DE3732008A1 - Verfahren zur aufbereitung von schadstoff-belasteten, insbesondere stichfesten sedimenten aus abwasserkanaelen und deren einrichtungen sowie von artverwandten stoffen und anlage zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zur aufbereitung von schadstoff-belasteten, insbesondere stichfesten sedimenten aus abwasserkanaelen und deren einrichtungen sowie von artverwandten stoffen und anlage zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von
Schadstoff-belasteten, insbesondere stichfesten Sedimenten
aus Abwasserkanälen und deren Einrichtungen sowie art
verwandten Stoffen, zum Beispiel Straßenkehricht oder ver
unreinigten Böden, Schlick und Schlämmen, in aufspülbarer
Konsistenz mit Grobfilterung am Eingang und Spülung einer
Suspension. Ferner betrifft die Erfindung eine Anlage zur
Durchführung des Verfahrens mit wenigstens einem Spülschütt
behälter, einem nachgeschalteten Spannwellenfilter, Förder
vorrichtungen, Wäschern, insbesondere Hydrozyklon und Auf
stromklassierer.
Wäscher sind nicht auf die Ausführung aus Hydrozyklon und
Aufstromklassierer beschränkt, obgleich darin eine besonders
vorteilhafte Ausgestaltung liegt.
Die Anordnung mit dem Spülschüttbehälter ist ein Teil
der erfindungsgemäßen Anlage besonders zur Durchführung des
Verfahrens, wobei auch für die Fördereinrichtungen eine Auf
wirbelung separierter Bestandteile einbezogen wird.
Aus der DE OS 34 44 329 ist ein Verfahren zur Aufbereitung
von Schlämmen oder Abwässern bekannt, in welchem diese
Schlämme und Abwässer im Aufbereitungsdurchgang einer
Aufwirbelung unterworfen werden, die eine Suspension be
reits beim Durchgang durch Förderleitungen herbeiführt,
wobei zur Abführung von separierten Bestandteilen Hydro
zyklone mit nachgeschalteten Aufstromklassierern vorge
sehen sind.
Dieses bekannte Verfahren bezieht schon ein, daß ein Umlauf
vorgesehen ist, der durch eine Frischwasserzuführung er
gänzt wird, wobei Frischwasser in einem Aufgabespeicher für
aufzubereitende Stoffe oben angegebener Art eingegeben wird.
Dabei ist beabsichtigt, daß die von Verunreinigungen und
gegebenenfalls flockigem oder grobkörnigem Material durch
setzten Stoffe während der Aufbereitung mit im wesentli
chen gleichbleibendem Mengendurchsatz gefördert werden.
In diesem Zusammenhang angeordnete Schleuderpumpen sind
vorteilhaft und werden einbezogen.
In bekannten Aufbereitungsanlagen ergibt sich das Problem
eines gleichbleibend guten Ergebnisses auch, wenn sich die
Verunreinigungen ständig ändern. Eine solche Änderung kann
nicht oder nur mit einem großen Aufwand wahrgenommen werden,
wobei auch im letzteren Falle die Bemessung unsicher ist.
Es ist davon auszugehen, daß sich bei der Einspeisung von
Stoffen der oben angegebenen Art mit Verunreinigungen der Ver
unreinigungs- oder Schadstoffgehalt fortwährend ändern kann,
ohne daß dieses zuverlässig ausgewertet wird. Selbst unter
Verwendung aufwendiger Meßeinrichtungen ergibt sich ein
Problem der Regelabhängigkeit, wobei zu beachten ist, daß in
einem Verfahren oder einer Anlage der zugrundeliegenden Art
eine Regelung oder Steuerung in Abhängigkeit von Einschnü
rungen im Durchgang schnell zu Verstopfungen einer Anlage
führen. Eine solche Anlagenausführung würde daher unbefrie
digend arbeiten. Bei Einführung von Drosselungsstellen
können zwischen veschiedenen Teilen der Anlage Störungen
auftreten und außerdem besteht die Gefahr einer Zerstörung
der Regelorgane durch die mitgeführten Verunreinigungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Aufbereitung von Schadstoff-belasteten, insbesondere stich
festen Sedimenten aus Abwasserkanälen und deren Einrichtun
gen sowie von artverwandten Stoffen, zum Beispiel Straßen
kehricht oder verunreinigten Böden, Schlick und Schlämmen
und auch eine damit arbeitende Anlage zu schaffen,
welche sich frei von aufwendigen Regelungen und dadurch be
dingten Einschnürungen automatisch an den jeweiligen Zu
stand des eingegebenen Materials anpaßt und in wahlweise
ein- oder mehrstufiger Ausführung eine wirkungsvolle Auf
bereitung erreicht.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren der Erfindung dadurch
gelöst, daß für die Suspension ein geschlossener Kreislauf
unter atmosphärischen Druckbedingungen mit selbstregelndem
Druckhöhenausgleich für Fördervorrichtungen, Puffer- und
Regelzonen unter Einbeziehung der Grobfilterung am Eingang
vorgesehen ist und in den Kreislauf bei kontinuierlichem
Spülvorgang kontinuierlich Waschwasser zugeführt, aus der
Abführungsstufe Spülflüssigkeit zum Eingang des Aufbereitungs
gutes bei der Einschüttung in einen Grobfilter zurückgeführt
wird und wenigstens eine getrennte Fraktion von Grobstoffen
gewonnen wird sowie aus dem Suspensionskreislauf des wesent
lichen Anteils von Spülflüssigkeit überschüssiges Spülwasser
einer Nachbehandlung, zum Beispiel einem Klärwerk zugeführt
wird.
