die Perforationen hindurch, während sich die Trommel zum nachfolgenden Anheben des Schutts aus den Perforationen weiterdreht, das Erhitzen und Schmelzen der Brennstoffe und das Abfördern des angesammelten Schutts an der Trommellänge.
Ferner sollen der Schutt aus der Trommel und die ausgefilterten Brennstoffe aus der Trommel ausgeliefert werden.
Bei diesem Verfahren wird Luft in eine Druckkammer der Trommel mit einer Geschwindigkeit von etwa 28 m3/min gegeben, die zwischen 14 und 42 m3/min schwanken kann. Die Luft wird mit einer Temperatur im Bereich von 930C bis 1480C, vorzugsweise mit etwa 121 0C zugegeben.
0 Der Winkel beträgt vorzugsweise 20 und kann ebenfalls verändert werden. Die Trommel wird mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 20 Umdrehungen pro Minute gedreht. Der angesammelte Schaum wird vor der Abgabe an die Filtertrommel vorgewärmt. Die Vorrichtung zum Filtern des Schaums mit Brennstoffen und Schutt besitzt eine längliche zylindrische Trommel mit einem um 3600 perforierten Teil über einen wesentlichen Teil ihrer Länge, wobei die Längsachse an einem Träger drehbar angebracht und in spitzem Winkel zur Horizontalen geneigt ist. Mit der Trommel ist ein Antrieb verbunden, der sie dreht, wobei sie ein offenes oberes Ende zur fortlaufenden Aufnahme vorgewärmten Abwasserschaum aufweist und die untere Endwand der Trommel zum Abgeben des gesammelten Schutts offen ist. Der perforierte Teil der Trommel ist von einer zylindrischen Hülse eingeschlossen, die gegenüber der Trommel über ihr eine Druckkammer und unter ihr eine Filterschaumsammelkammer bildet. Am Innern der Hülse an ihrer Länge befindet sich in der Druckkammer ein länglicher Luftkanal, der einen gedrosselten Auslaß besitzt, der mit Abstand von den Perforationen der Trommel an diesen entlangführt und erhitzt, unter hohem Druck stehende Luft zu den Außenflächenteilen der Trommel leitet und sie dorthinein richtet. An der Hülse in der Mitte ihrer Länge ist eine Auffülleinrichtung angebracht und angeschlossen, deren Auslaß mit dem Kanal in Verbindung steht. Die Auffüllung besitzt einen Einlaß, der über eine entsprechende Führung an den Auslaß eines Luftgebläses angeschlossen ist, das einen Erhitzer zum Liefern erhitzter Druckluft an die Auffülleinrichtung aufweist. Die Hülse besitzt neben ihrem unteren Ende einen Ventilauslaß zum Abgeben des Schaums aus der Sammelkammer.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen ist: Fig. 1 der schematische Längsschnitt der Filtervorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung, Fig. 2 ein Vertikalschnitt in Richtung der Pfeile 2-2 der Fig. 1, und Fig. 3 ein Vertikalschnitt in Richtung der Pfeile 3-3 der Fig. 1.
Die Zeichnungen zeigen nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens. Es können auch andere Ausführungen in den Umfang der Erfindung fallen.
Die Vorrichtung 11 für den Abwasserschaum dient zum Filtern des Schaums, der Brennstoffe und Schutt enthält. Auf einem entsprechenden Träger 13 (Fig. 1) befindet sich ein aufrechtstehendes Grundgestel# 15, das eine Spindel 17, die durch ein Gewinde 19 im Grundgestell hindurchgeht und einen einstellbaren Block 21 trägt, auf dem zwei seitlich voneinander getrennte Rollen 23 drehbar gehalten werden.
Die längliche zylindrische Trommel 25 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel 6 Meter lang und besitzt einen Durchmesser von 0,9 Meter. Sie ist ferner an ihrem oberen Ende auf Rollen 23 gelagert und besitzt eine in der Mitte offene obere Einlaßwandung 27 und eine Ringdichtung 29 zur glatten Aufnahme eines Teils des Abgabe- oder Zuführrohres 31. Dieses Rohr nimmt den Auslaß 33 aus dem Schaumspeicherbehälter 35 auf, der beispielsweise den Schaum aus öffentlichem Abwasser enthält.
