Eindicker und Verfahren zum Abtrennen von Filtrat aus einer
einzudickenden Masse
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Eindicker,
wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist. Die
Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Abtrennen
eines Filtrats aus einer Masse, deren Konsistenz erhöht
werden soll; dieses Verfahren ist im Oberbegriff des
Anspruchs 4 dargestellt.
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Die obengenannte Vorrichtung und Methode sind insbesondere in
der Zellstoff und Papierindustrie wohlbekannt und werden zum
Eindicken, d. h. zum Erhöhen der Konsistenz verschiedener
Flüssigkeit-Feststoff-Zusammensetzungen, z.B. Gewinnen von
Fasern aus den Abwässern einer Papierfabrik, verwendet. Eine
Vorrichtung dieser Art ist beispielsweise in der finnischen
Patentschrift Nr. 72051, die der DE-A-3 617 054 entspricht,
offenbart.
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Gemäß dieser Patentschriften basiert der Filterprozeß auf dem
Aufbau einer Filtrierschicht aus Feststoffteilchen, die auf
der Innenfläche der Eindicktrommel abgelagert werden. Wenn
sich die Trommel dreht, fließt das die Masse verlassende
Filtrat durch diese Schicht; die Dicke der Schicht nimmt in
der Drehrichtung der Trommel zu. Mit Hilfe von über der
Trommel angeordneten Sprühmitteln wird die Filtrierschicht
kontinuierlich von der Innenfläche der Trommel entfernt; wenn
sich danach die Trommel weiter dreht, beginnt der Aufbau
einer neuen, kontinuierlich wachsenden Filtrierschicht. Die
einzudickende Masse wird in den Innenraum der Trommel in
axialer Richtung am Ende der Trommel eingespeist; die
eingedickte Masse wird durch einen Überlauf am
entgegengesetzten Ende abgelassen.
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Desweiteren ist ein Eindicker unter der Bezeichnung AGP Vargo
Filter auf dem Markt bekannt. In dieser Vorrichtung hat die
Oberfläche der aus der Trommel in den Bottich gefilterten
Flüssigkeit einen relativ hohen Pegel und umgibt die
filtrierende Wandung der Trommel von außen, wodurch der beim
Filtern anwendbare Druck verringert wird. Außerdem kann sich
das ursprüngliche Filtrat mit höherem Feststoffgehalt, das zu
Beginn des Filtrationskreislaufs durch die Trommelwandung
filtriert wurde, leicht mit dem Rest des Filtrats mischen, da
es in das Filtrat mit höherem Reinheitsgrad fließen kann,
wobei der Fluß zwischen der Filtrierwandung und einem
Trennblech stattfindet, die zur Abtrennung des ersten
Filtrats vorgesehen ist.
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In einer Siebvorrichtung gemäß der US-A-3,007,575, in der
keine Drehtrommel vorgesehen ist, sammeln zwei Trichter das
Filtrat von der Außenseite des Siebs und die groben Teilchen
von der Innenseite des Siebs.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Verbesserung der obengenannten Methode zu bewirken und eine
Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die es
ermöglichen, ein Filtrat mit höherem Reinheitsgrad als bisher
üblich herzustellen. Der erfindungsgemäße Eindicker, mit
dessen Hilfe dieses Ziel verwirklicht werden soll, ist in
erster Linie durch die in dem kennzeichnenden Teil von
Anspruch 1 angegebenen Merkmale charakterisiert. Durch
Ausrüsten des Eindickers mit einer Trennwand für das Filtrat
in einer Weise, daß sich die Wand in Drehrichtung der Trommel
in einem vorgegebenen Winkelabstand von der horizontalen
Ebene, die mit der Drehachse der Trommel übereinstimmt,
befindet, ist es möglich, das durch die filtrierende Wandung
fließende Filtrat in zwei verschiedene Filtratfraktionen auf
beiden Seiten des oben angeführten Punkts zu trennen. Wenn
beispielsweise das in der obengenannten DE-A 36 17 054
beschriebene Verfahren angewendet wird, d.h. die Filtration
so durchgeführt wird, daß die filtrierende Wandung der
Trommel nicht mit der Flüssigkeitsoberfläche des in dem
Bodenteil des Bottichs gesammelten Filtrats in Berührung
kommt, können die Fraktionen mit hoher Präzision voneinander
getrennt werden.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Eindickers beträgt der Winkelabstand, in