Hierdurch wird ein Feed-back-Prinzip eingeführt, das den
Einsatz von Regelungseinschnürungen längs der Durchgangs
strecke einer Anlage vermeidet, wobei aber durch die einge
führten Puffer- und Regelzonen eine selbsttätige Anpassung
unter den atmosphärischen Druckbedingungen ermöglicht wird.
Einbezogen wird dabei als funktionelle Regel- und Pufferzone
zugleich die Einführung der Suspension im Bereich der Zufüh
rung stichfester Sedimente unter Aufspülung und Grobfilterung.
Dabei wird durch die Einspülung im Bereich der Grobfilterung
ein Suspensionszustand zweckmäßig mit etwa 90 Teilen Wasser
und 10 Teilen Feststoffen eingestellt. Eine Regelgröße ist
dabei auch ein Schüttwinkel zur Zugabe des Materials.
Dieses Verfahren ist mit einer Waschstufe möglich. Bei einer
Ausführung mit mehreren Waschstufen ist vorteilhaft jede
Stufe mit einer Fördervorrichtung und einem dieser zugeord
neten Vordruck zur Speisung des Wäschers versehen und der
Vordruck an Verunreinigungen anpaßbar und die Fördervor
richtungen sind für gleiche Antriebsleistung ausgeführt.
Die Regelung wird durch eine Veränderung der Spülflüssigkeits
rückführung aus der Endstufe durchgeführt.
Dabei wird bevorzugt, daß die Spülflüssigkeitsrückführung
zur Herstellung eines Mengenausgleichs zwischen Waschwasser
einführung und Spülflüssigkeitsausgabe gesteuert wird.
Hierdurch ist es überraschend möglich, ohne einen umfang
reichen Steuer- oder Regelungsaufwand die Aufbereitung
von Schlämmen oder Abwässern durchzuführen, indem einfach
ein Mengendurchsatz überwacht und in Abhängigkeit davon eine
Förderleistung gesteuert wird, so daß dann immer im Abgleich
ein Wert erreicht wird, der den geschlossenen Kreislauf un
ter Abführung einer ausreichenden Menge für Nachreinigung ge
währleistet, wobei insbesondere Spülflüssigkeit mit Organik
anteil abgeführt und Spülflüssigkeit mit Mineralikanteil im
Kreislauf zurückgeführt wird. Dadurch werden in normalen Re
gelungsvorgängen erforderliche Einschnürungen und Einschrän
kungen von Durchschnittsquerschnitten vermieden, die zu einem
Zusammenbruch des Arbeitsablaufes in einer derartigen zugrun
deliegenden Anlage führen würden. Es ist vorteilhaft, daß
die Querschnitte und Förderleistungen, zumal letztere auch
Trennwirkungen einführen sollen, in vollem Umfange aufrecht
erhalten bleiben und trotzdem eine Anpassung an sich ändernde
Konsistenzen der Eingabe erreicht wird. Hierbei geht die
Erfindung davon aus, daß
N=Qh ρ
wobei
N die Leistung
Q die Fördermenge,
h eine Förderhöhe zur Bestimmung des Vordruckes
ρ das mittlere spezifische Gewicht der Suspension (als Ausdruck für die Dichte bzw. den Verunreinigungs grad).
Q die Fördermenge,
h eine Förderhöhe zur Bestimmung des Vordruckes
ρ das mittlere spezifische Gewicht der Suspension (als Ausdruck für die Dichte bzw. den Verunreinigungs grad).
Bei gleicher Leistung und gleichem Vordruck ändert sich so
mit die Fördermenge Q in Abhängigkeit von einer Zuführung von
Waschwasser und auch der Verunreingung. Hierbei liegt aber
eine vorteilhafte Ausgestaltung auch darin, daß in Grenzen
eine Anpassung des Vordrucks, d. h. der Förderhöhe einge
führt wird, um Anpassung an den jeweiligen Zustand herbei
zuführen.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung werden als Fördervor
richtungen Wirbeltrenner verwendet. Dieses hat den Vorteil,
daß bereits die erwähnten Trennwirkungen beim Druchgang
des Materials, insbesondere durch Kavitation herbeigeführt
werden.
Unter noch zu schildernden Bedingungen wird dabei für die
Fördervorrichtung an sich, insbesondere aber durch die
Wirbeltrenner nicht nur die Kavitation eingeführt, sondern
hydromechanische Bewegungsabläufe ausgelöst, die eine Lösung
von organischen und anorganischen Bestandteilen herbeiführen,
die unterschiedliche Dichte haben und im Ausgangsstoff mitein
ander verklammert und/oder verklebt sind.
Bei einer mehrstufigen Aufbereitung werden unter obigen
Gesichtspunkten die hintereinander angeordneten Stufen mit
gleicher Leistung betrieben, aber in Abhängigkeit von der
Waschwassereinführung ist in nachfolgenden Stufen ein
entsprechend geringerer Vordruck vorgesehen. Die Steuerung
der Spülflüssigkeitsrückführung ist am Ausgang eines
Sammelbehälters der letzten Stufe vorgesehen. Dabei wird
zweckmäßig Waschwasser in die erste Stufe eingeführt und
unter Berücksichtigung dieser Einführung paßt sich dann die
Fördermenge in den verschiedenen Stufen in Abhängigkeit von
der Verunreinigung an.