Der Schaum wird gewöhnlich vom Oberteil des öffentlichen Abwassers abgehoben und enthält normalerweise Brennstoffe, wie Fett oder dergleichen, das mit kleinen Steinen, Gestein, Knüppeln, Karton, Kunststoffteilen, Sand usw. gemischt#ist.
Der Schaumbehälter 35 wird bei 37 gehalten und enthält eine innere Heizeinrichtung 99, durch die der gesammelte Schaum im Behälter vorgewärmt wird.
Das Ventil V am Behälterauslaß 35 dient zum Steuern der Strömung von vorgewärmtem Schaum zum Abgaberohr 31, das axial in das obere Ende der drehbaren Trommel 25 gerichtet wird. Das untere Ende der Trommel besitzt ein Schuttabladeende 39 von konischer, zugespitzter Form und endet in einen axialen Schaft 41, der in den Lagern 43 gehalten wird, die sich auf der Lagerhalterung des Trägers 13 befinden.
Das Antriebszahnrad 47 ist am Schaft 41 befestigt und kämmt mit dem Ritzel 49, das sich auf der Antriebswelle 31 des Elektromotors 53 befindet, das auf dem Träger 13 vorgesehen ist. Die konische Endwandung der Trommel besitzt eine Reihe von zugespitzten länglichen Schuttauslässe 57, die von einer Reihe zugespitzter Rippen 55 gebildet werden. Während der ständigen Drehung der Trommel bewegt sich der vom Schaum abgetrennte Schutt abwärts und sammelt sich schließlich am unteren Ende, tritt durch den untersten Auslaß 57 aus und fällt in den Sammler 59.
Die Außenfläche der Trommel trägt über einem erheblichen Teil ihrer Länge, z.B. 4/5 der Länge, eine Reihe von sich über 3600 erstreckenden Perforationen, die eine Abmessung zwischen 3 und 6 mm aufweisen.
Die Trommel 25 ist zylindrisch und besitzt eine Längsachse, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel in spitzem Winkel von etwa 200 zur Horizontalen geneigt ist. Dieser Winkel kann für die jeweilige Filterung durch Handbetätigung der Spindel 17 zum Abändern des Neigungswinkels der Trommel verändert werden.
Fig. 2 zeigt eine längliche metallische Hülse 63 mit einer äu-Beren zylindrischen Isolierschicht 79 und einer Längsachse, die zur Trommelachse geneigt ist. Die Hülse nimmt den perforierten Teil der Trommel mit ihrer entsprechenden oberen und unteren Endwandung 67 bzw, 68 auf, die zum Einschließen von Teilen der Trommel außerhalb seiner Perforation offen sind und die# Trommel bei 69 dichtend angreifen. Die Hülse ist feststehend auf dem Gestell 65 angeordnet, das auf dem Träger 13 aufliegt.
Eine Luftauffülleinrichtung 71, die in Längsrichtung abwärts geneigt ist und nach außen gerichtet über der Hülse liegt, geht an seinem unteren Ende durch die Hülsenwandung hindurch und steht mit einem länglichen, in der Hülse befindlichen Luftkanal 81 in Verbindung Die Seitenwandungen des Kanals konvergieren abwärts (Fig. 2)und enden in einem länglichen, gedrosselten Auslaß 83, der sich dicht neben den Perforationen 61 der Trommel befindet. Die Auffülleinrichtung besitzt am oberen Ende einen Einlaß 72, der durch die biegsame -Führung 73 mit dem Auslaß 74 eines Hochdruckluftgebläses 75 verbunden ist, das bei 101 gehalten wird und eine Kammer mit einer Heizeinrichtung 77 enthält, durch die Druckluft 0 bis zu 120 C erhitzt wird Die Temperatur kann zwischen 930C und 1480C schwanken, was zum Schmelzen gehärteter Fettteilchen oder von anderen Kohlenwasserstoffen ausreicht.