dem die Trennwand angeordnet ist, zwischen 45º und 180º. Bei
einer derartigen Anordnung der Trennwand kann ein Filtrat mit
einem niedrigen Feststoffgehalt erhalten werden. Noch reinere
Filtratfraktionen können erzielt werden, wenn die Trennwand
in einem Winkelabstand von 90º bis 180º angeordnet ist; in
diesem Fall stellt das durch die filtrierende Wandung nach
dieser Wand fließende Filtrat, in Drehrichtung der Trommel
gesehen, eine Fraktion von besonders hoher Reinheit dar. Die
Position der Trennwand wird durch die erforderliche Reinheit
des Filtrats und die Art der einzudickenden Masse noch
genauer bestimmt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die in dem
kennzeichnenden Teil des Anspruchs 4 angegebenen Merkmale
charakterisiert, aufgrund derer die oben beschriebenen
Vorteile erzielt werden können. Gemäß einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die
Filtration hinsichtlich jeder Filtratfraktion so
durchgeführt, daß das Filtrat durch die filtrierende
Trommelwandung auf die im Bodenteil vorliegende freie
Flüssigkeitsoberfläche fließt. Dadurch wird verhindert, daß
sich verschiedene Fraktionen miteinander vermischen.
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Die vorliegende Erfindung wird in der folgenden Beschreibung
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen genauer
erläutert.
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Fig. 1 ist eine seitliche Schnittansicht des
erfindungsgemäßen Eindickers, wobei der Schnitt in axialer
Richtung der Filtertrommel genommen wurde;
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Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht des Eindickers, wobei der
Schnitt senkrecht zur Drehachse der Filtertrommel entlang der
Linie II-II genommen wurde.
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Der Eindicker umfaßt einen Tank, einen Bottich oder ähnliches
1, in dem eine Eindicktrommel 2 drehbar gelagert ist. Die
Trommel weist eine filtrierende Wandung auf und ist an ihren
Enden offen. Die Trommel wird durch einen Motor 3 in der
durch den Pfeil D bezeichneten Richtung gedreht. Die
Drehachse der Trommel ist in den Figuren mit dem
Bezugszeichen 2a angegeben. Die Enden der Eindicktrommel sind
mit Dichtungsringen 4, 5 an den Enden des Tanks versiegelt.
Eines der Enden ist mit einem Einlaß 6 versehen, durch den
die einzudickende Masse in das Innere der Eindicktrommel 2 in
axialer Richtung eingeleitet wird; in dem oberen Abschnitt
des dem ersten Endteil gegenüberliegenden Endes befindet sich
ein Auslaß 7, durch den die eingedickte Masse aus dem Inneren
der Trommel 2 abläuft.
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Die filtrierende Wandung der Eindicktrommel 2 ist aus einem
an sich bekannten, auf dem Gerüst der Trommel angebrachten
Filtrierdrahtsieb oder Filtrierstoff und einem Stützdraht
oder -stoff, der auf der Außenseite des Filtrierdrahtsiebs
oder Filtrierstoffes festgezogen ist, gebildet. Diese
Konstruktion trägt zu einem festen Aufbau bei, aufgrund
dessen das Innere der Trommel 2 beinahe völlig mit der
einzudickenden Masse gefüllt werden kann, während der
Bodenteil des Tanks unterhalb der Trommel leer ist.
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Das Arbeitsprinzip des Eindickers geht am besten aus Fig. 2
hervor. Die einzudickende Masse füllt das Innere der Trommel
fast vollständig aus; im obersten Abschnitt über der freien
Flüssigkeitsoberfläche der Masse bleibt ein leerer Raum.
Aufgrund des hydrostatischen Drucks der Masse fließt das
Filtrat durch die filtrierende Wandung der Trommel 2 in den
Bodenteil des Tanks 1, wird dort gesammelt und über die
Leitungen 8 daraus entfernt. Durch Steuern der Beseitigung
des Filtrats durch die Leitungen 8 kann die Höhe der
Flüssigkeitsoberfläche des in dem Bodenteil des Tanks 1
vorliegenden Filtrats eingestellt werden. Die Filtrationsrate
ist am höchsten, wenn die freie Flüssigkeitsoberfläche des
Bodenteils des Tanks nicht mit der filtrierenden Wandung der
Trommel 2 in Berührung ist. Der durch die einzudickende Masse
verursachte Druck kann so maximal genutzt werden.
