DE4422277C1 - Verfahren zum Beschicken von Kammerfilterpressen, Membranfilterpressen, Siebbandpressen und Zentrifugen mit Schlamm zur Entwässerung desselben sowie Düse zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Beschicken von Kammerfilterpressen, Membranfilterpressen, Siebbandpressen und Zentrifugen mit Schlamm zur Entwässerung desselben sowie Düse zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschicken von
Kammerfilterpressen, Siebbandpressen und Zentrifugen mit
Schlamm zur Entwässerung desselben nach dem Oberbegriff des
Anspruches 1 sowie eine Düse zur Durchführung des Verfah
rens gemäß Anspruch 4.
Derartige Verfahren und Düsen sind im Stand der Technik in
unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt. Es wird
beispielsweise auf die DE-OS-40 29 825 verwiesen.
Danach wird beim Einmischen von Flockungsmittel in eine zu
entwässernde Schlammsuspension in der Druckleitung zwischen
einer Beschickungspumpe und einer Entwässerungsvorrichtung
der Abstand zwischen der Einmischstelle und dem Eintritt in
die Entwässerungsvorrichtung während des Betriebes verän
dert, z. B. indem eine einen Einmischkopf tragende Lanze in
der Schlammleitung verschoben wird oder indem mehrere in
verschiedenen Abständen von der Entwässerungsvorrichtung
angeordnete Einmischstellen wahlweise in Betrieb genommen
werden. Auf diese Weise kann die für die Ausbildung und Reifung
der Schlammflocken zur Verfügung stehende Verweilzeit jeweils im
Hinblick auf die momentan herrschenden Bedingungen sowie die Art
des zugesetzten Flockungsmittels optimiert werden.
Das Entwässern von Klärschlämmen aus Industrie und Kommune
stellt an die Betreiber von Klärwerken seit Jahrzehnten hohe
Anforderungen. Ziel aller maschinellen Entwässerungsverfahren
ist es, auf technisch zeitgemäße und wirtschaftliche Weise die
großen Mengen an Rohschlamm aus der Abwasserklärung auf ein
möglichst geringes Restvolumen zu reduzieren.
In der Vergangenheit war es noch möglich, Schlämme naß zu entsor
gen, beispielsweise in der Landwirtschaft. Aufgrund der immer
enger gesteckten gesetzlichen Grenzwerte und Richtlinien für
Schwermetalle und andere Inhaltsstoffe ist es dagegen kaum noch
möglich, mit derartigen Entsorgungskonzepten zu arbeiten. Das
bedeutet für die Praxis, daß Lösungen gesucht und gefunden
werden müssen, die Restvolumina auf ein technisch machbares
Minimum zu reduzieren, um diese dann auf Deponien oder in Ver
brennungsanlagen technisch vernünftig zu entsorgen. Besonders
bei der Schlammtrocknung und Schlammverbrennung spielen Wasserge
halt, Menge und Art erforderlicher Konditionierungshilfsmittel
im entwässerten Schlamm eine entscheidende Rolle für die gesamte
Energiebilanz.
Beim Entwässern von Schlämmen setzt man Konditionierungshilfsmit
tel ein, die wirtschaftlich und im Hinblick auf bestmögliche
Resultate dosiert werden müssen. Als Konditionierungshilfsmittel
werden seit Jahren verstärkt organische hochmolekulare Flockungs
hilfsmittel (Polyelektrolyte oder Polymere) eingesetzt. Im
Gegensatz zu den älteren Konditionierungsverfahren mit Eisensal
zen, Kalk oder Asche, müssen Polymere genau dosiert und gut in
den Schlamm eingemischt werden.
Zusätzlich können neben der Beschickungssteuerung Konditio
nierungshilfsmittel volumenproportional saug- oder druckseitig
der Beschickungspumpen dosiert werden. Durch Regelung der Mi
schenergie werden die Konditionierungshilfsmittel in den Schlamm
eingebracht. Welche Konditionierungshilfsmittel eingesetzt
werden, ist nur von der Anwendung abhängig.