Die Luft wird mit 28 m3/min geliefert, obwohl sie zwischen 14 und 42 m3/min schwanken kann. Die erhitzte Luft wird durch die Auffülleinrichtung geführt und durch den Kanal 81 (Fig. 1 und 2) ausgelassen. Der gedrosselte Auslaß wird bei erhöhtem Druck zum radialen Ausrichten auf- und durch die Trommelperforationen 61 entlang der Länge dieser abge-Lassen.
Im Innern der Hülse befinden sich zwei seitlich voneinander entfernte und einander entgegengesetzt gerichtete Leitplatten 85, die von der Hülse radial einwärts neben die Oberfläche der Trommel führen. An den Innenkanten der Leitplatten befinden sich längliche Dichtungen 87, die beim Drehen der Trommel mit deren Perforationen schleifend in Eingriff kommen. Die Anordnung der Leitplatten über der Trommel ergibt die Druckkammer 89 und unter ihr eine Sammelkammer 91 für den gefilterten Schaum.
Die in die Druckkammer gelieferte erhitzte Druckluft geht radial durch die Trommelöffnungen neben dem Auslaß 83 und durch andere Trommelperforationen hindurch, die währen« der ständigen Drehung der Trommel mit der Druckkammer in Verbindung stehen. Der Hauptdruck der erhitzten Druckluft geht durch diese Perforationen in einer Längslinie der Trommel unmittelbar neben dem Kanalauslaß 83 hindurch.
Die Leitplatten 85 ergeben unter der Trommel die Kammer 91 für die gefilterte Schaumansammlung, die etwa auf Atmosphärendruck liegt. Der Auslaß 93 neben dem unteren Ende der Hülse steht mit der Sammelkammer für den gefilterten Schaum in Verbindung und enthält ein übliches Regelventil 95, durch das die gefilterten Brennstoffe zum Speichersammler 97 gelangen können.
Die heiße, perforierte Drehtrommel dreht sich innerhalb der isolierten Hülse 63. Die Vorrichtung beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird um etwa 200 zur Horizontalen gekippt.
Der spitze Winkel der Trommellängsachse kann durch Einstellen der Spindelnivelliereinrichtung 17 (Fig. 1) verändert werden.
In die Drehtrommel 25 wird am oberen Ende, z.B. bei 31 aus dem aufgeheizten Behälter durch eine ständige Zuführung, die vom Ventil V geregelt werden kann, vorgewärmter Schaum zugeführt.
Während der ständigen Drehung der Trommel gelangt der Schaum unter die Trommel und infolge des Anlegens von erhitzter Druckluft schmelzen die Brennstoffe und fallen durch die Perforationen 61 in die Sammelkammer 91 (Fig. 2).
Die Perforationen werden freigeblasen, wenn sie sich unter der Hochdruckluft drehen, die durch den Kanal 81 und den Schlitz 83, der sich in der oberen Druckkammer 89 befindet, geführt wird.
Der Schaum wird durch die Trommel gefiltert, bevor zwei Drittel der Länge durchquert wurden sind. Der ausgefilterte Schutt gelangt zum Trommelende, was durch die von der Anfülleinrichtung 71 gelieferten Luftdruck und ferner durch das f:infließen ungefilterten Schaums am oberen Ende der Trommel unterstützt wird und wird eventuell durch die Auslässe 57 am unteren Trommelende abgegeben. Die gefilterten Kohlenwasserstoffe gehen durch den mit einem Ventil versehenen gesteuerten Auslaß 95 und von dort bei 97 zum Speicher.
Die beschriebene Vorrichtung ist ein Ausführungsbeispiel zum Ausführen des Verfahrens nach der Erfindung, insbesondere des Ausfilterns des Brennstoffs und des Schutts aus dem Abwasserschaum zum Entfernen aus dem als Energiequelle verfugbaren Abwassers.
Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen die Vorrichtung schematisch, durch die der perforierte Teil der Drehtrommel in einer isolierten Hülse abgedichtet ist.
