DE3329669A1

DE3329669A1 - Zentrifuge, insbesondere vollmantel-schneckenzentrifuge zur feststoff-fluessigkeitsstrennung von schlaemmen

Info

Publication number: DE3329669A1
Application number: DE19833329669
Authority: DE
Inventors: Paul 5000 Köln Krämer
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1983-08-17
Filing date: 1983-08-17
Publication date: 1985-03-07
Also published as: JPS6075346A; SE8404119D0; US4581009A; FR2550716A1; SE8404119L; DE3329669C2

Description

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Anlage zum Patentgesuch der
Klöckner-Humboldt-Deutζ
Aktiengesellschaft

vom 12. August 1983

Zentrifuge, insbesondere Vollmantel-Schneckenzentrifuge zur Feststoff-Flüssigkeitstrennung von Schlämmen

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge, insbesondere Vollmantel-Schneckenzentrifuge zur

Feststoff-Flüssigkeitstrennung von Schlämmen, insbesondere Schlämmen aus der biologischen Reinigungsstufe einer Kläranlage.

Ein großer Anteil der weltweiten Zentrifugenproduktion wird zur Schlammentwässerung beziehungsweise Schlammeindickung von Schlämmen, zum Beispiel Kommunalschlämmen in Kläranlagen eingesetzt» In der Praxis haben sich in Kläranlagen Vollmantel-Schneckenzentrifugen durchgesetzt, die in der Lage sind, sowohl dünne, feststoffarme Schlämme als auch an Feststoffen reiche Dickschlämme zu entwässern. Bei einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge werden die im Zentrifugalkraftfeld auf dem Zentrifugenmantel sedimentierten Feststoffteilchen von der Förderschnecke ausgetragen, die innerhalb des rotierenden Zentrifugenmantels im Vergleich zum Mantel vor- oder nacheilend mit einer bestimmten Differenzdrehzahl rotiert.

Es ist bis heute Stand der Technik, daß der Antrieb einer Zentrifuge, auch einer in einer Kläranlage .betriebenen Vollmantel-Schneckenzentrifuge, von einem Elektromotor

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erfolgt, der ein Drehstrommotor oder ein Gleichstrommotor sein kann. Bekannt ist zum Antrieb einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge auch, daß ein Elektromotor die Hydraulikpumpe eines Hydraulikkreislaufes antreibt, in dem wenigstens ein Hydraulikmotor angeordnet ist, der zumindest die Förderschnecke der Zentrifuge antreibt. Bekannt ist ferner, das im Faulturm einer Kläranlage durch Faulung beziehungsweise Gärung des aus der biologischen Reinigungsstufe kommenden Schlammes sich entwickelnde, im wesentlichen aus Methan bestehende Gas, Biogas genannt, in Gasmotoren, sogenannten Biogasmotoren zu verbrennen, die Generatoren antreiben, mit deren Strom die elektrischen Antriebsmotore der Zentrifugen sowie andere Stromverbraucher einer Kläranlage versorgt werden. Es liegt auf der Hand, daß ein solches Antriebssystem einer Zentrifuge hohe Investitionskosten verursacht sowie auch hohe Betriebskosten, da durch die oftmalige . Energieumwandlung der Gesamtwirkungsgrad des Antriebssystems nicht hoch liegen kann. Andererseits nehmen Anlagen zu, bei denen aus Biomasse aufgrund mikrobiologischer und biochemischer Vorgänge Biogas gewonnen wird und bei denen gleichzeitig Dünnschlämme oder Dickschlämme.anfallen, die entwässert beziehungsweise eingedickt werden müssen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Antrieb einer Zentrifuge, insbesondere einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge zur

Feststoff-Flüssigkeitstrennung von Schlämmen, bei deren Behandlung Biogas entsteht, wirtschaftlicher als bisher zu gestalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Antrieb der Zentrifuge aus einem Gasmotor, insbesondere Biogasmotor besteht.

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Mit der Erfindung werden im wesentlichen folgende Vorteile erreicht: Da die erfindungsgemäße Zentrifuge unmittelbar von einem Gasmotor, insbesondere Biogasmotor angetrieben wird, gegebenenfalls über das an der Zentrifuge ohnehin vorhandene Hydrauliksystem mit Hydraulikpumpe und Hydraulikmotor, entfallen der elektrische Antriebsmotor und der Stromgenerator für den Elektromotor, so daß erhebliche Investitionskosten gespart sind. Der spezifische Energieverbrauch beziehungsweise die Betriebskosten der erfindungsgemäßen Zentrifuge werden durch Reduzierung von Energieumwandlungsstufen des .Antriebssystems und dem damit verbundenen Ansteigen des Gesamtwirkungsgrades deutlich gesenkt durch bessere Energieausnutzung des zum Beispiel in der anaeroben Schlammbehandlung einer Kläranlage anfallenden Biogases. Durch Eigenverwendung des in einer Kläranlage oder sonstigen Biogas erzeugenden Anlage anfallenden Biogases zum direkten Antrieb der Schlammzentrifuge beziehungsweise -zentrifugen wird die Energie-Autarkie der Anlage verwirklicht, zumindest erheblich vorangetrieben. Die wirtschaftlichere Ausnutzung der im Biogas von zum Beispiel Kläranlagen enthaltenen Energie wird um so wichtiger, als in modernen Kläranlagen durch die Verschärfung von Umweltschutzgesetzen die Systeme zur Reinigung von Abwässern verfeinert werden, woraus eine ansteigende Menge an Klärschlamm und damit auch an Biogas resultiert. Bei Knappheit des Biogases kann der als Antrieb der Zentrifuge dienende Gasmotor auch mit alternativen Brennstoffen wie Erdgas, Propangas oder dergleichen betrieben werden. Die Abwärme des Gasmotors, insbesondere Biogasmotors, die über dessen Kühlmedium und dessen Abgas anfällt, kann ebenfalls genutzt werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können bei einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge die mit Differenzdrehzahl rotierende Zentrifugentrommel und die Förderschnecke über