Nachteilig hat sich jedoch bei den vorbekannten Verfahren und
Düsen bemerkbar gemacht, daß sie relativ kompliziert und aufwen
dig sind oder bei zunehmender Beschickungszeit die Durchflußlei
stung reduziert wird, da durch den Aufbau des Filterkuchens der
Filterwiderstand steigt, so daß keine hochturbulente Strömung
mehr vorliegt, die die Konditionierungshilfsmittel oder Floc
kungsmittel verwirbeln würde, sondern ein langsamer Übergang zur
laminaren Strömung stattfindet, die keine Durchmischung mehr ge
währleisten kann. Die eingangs genannte, vorbekannte Vorrichtung
bedient sich deshalb rotierender Elemente, um eine Turbulenz zu
erzeugen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das eingangs
genannte Verfahren und die Düse zur Durchführung des Verfahrens
derart zu verbessern, daß die geschilderten Nachteile mit Sicher
heit vermieden werden, so daß neben einer optimalen Einbringung
der Konditionierungshilfsmittel oder Flockungsmittel in den
Schlamm auch seine Dosierung bei maximaler Wirkung niedrig und
somit kostengünstig gehalten werden kann. Ein Ziel der Erfindung
ist es, eine derartige Dosierung bei einfachem Düsenaufbau unter
Verzicht auf jegliche rotierenden Elemente (Mischrührer) und
verschiebbare Lanze rechtzeitig steuern zu können, ohne daß es
zu Verstopfungen kommt. Anders gesagt: Das Konditionierungshilfs
mittel sollte sowohl bei turbulenten als auch laminarer Schlamm
strömung homogen in den Schlamm hineingemischt werden, was für
eine gleichmäßige Flockenbildung entscheidend ist.
Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Ver
fahren bzw. durch die im Anspruch 4 gekennzeichnete Düse gelöst.
Die gewünschte feine turbulente Verdüsung mit einer optimalen
Vermischung von polymerem Konditionierungshilfsmittel und
Schlamm ist erfindungsgemäß dadurch gewährleistet, daß der
Austrittsspalt der Düse durch die Federkraft variabel einstell
bar ist und die Ausströmgeschwindigkeit der Konditionierhilfsmit
tellösung konstant gehalten werden kann.
Eine Düse zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
dabei so aufgebaut, daß sie einen in etwa mittigen, ringförmigen
Austrittsspalt besitzt, der gegenüber einer vorgespannten Schrau
benfeder geschlossen gehalten und durch den Druck des einzuspei
senden fluiden Mediums, insbesondere einer Polymerlösung des
Konditionierungshilfsmittels oder Flockungsmittels, mehr oder
weniger geöffnet wird, wobei der Austrittsspalt über mehrere
Bohrungen mit einer Kammer für das fluide Medium in Verbindung
steht. Die Größe des Austrittsspaltes wird erfindungsgemäß durch
den Druck des polymeren Konditionierungshilfsmittels gesteuert,
der wiederum seinerseits von der Volumengröße des Schlammstromes
abhängt. Die Steuerung erfolgt über einen Prozeßrechner, der
eine Dosierpumpe und damit den Druck auf die Schraubenfeder in
der Düse steuert.
Weitere Vorteile und Merkmale gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
Im folgenden wird zum besseren Verständnis der Erfindung ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel in Verbindung mit der Zeichnung
näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1-3 Querschnitte durch eine erfindungsgemäß
aufgebaute Düse mit unterschiedlich
großem Austrittsspalt; und
Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer weiteren Aus
führungsform für eine erfindungsgemäße Düse.
In den Fig. 1 bis 3 ist die erste Ausführungsform der erfindungs
gemäßen Düse allgemein mit 10 bezeichnet. Sie
besitzt ein zweiteiliges, langgestrecktes Gehäuse 12, 14,
wobei im oberen Gehäuseteil 12, das auch als Federdeckel
für die Feder 18 angesehen werden kann, die Schraubenfeder
18 in einem Sockel des Düsengrundkörpers 17 arretiert ist.
In Fig. 1 wird der zwischen Düsengrundkörper und unterem
Gehäuseteil 17 bzw. 14 liegende, mittige, ringförmige
Austrittsspalt 16 in seinem geschlossenen Zustand gezeigt.
Demgegenüber ist der offene Ringspalt in Fig. 2 gezeigt,
wobei er in Fig. 3 noch weiter geöffnet ist, wodurch eine
Anzahl von Bohrungen 20 dann für den Austritt des nichtge
zeigten fluiden Mediums sorgen, das aus der Kammer 22 in
radialer Richtung, quer zur Strömungsrichtung des Schlam
mes, austritt, wie dieses durch den Pfeil 30 angedeutet
ist. Beim fluiden Medium handelt es sich insbesondere um
eine Polymerlösung von Konditionierungshilfsmitteln/
Flockungsmitteln.
Mittig in der Schraubenfeder 18 ist eine Gewindestange 19
angeordnet, die am oberen Ende der Feder 18 durch eine
Mutter mit Scheibe 21 und einer Führungshülse 23 arretiert
ist. Im unteren Gehäuseteil 14 ist die Gewindestange 19 an
einem Haltebolzen 25 arretiert.
Mit anderen Worten:
Aus dem Ringspalt 16 strömt die Polymerlösung in einem Winkel quer zur Strömungsrichtung des Schlammes zu. Der Ringspalt 16 ist durch die Kraft der Feder 18 geschlossen gehalten. Erst durch den Druck der Polymerlö sung wirkt eine Kraft der Federkraft entgegen und öffnet den Austrittsspalt 16. Die Polymerlösung strömt jetzt durch den Ringspalt 16 in den Schlamm.