Durch die Regelung wird im wesentlichen die gleiche Menge
an Waschwasser zugeführt wie belastete Spülflüssigkeit in
das Klärwerk abgeführt. Dieses führt zu einem in sich ge
schlossenen Kreislauf mit Einspeisung und Abgabe.
Bei einer mehrstufigen Aufbereitung mit hintereinander ge
schalteten Stufen gleicher Antriebsleistung werden aber in
den nacheinander angeordneten Stufen mit zunehmend geringe
rem Vordruck, wobei sich der Vordruck in Abhängigkeit von
der Waschwassereingabe ändert, aus jedem Wäscher separierte
Bestandteile mit zunehmender Feinheit ausgegeben und die
Steuerung zur Anpassung an den jeweiligen Zustand des ein
gegebenen Materials erfolgt am Ausgang eines Sammelbehäl
ters der letzten Stufe.
Unter vorstehenden Gesichtspunkten ist eine Anlage zur
Durchführung des Verfahrens vorteilhaft so ausgeführt,
daß wenigstens eine Waschstrecke einen Vorlaufbehälter, einen
Wäscher mit einem Ausgang für die Abführung von Verunreini
gungen, eine diese verbindende Förderleitung mit einer Förder
vorrichtung und einen Sammelbehälter aufweist und ein in Ab
hängigkeit von einem Verunreinigungsgrad der eingegebenen
Stoffe anpaßbarer Vordruck für die Fördervorrichtung vorge
sehen und eine Waschwasser-Zuführungsleitung an den Wäscher
angeschlossen ist und ferner als Regeleinrichtung eine Rück
speisung von dem Ausgang der Waschstrecke in den Eingang
der Anlage mit einer Rückführungsleitung mit einer regelbaren
Spül-Fördervorrichtung als Fördereinrichtung für Spül-Flüs
sigkeit parallel zu einer Flüssigkeitsleitung zur Abführung
einer Spülflüssigkeit zu einem Klärwerk sowie ein drehzahl
regelbarer Antrieb dieser Spül-Fördervorrichtung mit einer
Überwachung für den Durchsatz der Waschwasser-Zuführungslei
tung vorgesehen ist.
Diese Ausführung läßt zunächst noch die spezielle Gestaltung
der Fördervorrichtung offen, so daß in diesem Zusammenhang
auch allgemein von Pumpen gesprochen wird. Außerdem ist
das Merkmal des anpaßbaren Vordruckes enthalten, der in
verschiedener Weise einstellbar sein kann.
Die Fördervorrichtungen sollen die Eigenschaften einer Ka
vitation und der Einführung hydromechanischer Bewegungsab
läufe haben, wie sie hinten noch beschrieben werden.
Die Fördervorrichtungen sollen zur Annäherung an diese Be
dingungen ausgewählt werden.
Bevorzugt wird aber, daß als Fördervorrichtung und Spül-
Einrichtung Wirbeltrenner angeordnet sind, die unterhalb des
Flüssigkeitsspiegels des unter atmosphärischem Druck stehen
den Vorlaufbehälters angeordnet sind, wobei auch die Spül-
Fördervorrichtung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des
letzten Sammelbehälters vorgesehen ist und die Wirbeltrenner
räumlich tiefer als der nachgeschaltete Wäscher vorgesehen
sind. Hierdurch läßt sich eine leichte Anpassung des Vor
druckes dadurch erreichen, daß der Flüssigkeitsspiegel des
praktisch nach oben offenen Vorlaufbehälters in Grenzen an
steigen oder sinken kann, was jedoch durch die in Abhängig
keit davon eintretende Mengenförderung der angeschlossenen
Wirbeltrenner wieder ausgeregelt wird.
In der Anlage ergibt sich auch bei einstufiger Ausführung
nun schon dadurch eine Regelung an zwei Stellen insofern,
als auch am Eingang nicht nur die zurückgeführte Spülflüssig
keit eingegeben wird, sondern zusätzlich, und das ist beson
ders vorteilhaft, auch der Schüttwinkel des Spülschüttbehäl
ters, aus dem das eingegebene Material eingeführt wird, ein
stellbar und veränderbar ist. Die Wirbeltrenner stellen gemäß
Ausführung unten eine besonders vorteilhafte Ausführung der
Fördervorrichtung dar.
In der bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens zwei
Waschstrecken hintereinander angeordnet und der durch die
räumlich tiefere Anordnung der Wirbeltrenner eingestellte
Vordruck für Waschstrecken ist hinter der Waschwasser
zuführung geringer gehalten als der Vordruck in der ersten
Stufe. Es verbleibt in jedem Falle eine Anpassung in allen
Waschstrecken, die die Stufen bilden, erhalten, wobei in
dieser Ausführung durch die nach oben offenen Vorlaufbehäl
ter die Anpassungsmöglichkeit gewährleistet ist. Dabei ist
zweckmäßig der Vorlaufbehälter einer nachgeordneten Wasch
strecke von Sammelbehälter der davor vorgesehenen Waschstrecke
gebildet.
Ferner ist vorteilhaft die Größenordnung des Vordruckes
für Waschstrecken hinter der Waschwasserzuführung in Abhän
gigkeit von der Menge des zugeführten Waschwassers gewählt.