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den Hydraulikantrieb, der dann eine Hydraulikpumpe und zwei Hydraulikmotor · aufweist, von einem einzigen Gasmotor, insbesondere Biogasmotor oder für sich getrennt über je einen Gasmotor, insbesondere Biogasmotor angetrieben sein. Die Eigenverwendung des in einer Kläranlage anfallenden Biogases zum Antreiben der Schlammzentrifuge beziehungsweise -zentrifugen, das heißt die Energie-Autarkie der Biogas erzeugenden Anlage wie Kläranlage kommt gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch zum Ausdruck, daß der Biogasmotor über eine Leitung mit dem Biogastank in Verbindung steht, der das Biogas des Faulschlammturmes derjenigen Kläranlage sammelt, deren Schlamm die Zentrifuge eindickt beziehungsweise entwässert. Mit Vorteil kann der Biogasmotor von der Zentrifuge räumlich getrennt, zum Beispiel in einem schallisolierten Raum angeordnet sein. Dann trägt der Grundrahmen der Zentrifuge nicht mehr den Antriebsmotor (Biogasmotor), wodurch das Gewicht der Zentrifugeneinheit und deren Schwingungen reduziert werden. Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung kann die Zentrifuge mit dem/den Hydraulikmotor/Motoren, aber ohne Biogasmotor auf einem Fahrgestell aufgebaut und mit diesem zu verschiedenen Einsatzorten verfahrbar sein. Es besteht auch die Möglichkeit, daß der Biogasmotor außer der Hydraulikpumpe des Hydraulikantriebes der Zentrifuge auch noch einen Generator antreibt, zum Beispiel über einen zweiten Wellenstummel des Biogasmotors. Das heißt also, daß die Energie des Biogases, die nicht zum Zentrifugenantrieb benötigt wird, in elektrischen Strom umgewandelt werden kann, der zur Versorgung von auf Kläranlagen vorhandenen Stromverbrauchern dient.

Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

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Die Zeichnung zeigt schematisch im Fließbild die Behandlung des Uberschußschlammes 10, der aus der biologischen Reinigungsstufe (aeroben Stufe) einer nicht weiter dargestellten Kläranlage kommt. Der Schlamm 10 wird zunächst in einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge eingedickt, die aus einer drehbar gelagerten Zentrifugentrommel 11 besteht, innerhalb der eine Förderschnecke 12 drehbar gelagert ist. Trommel und Außenkontur der Förderschnecke sind an einem Längsabschnitt in der Regel zylindrisch und zum Feststoffaustrag hin konisch ausgebildet. Erfindungsgemäß wird die Zentrifuge von einem mit Biogas 13 betriebenen Biogasmotor 14 über eine Kupplung 15 und über ein Hydrauliksystem 16 angetrieben, das eine Hydraulikpumpe aufweist, welche einen Hydraulikmotor zum Antrieb der Zentrifugentrommel 11 und einen Hydraulikmotor zum Antrieb der Förderschnecke 12 mit Drucköl versorgt. Der Antrieb der

Vollmantel-Schneckenzentrifuge kann auch von beiden Stirnseiten der Zentrifuge her erfolgen, das heißt daß der Biogasmotor 14 nur zum Beispiel die Förderschnecke 12 antreibt, während die Zentrifugentrommel 11 von der anderen Stirnseite her von einem nicht dargestellten anderen Biogasmotor angetrieben wird. Die Trommel 11 rotiert mit Drehzahlen von zum Beispiel 700 bis 1400 Upm bei konstant belassener Drehzahl, während die Förderschnecke 12 mit Differenzdrehzahlen von zum Beispiel 1 bis 20 voreilt, beziehungsweise nacheilt.