Aus dem Ringspalt 16 strömt die Polymerlösung in einem Winkel quer zur Strömungsrichtung des Schlammes zu. Der Ringspalt 16 ist durch die Kraft der Feder 18 geschlossen gehalten. Erst durch den Druck der Polymerlö sung wirkt eine Kraft der Federkraft entgegen und öffnet den Austrittsspalt 16. Die Polymerlösung strömt jetzt durch den Ringspalt 16 in den Schlamm.
Mit der Führungsgröße Schlammvolumenstrom wird über einen
Prozeßrechner die Dosierpumpe (beide nicht gezeigt) und
damit der Druck auf die Feder 18 in der Düse 10 gesteuert.
Bei abnehmendem Schlammvolumenstrom wird der Polymervolu
menstrom proportional dazu ebenfalls verringert. Die Aus
strömgeschwindigkeit der Polymerlösung aus der Düse 10 ist,
durch Verengung des Ringspaltes 16, dagegen weiterhin
konstant.
Die Polymerlösung strömt mit hoher Geschwindigkeit, auch
bei laminarer Schlammströmung, in den Schlamm. Es ist somit
immer eine feine turbulente Verdüsung mit einer optimalen
Vermischung zu jeder Zeit gewährleistet.
Die Vorkammer 22 im Ringspalt 16 ermöglicht einen störungs
freien, gleichmäßigen Austritt der Polymerlösung.
Eine andere Form der Düse wird in Fig. 4 gezeigt, die
jedoch auf dem gleichen Prinzip basiert, nämlich der radia
len Einspeisung des Hilfsmittel quer zur Strömungsrich
tung eines zu behandelnden Schlamms.
In dieser Ausführungsform ist die Feder nicht mehr oberhalb
des Austrittsspaltes 16, sondern unterhalb desselben ange
ordnet und wird durch das untere Gehäuseteil 31 zusammenge
drückt, da sie am ringförmigen Vorsprung 35 mit ihrem einen
Ende anliegt. Das andere Ende wird durch den Gewindering 38
abgestützt. In der vorliegenden Abbildung ist die Düse mit
geschlossenem Austrittsspalt gezeigt, so daß die Bohrungen
34 durch den unteren Gehäuseteil 31 abgedeckt sind.
Eine derart aufgebaute Düse wird im Prinzip in der Mitte
einer Schlammleitung positioniert und eignet sich zur
Durchführung des eingangs beschriebenen Verfahrens.
Im folgenden wird eine Beispielsrechnung durchgeführt, die
die Anfangs-, Übergangs- und Endbedingungen aufzeigt:
In einer Kammerfilterpresse-Beschickungsleitung DN 80 nimmt
der anfängliche Schlammvolumenstrom Vsch = 55 m³/h auf den
minimalen Vsch = 2 m³/h ab. Die volumenproportionale Poly
merzugabe des Konditionierungshilfsmittels beträgt 20%.
- - Geschwindigkeit,
- - Reynoldszahl, Re
Mit der Schlammdichte von ρ = 1500 kg/m³ und der Viskosität n =
100 mPa·s ergibt sich eine Reynoldszahl von:
Die Strömung befindet sich im turbulenten Bereich.
- - Polymervolumenstrom, p
Bei einer erfindungsgemäßen Dosierdüse sollte die maximale
freie Ausströmfläche um 25% größer sein als die Innen
rohr-Querschnittsfläche der Düse. Mit einem Innendurchmes
ser von di = 28 mm ergibt sich die Austrittsfläche zu:
Damit ergibt sich eine Ausströmgeschwindigkeit von:
Diese Polymerausströmgeschwindigkeit wird auch bei einer laminaren
Schlammströmung in der Beschickungsleitung erreicht.
- - Übergangsgeschwindigkeit, wü
Bei einer Re = 2300 geht die Strömung vom turbulenten in den
laminaren Bereich über:
Somit ergibt sich ein Schlammvolumenstrom von:
- - Geschwindigkeit, w
- - Reynoldszahl, Re
Mit der Schlammdichte von ρ = 1500 kg/m³ und der Viskosität n =
100 mPa·s ergibt sich eine Reynoldszahl von:
Die Strömung befindet sich im laminaren Bereich.
- - Polymervolumenstrom, p
- - Austrittsfläche, Ae
Damit ergibt sich ein Öffnungsspalt L von:
Der Spalt ist am Ende der Kammerfilterpresse-Preßzeit fast
geschlossen. Die Ausströmgeschwindigkeit ist über den
gesamten Zeitraum durch den veränderlichen Ringspalt kon
stant gehalten worden.