Das Verfahren nach der Erfindung zum Behandeln von Abwasserschaum enthält folgende Schritte: Das Sammeln des Schaums aus Abwasser und besonders aus öffentlichem Abwasser, wobei der Schaum abgehoben und zum Vorheizbehälter 35 gegeben wird; das Abgeben des Schaums an die perforierte Filtertrommel 25 durch den Behälterausgang 33 und durch das Auslieferrohr 3i, das axial anliegt und bei 29 abgedichtet in die Endwandung 27 der Trommel gerichtet ist; ständiges Drehen der Trommel um ihre Längsachse, die in einem spitzen Winkel von etwa 200 geneigt ist; Anlegen von erhitzter Druckluft an die Außenwandung der Trommel entlang einer Linie über seiner Länge und durch die Perforationen 61 hindurch, um den Schutt anschließend aus den Perforationen zu entfernen, Erhitze und Schmelzen der Brennstoffe und Weiterleiten des angesammelten Schutts entlang der Trommel, Abgeben des Schutts aus der Trommel an deren unteren Ende, z B. durch die Auslässe 57 und ständiges Entnehmen der gefilterten Brennstoffe aus der Trommel.
Dieses Ansammeln gefilterter Brennstoffe erfolgt innerhalb der Kammer 91 der isolierten Hülse für den gefilterten Schaum, die die Trommel umgibt und dichtend angreift und zweischen der Hülse und der Trommel über deren Oberteil eine Druckkammer und unter ihr eine Sammelkammer für den gefilterten Schaum bildet.
Das Gebläse 75 liefert normalerweise erhitzte Luft mit einer Geschwindigkeit von 28 m3/min, obwohl diese Menge auch zwischen 14 und 42 m3/min liegen kann. Das Heizelement 77 im Gebläse dient zum Liefern von Luft bei einer Temperatur von 121 0C, obwohl diese Temperatur auch zwischen 970 und 1480C schwanken kann.
Während sich die Trommel mit 1 Umdrehung pro Minute drehen kann, liegt die Geschwindigkeit beim Ausführungsbeispiel für das Verfahren nach der Erfindung zwischen 1 und 20 Umdrehungen pro Minute.

Claims

Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Abwasserschaum Patentansprüche 1. Verfahren zum Behandeln von Abwasserschaum, der flüssige und zum Teil koagulierte Brennstoffe und Schutt enthält, nach dem Ansammeln des Schaums aus dem Abwasser, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum (33) über einen um 3600 perforierten Filtertrommel gegeben wird, daß die Trommel (25) ständig mit einer Geschwindigkeit von mindestens einer Umdrehung pro Minute um eine in spitzem Winkel geneigte Längsachse (85) gedreht wird, daß auf mindestens 93 0C erhitzte Druckluft von mindestens 14 m3/min an die Außenwandung der Trommel (25) entlang einer sich über ihre Länge und durch die Perforation (61) verlaufende Linie (81) zum anschließenden Anheben des Schutts (59) aus den Perforationen (61), Erhitzen und Schmelzen der Brennstoffe und Abführen des angesammelten Schutts entlang der Trommellänge angelegt wird, daß der Schutt von der Trommel abgegeben wird und daß die gefilterten Brennstoffe ständig aus der Trommel abgezogen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erhitzte Luft mit etwa 28 m3/min abgegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erhitzte Luft mit 14 bis 42 m3/min abgegeben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erhitzte Luft eine Temperatur von etwa 1200C aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der erhitzten Luft im Bereich von 93 bis 1480C liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (89) der Trommelachse etwa 200 beträgt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der Trommelachse durch eine Einrichtung (17, 19) einstellbar ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommel (25) zwischen 1 und 20 Umdrehungen/min liegt.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommel zwischen 8 und 20 Umdrehungen/min liegt.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gesammelte Schaum (99) vor dem Ausliefern an die Filtertrommel vorgewärmt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gefilterten Brennstoffe in einer Pulse (63) gesammelt werden, die die Trommelperforationen einschließt und einen Ausgang (93) besitzt.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ständige Zuführen von Schaum in die Trommel das Wegfördern des Schutts in Längsrichtung der Trommel unterstützt.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsgeschwindigkeit der Luft zwischen 14 und 42 m3/min, die Temperatur zwischen 93 und 1210 und die Umlaufgeschwindigkeit zwischen 1 und 20 Umdrehungen/min liegt.
14. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (43, 44, 45; 23) zum schwenkbaren Tragen der Trommel (25) an gegenüberliegenden Enden zum Drehen um ihre Achse (85), die in spitzem Winkel zur Horizontalen geneigt ist, durch eine Antriebseinrichtung (47, 49, 51, 53) zum ständigen Drehen der Trommel, durch eine mit Öffnungen versehene obere Endwandung (67) an der Trommel zur Aufnahme des vorgewärmten Abwasserschaums, durch eine mit Öffnungen versehene untere Endwandung (69) der Trommel zur Abgabe des gesammelten Schutts aus dem Trommelinneren, durch eine zylindrische Hülse (63), die vom perforierten Teil der Trommel mit Abstand angeordnet ist und diesen Teil umschließt und eine ähnlich geneigte, auf dem Träger angebrachte Längsachse besitzt, die mit Öffnungen versehene Endwandungen (67, 68) aufweist, die dichtend an die Trommel außerhalb der Perforationen angreift, durch verteilt am Inneren der Hülse angeordnete Leitplatten (85), die zur Trommel führen, wobei Hülse (63) und Leitplatten (85) über der Trommel eine Druckkammer (89) und unter ihr eine Sammelkammer (91) für den gefilterten Schaum bilden, durch einen länglichen Luftkanal (81) im Inneren der Hülse entlang ihrer Länge in der Druckkammer mit einem gedrosselten Auslaß (83), der entlang der Perforationen (61) der Trommel und in Abstand von diesen verläuft, durch eine an der Hülse in deren Mitte angebrachten Auffülleinrichtung (71), die einen mit dem Kanal und einem Einlaß (72) in Verbindung stehenden Auslaß besitzt, durch ein von der Hülse (63) entfernt angeordnetes Gebläse (75) mit einer Heizeinrichtung (17) und einem Auslaß zum Abgeben von erhitzter Druckluft, durch eine Führung (73), die den Auslaß mit dem Einlaß der Auffülleinrichtung verbindet, und durch einen mit einem Ventil versehenen Auslaß neben dem unteren Ende der Hülse, der mit der Schaumsammelkammer in Verbindung steht.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Endwandung (39) konisch ist und in einen axialen Schaft (41) ausläuft, und daß die Halterung der Trommellager (45) zur Aufnahme des Schafts enthält und zwei seitlich mit Abstand angeordnete Rollen (73) das obere Trommelende außerhalb der H£lse tragen.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel etwa 200 beträgt.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (17, 19, 21) die Rollen auf dem Träger zum veränderbaren Einstellen des Winkels einstellbar hält.
18. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb ein am Schaft angebrachtes Zahnrad (47) und einen Motor (53) für veränderbare Geschwindigkeit besitzt, dessen Antriebswelle (51) ein Ritzel (49) trägt, das mit dem Zahnrad (47) kämmt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß durch die obere Endwandung (77) der Trommel ein abwärts geneigtes Schaumzuführrohr (31) hindurchgeht und darin abgedichtet ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (57) in der konischen unteren Endwandung länglich und zugespitzt sind und die untersten Öffnungen ständig den Schutt abgeben.
21. Vorrichtung nach aspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (63) eine Außenschicht (79) aus Isoliermaterial aufweist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in Abstand gegenüberliegende, nach innen gerichtete Leitplatten (85) am Innern der Hülse entlang ihrer Länge radial einwärts zur Trommel verlaufen und die Druck- und Sammelkammer (91) bilden.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß entlang den Kanten der Leitplatten ein Dichtungsstreifen (81) verläuft, der auf der Trommel schleift.
24. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (81) zum Auslaß (83) zum Abgeben erhitzter Druckluft radial durch die Perforationen konvergiert.
25. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffülleinrichtung (71) nach außen und unten abnimmt und den Luftkanal (81) für einen Teil seiner Länge verengt.