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Während sich die Trommel in der Richtung D dreht, lagert sich
eine ständig in Drehrichtung wachsende Feststoffschicht 9 an
der Innenwand der Trommel ab. Wenn z.B. Abwasser aus einer
Papierfabrik, beispielsweise das aus dem
Papierherstellungsverfahren stammende Kreidewasser, behandelt
wird, so besteht diese Schicht hauptsächlich aus Fasern. Die
Schicht hält auch andere Feststoffteilchen zurück, die sonst
durch die filtrierende Wandung dringen und mit dem Filtrat
mitgerissen würden. Daher ist die Filtrierschicht an der
Stelle, an der die filtrierende Wandung in der horizontalen,
mit der Drehachse 2a der Trommel (Pfeil A) übereinstimmenden
Ebene zu Beginn der Umdrehung angeordnet ist, noch dünn, und
Feststoffe werden mit dem Filtrat mitgeführt. Entsprechend
ist am Ende der Umdrehung an der in einem Winkelabstand von
180º befindlichen Stelle - gesehen in Drehrichtung - die
Dicke der Filtrierschicht auf der Innenfläche der Wandung am
größten. Daher weist das an dieser Stelle durch die
filtrierende Wandung fließende Filtrat den niedrigsten
Feststoffgehalt auf. An der Stelle im oberen Abschnitt der
Trommel 2, an der sich die Innenwand der Trommel über der
Oberfläche der einzudickenden Masse befindet, wird die
Filtrierschicht 9 einem Flüssigkeitssprühvorgang unter
Verwendung von außerhalb der Trommel angeordneten
Sprühmitteln 10 ausgesetzt. Das flüssige Sprühmittel fließt
durch den Stützdraht und das Filtrierdrahtsieb, wodurch das
Ablösen der Filtrierschicht 9 von der Innenfläche der Wandung
hinunter in die Masse bewirkt wird. Nach Passieren dieser
Stelle ist die Innenseite der Wandung sauber; die
Filtrierschicht beginnt erneut zu wachsen, wenn die Innenwand
wieder in die Masse eingetaucht wird.
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Aus den obigen Ausführungen wird deutlich, daß in jedem
Abschnitt der Wandung, der in Drehrichtung in einem
vorgegebenen Winkelabstand von der horizontalen Ebene der
Rotationsachse 2a (Pfeil A) angeordnet ist, eine
Filtrierschicht 9 von im wesentlichen gleichmäßiger Dicke
entlang der gesamten axialen Länge der Trommel vorliegt und
die Dicke dieser Schicht mit zunehmendem Winkelabstand größer
wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist im Bodenteil des
Tanks 1 eine Trennwand angeordnet, die parallel zur Drehachse
2a der Trommel verläuft. Die Trennwand ist in Fig. 1 mit der
Bezugsziffer 11 gekennzeichnet. Die obere Kante 11a der
Trennwand 11 liegt der Trommelwandung am nächsten, unterhalb
der Position der Wandung, die sich in einem Winkelabstand α
von der Stelle A befindet. Das vor dieser Stelle durch die
filtrierende Wandung fließende Filtrat bleibt auf der rechten
Seite der Trennwand 11 in Fig. 2; das nach dieser Stelle
fließende Filtrat bleibt auf der linken Seite der Trennwand.
Somit wird das Filtrat in zwei verschiedene Filtratfraktionen
mit unterschiedlichen Feststoffgehalten getrennt, wobei die
Fraktion, die aus dem Filtrat besteht, das nach dem
Winkelabstand α durch die Wandung fließt, eine höhere
Reinheit aufweist. In Fig. 2 beträgt der Winkelabstand α etwa
110º; die Position der Trennwand hängt jedoch natürlich von
dem gewünschten Feststoffgehalt der reinen Filtratfraktion
ab.