Ferner ist in einer vorteilhaften Ausführungsform der Anla
ge der Wirbeltrenner in der Förderleitung der ersten Wasch
strecke räumlich tiefer angeordnet als die Wirbeltrenner
nachgeschalteter Waschstrecken und die Sammelbehälter der
Waschstrecken sind in gleicher Höhe vorgesehen, aber die
zugeordneten Wäscher zwar höher als die Sammelbehälter,
aber jeweils zunehmend niedriger angeordnet. Hierdurch wird
ein günstiger Aufbau der Anlage erreicht. Einbezogen wird,
daß Wäscher in an sich bekannter Weise jeweils aus einem
Hydrozyklon und einem Aufstromklassierer bestehen.
Ein vorteilhaftes Merkmal der Anlage liegt darin, daß alle
Wirbeltrenner gleich ausgeführt und die Wirbeltrenner in den
Waschstrecken mit gleich festgelegter Leistung angetrieben
sind, wobei aus den Wäschern der hintereinander vorgesehenen
Waschstrecken zunehmend feinere Materialien abführbar sind.
Abgesehen von der Vermeidung aufwendiger Regelanordnungen
trägt diese Ausbildung zur wirtschaftlichen Ausgestaltung
bei.
Bei einem Einsatz von Wirbeltrennern, die einen Rotor mit
einer Achse aus einer Platte haben, welche in einer Gehäuse
öffnung gelagert ist, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung
vor, daß der Rotor hängend in einer Rohrleitung angeordnet
ist, die einen Eingangsanschluß im unteren Teil gegenüber der
hängend angeordneten Rotorachse aufweist, und daß ein seit
licher Austritt vorgesehen ist. Hierdurch ist zwar beim An
fahren der Anlage eine Vorfüllung erforderlich, aber es
hat sich überraschend gezeigt, daß durch die hängende An
ordnung im Zusammenhang mit der Anpassung des Vordrucks
günstige Ergebnisse erzielt werden.
Durch die Wirbeltrenner wird Kavitation in Verbindung mit
der inneren Energie eines Mischteilchens im Hochgeschwindig
keitsleistungsfeld für die Trennung nutzbar gemacht.
Bevorzugt wird dabei, daß die mit ihrem einen Rand mit der
Platte verbundenen Flügel, die im wesentlichen radial ge
richtet sind, sich im Gehäuse des Wirbeltrenners innerhalb
der Förderleitung nur in seinen oberen Bereich erstrecken,
wobei der Rotor auch im Abstand oberhalb des den seitli
chen Austritt bildenden Rohrstutzens am Wirbeltrenner-Ge
häuse angeordnet ist.
Vorteilhaft befindet sich der Rotor im wesentlichen in dem
oberen Drittel des Wirbeltrenner-Gehäuses. Er hat jedoch
einen kleineren Durchmesser als dieses Gehäuse.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei
spielen erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. In
dieser zeigt
Fig. 1 eine schematische Stromlaufansicht
einer einstufigen Anlage;
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht
einer zweistufigen Anlage;
Fig. 3 eine Seitenansicht eines Wirbeltrenners,
teilweise im Schnitt.
In den Fig. 1 und 2 sind gleiche Teile mit gleichen Be
zugszeichen bezeichnet.
Im Eingang 1 der Anlage ist eine nur schematisch gezeigte
Zubringungsanordnung mit einem Spül-Schüttbehälter 2 vorge
sehen, der etwa horizontal eingeführt und im Sinne des
Doppelpfeils 3 in schräge Anordnung mit dem Aufbereitungs
gut gebracht werden kann, das entsprechend dem Pfeil
4 auf ein Siebfilter 5 fällt und in diesem grob gerei
nigt wird. Die Grobstoffe fallen entsprechend dem Pfeil 6
in einen Grobstoffbehälter 7 und eine Suspension gelangt
in einen Suspensions-Behälter, der ein Vorlaufbehälter 8
für eine Waschstrecke ist.
Die Einstellung der Schrägneigung des Spülschütt
behälters im Sinne des oberen Pfeiles stellt in Verbindung mit
der Einführung von Spülflüssigkeit schon eine Steuergröße
dar.
Bereits in den Spülschüttbehälter 2 wird durch eine
Düse 9 Flüssigkeit entsprechend dem Pfeil 10 eingespült,
um das mehr oder weniger trockene Material im Spülschüttbe
hälter fließfähig zu machen, so daß letzten Endes in den
Suspensionsbehälter eine Suspension gelangen kann. Die Düse
9 wird über eine Rückführ-Leitung 11 gespeist, die sich aus
einem Kreislauf der Anlage ergibt und auf die noch später
zurückgekommen wird.
Erkennbar ist vor der Düse ein Bypassventil 9 a angeordnet,
das einstellbar ist, um die direkt in den Spülschüttbehälter
2 eingegebene Spülflüssigkeitsmenge anzupassen.
Aus dem Suspensions-Vorlaufbehälter 8, der unter atmosphäri
schem Druck steht, d. h. beispielsweise oben offen ist,
führt eine Förderleitung 12 über einen Grobsuspensions-Wir
beltrenner 13 in einen Wäscher 14, der als erster Wäscher
bezeichnet wird und mit seinem Eingang in einer Höhe
h₁=15 über dem Flüssigkeitsspiegel 16 des nach oben
offenen Suspensionsbehälters 8 angeordnet ist. Der Wäscher 14
besteht beispielsweise aus einem Hydrozyklon und einem Auf
stromklassierer, wie es in der Kombination auch bekannt ist.
Er hat einen Ausgang 17 für die Abführung von beispielsweise
Grobsande, die über eine Rutsche 18 abgeführt werden.