Die Regelung der Förderschnecke 12 der Zentrifuge in der Weise, daß die Förderschnecke immer so schnell beziehungsweise so langsam läuft, daß die Schneckenzentrifuge gerade nicht durch den Feststoff verstopft, erfolgt durch Regeleingriff auf den Mengenstrom der Hydraulikflüssigkeit über ein Servoventil beziehungsweise über einen Leistungsregler der

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Hydraulikpumpe des Hydraulikkreislaufs. -Es besteht auch die Möglichkeit, alternativ oder zusätzlich dazu einen Regeleingriff auf den Biogasmotor 14 selbst vorzunehmen, insbesondere wenn der Heizwert des im Motor 14 verbrannten Biogases 13 erheblich schwanken sollte.

Der aus der Zentrifuge 11, 12 ausgetragene eingedickte Schlamm wird über Leitung 17· in den Faulturm 18 der anaeroben Stufe der Kläranlage eingeleitet, während das Zentrat der Zentrifuge über Leitungen 19, 20 in die aerobe Stufe der Kläranlage zurückgeleitet wird. Im Faulturm 18 entwickelt sich durch einen Faulungs- beziehungsweise Gärungsprozeß Biogas, das über Leitung 21 einem Biogastank 22 zugeführt und dort gesammelt wird, und welches dann über Leitung 13 dem Biogasmotor 14 zugeleitet und dort verbrannt wird. Der den Faulturm 18 verlassende Faulschlamm gelangt über Leitung 23 in eine weitere Vollmantel-Schneckenzentrifuge, die mit ihrem Antrieb analog aufgebaut ist wie die Zentrifuge 11, 12, das heißt die eine Zentrifugentrommel 11a, Förderschnecke 12a, einen mit Biogas versorgten Biogasmotor 14a, eine Kupplung 15a sowie einen Hydraulikantrieb 16a aufweist. Das Zentrat dieser Zentrifuge wird über Leitungen 24 und 20 zur Kläranlage zurückgeleitet, während der weitgehend entwässerte Faulschlamm 25 der weiteren Verwendung 26 wie Deponie, Landwirtschaft oder Verbrennung zugeführt wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht auch die Möglichkeit, daß der Biogasmotor 14, 14a außer der Hydraulikpumpe des Hydraulikantriebes 16, 16a der Zentrifuge gleichzeitig auch noch einen gestrichelt dargestellten Generator 27, 27a antreibt, der elektrischen Strom- erzeugt, mit dem Stromverbraucher der Kläranlage versorgt werden wie zum Beispiel elektrische Antriebsmotore von Förderpumpen und dergleichen. Dabei kann der

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Biogasmotor 14, 14a zwei Wellenstummel aufweisen, von denen der eine die Zentrifuge und der andere den Generator antreibt.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung ist der Biogasmotor 14, 14a von der Zentrifuge räumlich getrennt, zum Beispiel in einem schallisolierten Raum angeordnet. Das bringt auch den Vorteil mit sich, daß dadurch die Zentrifuge gewichtsmäßig und schwingungsmaßig von ihrem Antriebsmotor entlastet werden kann. Die Zentrifuge kann auch auf einem Fahrgestell aufgebaut sein kann. Bei einer fahrbaren Schlammzentrifuge kann der Antriebsmotor auch aus einer normalen Verbrennungskraftmaschine bestehen, zum Beispiel aus einem Dieselmotor. ■

- Leerseite -

Claims

12. August 1983 KHD

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Patentansprüche

IJ Zentrifuge, insbesondere Vollmantel-Schneckenzentrifuge :ur Feststoff-Flüssigkeitstrennung von Schlämmen, insbesondere Schlämmen bei Biogas erzeugenden Anlagen wie Kläranlagen oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Zentrifuge (11, Ha; 12, 12a) aus einem Gasmotor (14, 14a), insbesondere Biogasmotor besteht.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gasmotor, insbesondere Biogasmotor und der Zentrifuge ein Hydraulikantrieb (16, 16a) mit Hydraulikpumpe und wenigstens einem Hydraulikmotor angeordnet ist.

3. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge die mit Differenzdrehzahl rotierende Zentrifugentrommel und Förderschnecke über den Hydraulikantrieb von einem einzigen Gasmotor (14, 14a), insbesondere Biogasmotor oder für sich getrennt über je einen Gasmotor, insbesondere Biogasmotor angetrieben sind.

4» Zentrifuge nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Biogasmotor (14, 14a) über eine Leitung (13, 13a) mit dem Biogastank (22) in Verbindung steht, der das Biogas des Faulschlammturmes (18) derjenigen Biogas erzeugenden Anlage wie Kläranlage sammelt, deren Schlamm die Zentrifuge eindickt beziehungsweise entwässert.

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5. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Biogasmotor (14, 14a) außer der Hydraulikpumpe des Hydraulikantriebes der Zentrifuge auch noch einen Generator (27, 27a) zur Stromerzeugung antreibt,

6. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Biogasmotor.(14, 14a) von der Zentrifuge räumlich getrennt, zum Beispiel in einem schallisolierten Raum angeordnet ist.

7. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifuge mit dem/den Hydraulikmotor/Hydraulikmotoren und mit einem Verbrennungsmotor anstelle eines Elektromotors als Zentrifugenantrieb auf einem Fahrgestell aufgebaut ist.