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Fig. 2 zeigt außerdem eine zweite Trennwand ähnlich der
Trennwand 11. Diese Trennwand ist mit der Bezugsziffer 12
gekennzeichnet; ihre obere Kante 12a befindet sich unterhalb
der in einem Winkelabstand von ungefähr 70º von der Position
A befindlichen Position der Wandung. Die Trennwände 11 und 12
bilden somit im Bodenteil des Bottichs 1 drei Sammelbecken
für Filtratfraktionen unterschiedlicher Reinheit. Die
Fraktion mit dem höchsten Feststoffgehalt wird in dem Becken
vor der Trennwand - in Drehrichtung der Trommel gesehen
- gesammelt. Die mittlere Fraktion wird in dem Becken zwischen
den Trennwänden 11 und 12 gesammelt, die Fraktion mit dem
niedrigsten Feststoffgehalt in dem Becken, das sich - in
Drehrichtung - hinter der Trennwand 11 befindet. Aus jedem
Becken wird das Filtrat durch die entsprechende Auslaßleitung
8 abgeleitet.
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Was die Trennung der Fraktionen betrifft, so wird das beste
Ergebnis erzielt, wenn in jedem der obengenannten Becken die
Flüssigkeitsoberfläche des Filtrats nicht mit der
filtrierenden Wandung der Trommel 2 in Berührung kommt, d.h.
das Filtrat durch die filtrierende Wandung der Trommel auf
eine freie Oberfläche der Flüssigkeit fließt.
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Die mittels der Eindickvorrichtung der vorliegenden Erfindung
erhaltene reine Fraktion kann für Zwecke verwendet werden,
für die der Feststoffgehalt eines als einzelne Fraktion
gesammelten Filtrats zu hoch wäre. Die reine Fraktion, die
gemäß der vorliegenden Erfindung aus Abwässern einer
Papierfabrik, die Fasern enthalten, gewonnen wird, kann in
einem solchen Fall beispielsweise in Sprühanlagen, die
aufbereitetes Wasser verwenden, eingesetzt werden, wodurch
der gesamte Wasserverbrauch in einem
Papierherstellungsverfahren verringert wird, da ein größerer
Teil des Wassers als vorher wieder aufbereitet werden kann.
Außerdem wird es mit Hilfe der Erfindung ermöglicht, das
Filtrat auf eine Art und Weise in Fraktionen zu teilen, daß
jederzeit ein für einen bestimmten Zweck geeignetes Filtrat
erhalten werden kann.
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Die Erfindung wurde in dem von der Anmelderin hergestellten
Eindicker TAMDEC getestet. Das Filtrat wurde nach einer
Berechnung auf der Grundlage des Volumendurchsatzes in ein
Drittel, das eine höhere Reinheit und einen Rest, der einen
höheren Feststoffgehalt aufwies, fraktioniert. Der
Feststoffgehalt der Filtrate betrug 46 mg/l bzw. 308 mg/l. Es
ist also möglich, relativ große Mengen von Filtrat mit großer
Reinheit zu erzielen.
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Die vorliegende Erfindung beschränkt sich keineswegs nur auf
die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen, sondern
kann in dem durch die Ansprüche dargestellten Umfang der
Erfindung modifiziert werden. Die Konstruktion des Bodenteils
der Eindickvorrichtung kann sich ebenfalls von der in den
Figuren gezeigten Konstruktion unterscheiden. Für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung ist es ausreichend, daß die
Trennwände in dem Bodenteil des Tanks 1 Punkte bilden, die
das durch die Wandung in verschiedene Becken fließende
Filtrat trennen und gleichzeitig die in diesen Becken
gesammelten Filtratfraktionen voneinander getrennt halten. In
dem oben beschriebenen Eindicker können auch alle Merkmale,
die im Zusammenhang mit früheren Vorrichtungen bekannt sind,
ausgenutzt werden, um seinen Betrieb zu verbessern. Das
Innere der Eindicktrommel 2 kann mit Hilfe von Trennplatten
- gekennzeichnet durch die Bezugsziffer 13 in Fig. 1 - in
aufeinanderfolgende Räume in axialer Richtung geteilt werden.
Außerdem kann der Fluß der einzudickenden Masse aus dem
Inneren der Eindicktrommel durch Einstellen der Höhe des
Abflusses 7 gesteuert werden. Die Eindickvorrichtung kann
auch von anderen, dem Fachmann geläufigen
Steuerungsmöglichkeiten Gebrauch machen, z.B. der Einstellung
der Drehgeschwindigkeit der Trommel 2 zur Anpassung des
Grades der Konsistenz der Masse.