Dem Wäscher 14 wird durch eine Waschwasser-Zuführungslei
tung 19 Waschwasser zugeführt. Diese Waschwasserzuführung
wird mengenmäßig durch ein Meßgerät 20 erfaßt.
Die bis zu 95% entlastete Suspension gelangt aus dem Wäscher
14 über eine Leitung 21 in einen Sammelbehälter 22, der nach
oben offen ist und an dessen Flüssigkeitsspiegel 23 eine
Leitung 24 mündet, die das verbrauchte Waschwasser bei
spielsweise zum Klärwerk abführt.
Gewährleistet werden soll eine im wesentlichen gleiche
Flüssigkeitszuführung von Waschwasser über die Leitung 19
wie Abführung von verbrauchtem Waschwasser über die Leitung
24. Aus dem Meßgerät 20 führt eine Funktionsverbindung in
eine Steuereinrichtung 27. Diese hat einen Ausgang 28, sche
matisch dargestellt als Überwachung oder Funktionsverbindung
zur Drehzahlregelung eines Spülwirbeltrenners 29 an einem Aus
gang des Sammelbehälters 22, aus welchem oben die Leitung 24
abgeht; während oben im wesentlichen organisch belastetes
Spülwasser abgeführt wird, ist im unteren Bereich, wo die
Rückführungsleitung 11 mündet, im wesentlichen anorganische
Belastung vorhanden. Aus der Steuereinrichtung 27 geht eine
weitere Steuerleitung 60 zu einem Regelventil für Wasch
wasser, dem eine Waschwasserpumpe 51 vorgeordnet ist. Die Be
messung erfolgt insbesondere beim Anlauf und bei Übergangs
vorgängen, während im Betrieb eine im wesentlichen gleich
bleibende Menge zugeführt wird.
Die Waschwasser- Zulaufmenge soll gleich der Spülwasser-
Ablaufmenge sein, die weitgehend organisch belastet ist.
Die Wirbeltrenner 13 und 29 halten den inneren Waschkreis
lauf aufrecht. Die Umlaufmenge des inneren Kreislaufes über
der Düse 9 ist ein Vielfaches der notwendigen Waschwasser-
Zugabemenge.
Die gesamte umlaufende Flüssigkeitsmenge wird über die
Leitung 11 zur Düse 9 und einem Bypass geführt.
Die Spülwasser-Mengenregelung zur Düse 9 kann auf zweier
lei Art gesteuert werden:
- a) über die stufenlos regelbare Drehzahl des Wirbel trenners 29
- b) über die Drosselung des Bypassventiles 9 a, die von Hand oder automatisch erfolgen kann.
Auf dieser Grundlage ergeben sich für den Betrieb der Anlage
vorteilhafte Regelmöglichkeiten. Sie sind dadurch gegeben,
daß in Kombination der stufenlosen Drehzahländerung des Wir
beltrenners 29 mit der Regelung des Bypassventiles 9 a die
Ausgabemenge 10 aus Düse 9 in feinfühliger Weise der jeweils
notwendigen Situation angepaßt werden kann. Von vorteilhafter
Bedeutung für das gesamte Verfahren ist es, daß die Feststoff
fracht der Suspension in den Grenzen zwischen 8 und ca. 12%
c v gehalten wird. c v=spezifischer Volumenanteil in der Flüs
sigkeit.
Als weitere zusätzliche Regelmöglichkeit gilt auch der Kipp
winkel 3 des Spül-Schüttbehälters 1, welcher während des Be
triebes stufenlos einstellbar ist.
Der Waschprozeß beginnt mithin bereits durch den Spüleffekt,
welcher energetisch durch den Wirbeltrenner 29 bestimmt wird.
Neben der Wirkung des Spüleffektes gelangt, hervorgerufen
durch eine besondere Gestaltung des Spülstrahles, Luftsauer
stoff in die Suspension. Dieser Luftsauerstoff liegt dann in
der Suspension gelöst vor. Nachdem die nicht verarbeitbaren
Grobstoffe (Steine, größere Faserstoffe, Plastikmaterial, Me
tallgegenstände, etc.) in den Siebfilter 5 vorsortiert über 6
in den Zwischenbehälter 7 gelangt sind, fließt die als nunmehr
homogen zu bezeichnende Suspension in den Behälter 8. Der Wir
beltrenner 13 übernimmt die Suspension aus Behälter 8.
Während des Durchlaufes der Suspension durch den Wirbeltren
ner 13 erfolgen im Gehäuse dieses Wirbeltrenners physikalische
Vorgänge, die zeitgleich ablaufen.
Es sind im wesentlichen
- - Kavitation
- - hydromechanische Bewegungsabläufe.
Die Kavitation wird an in Flüssigkeiten sich bewegenden Bau
teilen hervorgerufen. Sie basiert auf der Tatsache, daß auf
der Rückseite eines mit hohen Geschwindigkeiten umlaufenden
Wirbelrades oder mit hohen Geschwindigkeiten fließende Flüs
sigkeit an Kanten oder Vorsprüngen sich Drucke einstellen, die
in die Nähe des absoluten Druckes gelangen. Durch die anste
hende Temperatur von z. B. +5°C tritt ein Siedeprozeß ein,
welcher zur Dampfblasenbildung führt (Thermodynamik). Durch
die Ortsveränderung gelangt die Dampfblase in einen anderen
Druckbereich und somit zur Dampfkondensierung. Dabei kommt es
zur "Implosion". Die dabei frei werdende Energie beschleunigt
unter anderem die gelösten Sauerstoffmoleküle O₂ und schleu
dert sie in das umliegende Material.