Claims (5)
1. Verfahren zum Beschicken von Kammerfilterpres
sen, Membranfilterpressen, Siebbandpressen und Zentrifugen
mit Schlamm zur Entwässerung desselben, bei gleichzeitiger
Zugabe in eine Schlammleitung und Dosierung polymerer
Konditionierungshilfsmittel oder Flockungsmittel, wobei das
Volumen des Schlammes druckabhängig und das Volumen des
polymeren Konditionierungshilfsmittels proportional zum Schlamm
geregelt wird, wobei die das Konditionierungshilfsmittel abgeben
de Düse in etwa mittig in der Schlammleitung positioniert wird,
welche das Konditionierungshilfsmittel radial, quer zur Strö
mungsrichtung des Schlammes, einspeist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Düse einen ringförmigen, verän derlichen Austrittsspalt besitzt, der durch Federkraft geschlos sen gehalten und durch den Druck des polymeren Konditionierungs hilfsmittels geöffnet wird, und daß
die Öffnung des Austrittsspaltes und Einspeisung des Konditionie rungshilfsmittels mit zunehmendem/abnehmendem Druck desselben vergrößert bzw. verkleinert wird, und daß die Ausströmgeschwin digkeit der Konditionierungshilfsmittel-Lösung aus der Düse (10) über den gesamten Arbeitsbereich konstant gehalten wird.
dadurch gekennzeichnet, daß die Düse einen ringförmigen, verän derlichen Austrittsspalt besitzt, der durch Federkraft geschlos sen gehalten und durch den Druck des polymeren Konditionierungs hilfsmittels geöffnet wird, und daß
die Öffnung des Austrittsspaltes und Einspeisung des Konditionie rungshilfsmittels mit zunehmendem/abnehmendem Druck desselben vergrößert bzw. verkleinert wird, und daß die Ausströmgeschwin digkeit der Konditionierungshilfsmittel-Lösung aus der Düse (10) über den gesamten Arbeitsbereich konstant gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Prozeßrechner das Volumen des Schlammstromes ermittelt,
der eine Dosierpumpe zur Einspeisung des Konditionierungshilfs
mittel-Volumens derart steuert, daß beide Volumina proportional
zueinander sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Konditionierungshilfsmittel oder Flockungsmit
tel durch eine Polymerlösung gebildet wird.
4. Düse zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem
oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet
durch ein zweiteiliges Gehäuse (12, 14; 30, 31), das einen dazwi
schenliegenden, ringförmigen Austrittsspalt (16) besitzt, der
gegenüber einer vorgespannten Schraubenfeder (18; 32) geschlos
sen gehalten und durch den Druck des einzuspeisenden fluiden
Mediums mehr oder weniger geöffnet wird, wobei der Austritts
spalt (16) über mehrere Bohrungen (20; 34) mit einer Kammer
(22; 36) für das fluide Medium in Verbindung steht.
5. Düse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kammer (22) einen rohrförmigen Querschnitt aufweist, und daß
die maximale, freie Ausströmfläche 25% größer ist als die Quer
schnittsfläche des Kammer-Innenrohres als Maßnahme gegen Verstop
fung.
Priority Applications (1)
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DE4422277A DE4422277C1 (de) | 1994-06-18 | 1994-06-18 | Verfahren zum Beschicken von Kammerfilterpressen, Membranfilterpressen, Siebbandpressen und Zentrifugen mit Schlamm zur Entwässerung desselben sowie Düse zur Durchführung des Verfahrens |
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DE4422277C1 true DE4422277C1 (de) | 1996-02-08 |
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DE4422277A Expired - Fee Related DE4422277C1 (de) | 1994-06-18 | 1994-06-18 | Verfahren zum Beschicken von Kammerfilterpressen, Membranfilterpressen, Siebbandpressen und Zentrifugen mit Schlamm zur Entwässerung desselben sowie Düse zur Durchführung des Verfahrens |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4422277C1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008006151A1 (de) * | 2008-01-26 | 2009-07-30 | Reiflock-Abwassertechnik Gmbh | Vorrichtung zum Mischen von Schlamm mit Polymeren |
CN108395070A (zh) * | 2018-03-23 | 2018-08-14 | 芜湖致新信息科技有限公司 | 一种污泥脱水机 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4029825A1 (de) * | 1990-09-20 | 1992-03-26 | Passavant Werke | Verfahren und vorrichtung zum konditionieren und anschliessenden entwaessern von schlaemmen |
-
1994
- 1994-06-18 DE DE4422277A patent/DE4422277C1/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4029825A1 (de) * | 1990-09-20 | 1992-03-26 | Passavant Werke | Verfahren und vorrichtung zum konditionieren und anschliessenden entwaessern von schlaemmen |
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