Am Beispiel des Stoffes Eisen läuf dieser Vorgang so ab, daß
das O₂ in das Kristallgitter eindringt und zur heftigen und
schnellen Oxydation führt, also eine Aufoxidierung stattfin
det. Dieser Vorgang bleibt nicht auf das Eisen beschränkt,
sondern erreicht auch diejenigen Stoffe, die in der Suspension
vorliegen und mit O₂ reagieren.
Der gleichzeitige hydromechanische Bewegungsablauf schleu
dert auf Grund der hohen turbulierenden Geschwindigkeiten die
Inhaltsstoffe der Suspension in sich ständig wechselnde Rich
tungen. Die dabei wirkenden wechselnden Beschleunigungskräfte
wirken auf die Teilchen (innere Energie).
Üblicherweise liegen die Teilchen als Mischteilchen vor; ver
einfacht dargestellt aus Organik und Anorganik, die miteinan
der verklammert bzw. verklebt sind. Beide Stoffe haben unter
schiedliche Dichte (ρ).
Daraus läßt sich ableiten, daß jedes Stoffteil seinen eigenen
Energieinhalt haben muß.
Die Grundgleichungen hierzu sind:
P=m b
A=P s
A=P s
A=Energieinhalt
P=Kraft
m=Masse
s=Weg
b=Beschleunigung
v=Geschwindigkeit
P=Kraft
m=Masse
s=Weg
b=Beschleunigung
v=Geschwindigkeit
G=Gewicht
V=Volumen
g=Erdbeschleunigung
γ=Wichte
ρ=Dichte
V=Volumen
g=Erdbeschleunigung
γ=Wichte
ρ=Dichte
Im Wirbeltrenner werden also durch die wechselnde Beschleu
nigung der Mischteilchen unterschiedliche Energieinhalte des
Mischteilchens vorliegen, deren Größe einen Wert annimmt, der
ausreicht, die Verklammerungs- bzw. Verklebungskräfte auf
zuheben, so daß die Trennung erfolgt.
Als beeinflußbare Größe ist die Geschwindigkeit "v" anzusehen,
die über die Drehzahl des Wirbeltrenners vorgegeben wird.
Gerade im Feinstkornbereich der hydromechanischen Trenntech
nologie ist es daher möglich, nach diesen Verfahren eine
wirtschaftlich wirkungsvolle Aufbereitung belasteter Schläm
me, Böden etc. zu erreichen.
Die Fig. 2 stellt die bevorzugte Ausführung einer Anlage
mit zwei Waschstrecken insofern dar, als an den Wäscher 14
und seinen Sammelbehälter 22′ ein Feinsuspensions-Wirbel
trenner 30 angeschlossen ist, der in einen zweiten Wäscher
31 einspeist. Dieser zweite Wäscher besteht beispielsweise
auch aus einem Hydrozyklon und einem Aufstromklassierer
und unter ihm ist eine Rutsche 32 zur Abführung von Feinsand
angeordnet.
Während die Leitung 21′ nach Fig. 2 in den Sammelbehälter
22′ gerichtet ist, der oben zur Atmosphäre offen ist, führt
die Ausgangsleitung 33 aus dem Wäscher 31 in einen zweiten
Sammelbehälter 34, der auch oben offen ist und von welchem
gemäß Fig. 2 die Rückführleitung 11 mit dem regelbaren Spül-
Wirbeltrenner 29 ausgeht. In der Art der Fig. 2 ist auch
eine mehrstufige Anordnung möglich, wobei dann die Leitung
24 beispielsweise zum Klärwerk immer stärker gereinigte
Suspension enthält. Die zweistufige Ausführung ist aber bevor
zugt.
In den Fig. 1 und 2 sind die Wirbeltrenner 13, 29 bzw. 30
mit Antriebsmotoren 35, 36, 37 versehen, von denen nur die
Drehzahl des Antriebsmotors 37 stufenlos regelbar ist, während
die Antriebsmotoren 35, 36 mit gleicher Leistung angetrieben
werden. Die Wirbeltrenner sind im übrigen gleich ausgeführt,
wobei eine vorteilhafte Ausführung noch anhand der Fig. 3
erläutert wird.
Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, daß die
Zuführungsleitung 19 für Waschwasser an einer Quelle 38 für
Waschwasser liegt. Hierbei kann es sich um geklärtes Abwas
ser handeln. In der Zuführungsleitung 19 sind die beschrie
benen Einrichtungen 20, 25 und 51 enthalten.
Bevorzugt wird, daß das Waschwasser in den ersten Wäscher 14
eingeführt wird.
Bei gleichem Antrieb der Wirbeltrenner 13 und 30 übernimmt
entsprechend der oben angegebenen Zusammenhänge der Wirbel
trenner 30 eine größere Fördermenge, da sein Vordruck ent
sprechender Höhe h₂=39 geringer bemessen ist als der Vor
druck h₁=15 der ersten Waschstrecke. Die Höhe h₂ in Ver
bindung h₁ ist dabei so gewählt, daß die zugeführte Wasch
wassermenge aufgenommen und mitgefördert wird.
Die eingezeichnete Höhe h′₂ zeigt, daß sich der Flüssigkeits
spiegel im Behälter 22′ ändern kann, wenn sich dieses aus
der Zuflußmenge ergibt, wobei sich dann aber entsprechend
die Förderleistung des nachgeschalteten Wirbeltrenners 30
automatisch anpaßt.
Der Sammelbehälter 22′ der ersten Waschstrecke bildet in
Fig. 2 den Vorlaufbehälter für die zweite Waschstrecke.
Dadurch, daß die Behälter 8, 22′ offen sind, kann sich der
Flüssigkeitsspiegel bei einer Belastungsänderung der Anlage
in ausreichendem Maße anpassen, wobei sich dann durch den Be
trieb der nachgeschalteten Wirbeltrenner 13 und 30 wiederum
eine Einpendelung durch die sich einstellende Mengenänderung
in der Förderleitung 12 - hervorgerufen durch eine Dichte
änderung der Suspension - ergibt. Dadurch verändert sich die
Höhe h₂ nach h′₂ und der Wirbeltrenner 30 verändert seine
Förderleistung.
Die Fig. 2 läßt zugleich die räumliche Zuordnung der Teile
erkennen, wie sie bei der Anlagenausführung bevorzugt wird
und oben beschrieben ist.
Der Wirbeltrenner 41 in Fig. 3 hat ein Gehäuse 42. Dieses ist
am Boden mit einem Einlaufstutzen 43 und mit einem seitli
chen Austrittsrohrstutzen 44 versehen, die in den jeweiligen
Förderleitungen 12 und 30 und entsprechend auch in der Rück
führleitung 11 angeordnet sind.
An einer Gehäusedeckplatte 45 ist mit einer Achse 46 der
Rotor 47 hängend angeordnet. Er erstreckt sich etwa über
ein Drittel der Höhe des Gehäuses 42 nach unten und besteht
aus einem Rad mit radial angeordneten Flügeln, deren oberer
Rand an einer Platte 48 festgelegt ist, die drehbar in der
Deckplatte 45 gelagert ist.
Der Rohrstutzen 44 befindet sich mit einem Abstand 49 unter
halb der unteren Ebene des Rotors 47.
Die Achse 46 ist mit einem Antriebsmotor 50 auf dem Rotorge
häuse verbunden.
Claims (19)
1. Verfahren zur Aufbereitung von Schadstoff-belasteten, ins
besondere stichfesten Sedimenten aus Abwasserkanälen und
deren Einrichtungen sowie von artverwandten Stoffen, zum
Beispiel Straßenkehricht oder verunreinigten Böden, Schlick
und Schlämmen, in aufspülbarer Konsistenz mit Grobfilte
rung am Eingang und Spülung einer Suspension, dadurch ge
kennzeichnet, daß für die Suspension ein geschlossener
Kreislauf unter atmosphärischen Druckbedingungen mit selbst
regelndem Druckhöhenausgleich für Fördervorrichtungen,
Puffer- und Regelzonen unter Einbeziehung der Grobfilte
rung am Eingang vorgesehen ist und in den Kreislauf bei
kontinuierlichem Spülvorgang kontinuierlich Waschwasser
zugeführt, aus der Abführungsstufe Spülflüssigkeit zum
Eingang des Aufbereitungsgutes bei der Einschüttung in ei
nen Grobfilter zurückgeführt wird und wenigstens eine ge
trennte Fraktion von Grobstoffen gewonnen wird sowie aus
dem Suspensionskreislauf des wesentlichen Anteils von
Spülflüssigkeit überschüssiges Spülwasser einer Nachbe
handlung, zum Beispiel einem Kärwerk zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Regel- und Pufferzone im Bereich der Zuführung
stichfester Sedimente durch deren Aufspülung gebildet
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit mehreren Waschstu
fen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stufe mit einer
Fördervorrichtung und einem dieser zugeordneten Vordruck
zur Speisung des Wäschers versehen ist und der Vordruck
an Verunreinigungen anpaßbar ist und daß die Fördervor
richtungen für gleiche Antriebsleistung ausgeführt sind
und nur eine Veränderung der Spülflüssigkeitsrückführung
aus der Endstufe vorgesehen ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Spülflüssigkeitsrückführung zur Herstellung
eines Mengenausgleichs zwischen Waschwassereinführung
und Spülflüssigkeitsausgabe gesteuert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß als Fördervorrichtungen Wirbeltrenner
verwendet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß eine mehrstufige Aufbereitung vorgese
hen ist und die hintereinander angeordneten Stufen mit
gleicher Leistung betrieben werden, aber in Abhängigkeit
von der Waschwassereinführung in nachfolgenden Stufen
ein entsprechend geringerer Vordruck vorgesehen ist, und
daß die Steuerung der Spülflüssigkeitsrückführung am
Ausgang eines Sammelbehälters der letzten Stufe vorgese
hen ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
Waschwasser in die erste Stufe eingeführt wird.
8. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 7, mit wenigstens einem Spülschüttbehäl
ter, einem nachgeschalteten Spannwellenfilter, Förder
vorrichtungen, Wäschern, insbesondere Hydrozyklon und
Aufstromklassierer, dadurch gekennzeichnet, daß wenig
stens eine Waschstrecke einen Vorlaufbehälter (8), einen
Wäscher (14, 31) mit einem Ausgang (17) für die Abfüh
rung von Verunreinigungen, eine diese verbindende För
derleitung (12) mit einer Fördervorrichtung (13, 30) und
einen Sammelbehälter (22, 22′, 34) aufweist und ein in
Abhängigkeit von einem Verunreinigungsgrad der eingege
benen Stoffe anpaßbarer Vordruck für die Fördervorrich
tung (13, 30) vorgesehen und eine Waschwasser-Zufüh
rungsleitung (19) an den Wäscher angeschlossen ist und
ferner als Regeleinrichtung eine Rückspeisung von dem
Ausgang der Waschstrecke in den Eingang der Anlage mit
einer Rückführungsleitung (11) mit einer regelbaren
Spül-Fördervorrichtung (29) als Fördereinrichtung für
Spül-Flüssigkeit parallel zu einer Flüssigkeitsleitung
(24) zur Abführung einer Spülflüssigkeit zu einem Klär
werk sowie ein drehzahlregelbarer Antrieb dieser Spül-
Fördervorrichtung (29) mit einer Überwachung (27) für
den Durchsatz der Waschwasser-Zuführungsleitung (19)
vorgesehen ist.
9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als
Fördervorrichtung (13, 30) und Spül-Einrichtung (29)
Wirbeltrenner angeordnet sind, die unterhalb des Flüs
sigkeitsspiegels (16) des unter atmosphärischem Druck
stehenden Vorlaufbehälters angeordnet sind, wobei auch
die Spül-Fördervorrichtung unterhalb des Flüssigkeits
spiegels des letzten Sammelbehälters vorgesehen ist und
die Wirbeltrenner (13, 30) räumlich tiefer als der nach
geschaltete Wäscher (14, 31) vorgesehen sind.
10. Anlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß am Eingang der Anlage ein Spülschüttbehälter (2) in
seiner Neigung einstellbar angeordnet ist.
11. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß wenigstens zwei Waschstrecken hinte
reinander angeordnet sind und der durch die räumlich
tiefere Anordnung der Wirbeltrenner eingestellte Vor
druck für Waschstrecken hinter der Waschwasserzuführung
geringer gehalten ist als der Vordruck in der ersten
Stufe.
12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der
Vorlaufbehälter einer nachgeordneten Waschstrecke vom
Sammelbehälter (22′) der davor vorgesehenen Waschstrecke
gebildet ist.
13. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Größenordnung des Vordruckes (39)
für Waschstrecken hinter der Waschwasserzuführung (19)
in Abhängigkeit von der Menge des zugeführten Waschwas
sers gewählt ist.
14. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Wirbeltrenner (13) in der Förder
leitung der ersten Waschstrecke räumlich tiefer angeord
net ist als die Wirbeltrenner (30) nachgeschalteter
Waschstrecken und daß die Sammelbehälter (22′, 34) der
Waschstrecken in gleicher Höhe vorgesehen sind.
15. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Wäscher jeweils aus einem Hydro
zyklon und einem Aufstromklassierer bestehen.
16. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß alle Wirbeltrenner gleich ausgeführt und
die Wirbeltrenner in den Waschstrecken mit gleich fest
gelegter Leistung angetrieben sind, wobei aus den Wäschern
(14, 31) der hintereinander vorgesehenen Waschstrecken
zunehmend feinere Materialien abführbar sind.
17. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 16, in welcher
Wirbeltrenner einen Rotor mit einer Achse auf einer
Platte haben, welche in einer Gehäuseöffnung gelagert
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (47) hängend
in einer Rohrleitung angeordnet ist, die einen Eingangs
anschluß (43) im unteren Teil gegenüber der hängend an
geordneten Rotorachse (46) aufweist, und daß ein seit
licher Austritt (44) vorgesehen ist.
18. Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die
mit ihrem einen Rand mit der Platte verbundenen Flügel,
die im wesentlichen radial gerichtet sind, sich im Gehäu
se des Wirbeltrenners innerhalb der Förderleitung nur in
seinen oberen Bereich erstrecken, wobei der Rotor auch mit
Abstand oberhalb des den seitlichen Austritt bildenden
Rohrstutzens am Wirbeltrenner-Gehäuse angeordnet ist.
19. Anlage nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet,
daß sich der Rotor im wesentlichen in dem oberen Drittel
des Wirbeltrenner-Gehäuses befindet, jedoch einen klei
neren Durchmesser als dieses Gehäuse hat.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873732008 DE3732008A1 (de) | 1987-09-23 | 1987-09-23 | Verfahren zur aufbereitung von schadstoff-belasteten, insbesondere stichfesten sedimenten aus abwasserkanaelen und deren einrichtungen sowie von artverwandten stoffen und anlage zur durchfuehrung des verfahrens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19873732008 DE3732008A1 (de) | 1987-09-23 | 1987-09-23 | Verfahren zur aufbereitung von schadstoff-belasteten, insbesondere stichfesten sedimenten aus abwasserkanaelen und deren einrichtungen sowie von artverwandten stoffen und anlage zur durchfuehrung des verfahrens |
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DE3732008A1 true DE3732008A1 (de) | 1989-04-06 |
DE3732008C2 DE3732008C2 (de) | 1991-04-04 |
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ID=6336670
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19873732008 Granted DE3732008A1 (de) | 1987-09-23 | 1987-09-23 | Verfahren zur aufbereitung von schadstoff-belasteten, insbesondere stichfesten sedimenten aus abwasserkanaelen und deren einrichtungen sowie von artverwandten stoffen und anlage zur durchfuehrung des verfahrens |
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Country | Link |
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CN108160314B (zh) * | 2017-11-28 | 2023-06-06 | 深圳江氏恩泽实业有限公司 | 建筑垃圾处理*** |
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