DE2822533A1 - Festkoerper-vollmanteldekantierzentrifuge - Google Patents

Description

DIPL.-PHYS. WOLFGANG SEEGER
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49 Pat 4

D-8 MÜNCHEN 22

TEl-. (Ο89) 22 51 B2

Telegramm (Cable Address): Seogerpatont München Telex: 6 24487 patop d

Anmelder; Thomas Broadbent
& Sons Limited

Huddersfield, West Yorkshire, HD1, 3EA Großbritannien

Festkörper-Vollmanteldekantierzentrifuge

Die Erfindung betrifft eine Festkörper-Vollmanteldekantier- oder -abklärzentrifuge mit Schneckenaustrag und bezieht sich insbesondere auf deren Verwendung bei Anwendungen, die eine Entwässerung von Abwasserschlamm zur Folge haben, die durch das Hinzufügen von polymeren Flockungsmitteln unterstützt ist.

Die endgültige Entwässerung von zusammengesetzten primären, sekundären oder digerierten bzw. zersetzten Abwasserschlämmen oder Mischungen davon kann vorzugsweise dadurch durchgeführt werden, daß Festkörper-Vollmanteldekantierzentrifugen mit Schneckenaustrag verwendet werden. Das Verfahren hat unveränderbar ein Konditionieren des Schlamms zur Folge durch das Hinzufügen eines polymeren Reagens zum Fördern

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POSTSCHECKKONTO MÜNCHEN 196858-807 · DRESDNER BANK MÜNCHEN, KONTO-NUMMER 77Ο6ΟΟ5

Fernmündliche Auskünfte sind nur bei schriftlicher Bestätigung verbindlich

oder Unterstützen der Aggregation kleiner primärer Teilchen zu größeren Aggregaten oder Massen, die sich unter Zentrifugalkraftwirkung schneller setzen können als die primären Teilchen. Eines der Hauptprobleme bei der Verwendung von Flockungsmitteln in Dekantierzentrifugen beruht in den hohen örtlichen Quer- oder Scherkräften, die in der Zone erzeugt werden, in der die Fest-Flüssig-Suspension in den sich drehenden Mantel oder Becher eintritt und auf die Mantelgeschwindigkeit bzw. -drehzahl beschleunigt wird. Wenn das, Flockjngsmittel der Suspension vor dessen Einführung in die Maschine hinzugefügt wird, unterliegen bei einigenFlockungsmitte]n,beim Vorhandensein von Geschwindigkeitsgradienten und von Turbulenzen in der Speise- oder Zuführzone ,Flocken, die sich gebildet haben können, Scherkräften, die deren Aufspaltung oder Auftrennung zur Folge haben. Bei polymer-überbrückten oder.miteinander verbundenen Flocken ist diese Aufspaltung irreversibel.

Zur Überwindung dieses Problems wurde schon das Flockungsmittel direkt in den Zentrifugenmantel-Teich oder das -Becken über eine getrennte Zuführleitung eingeführt. Das überwindet wirksam das Problem der Flockenaufspaltung, jedoch ist häufig das Mischen der Suspension und des Flockungsmittels und die Verweilzeit im Mantel nach der Mischung unzulänglich, um eine wirksame Konditionierung zu fördern.

Weiter wurde auch schon eine Zuführkammer verwendet, in der der Förderer aus einem konusförmigen Abschnitt besteht, um eine allmähliche Beschleunigung von zugeführter Suspension und zugeführtem Flockungsmittel zu erreichen. Zur Überwindung der Turbulenz, die bei.der Zufügung des Flockungsmittels zur Suspension in oder vor der Zuführzone auftritt, wurden auch schon besondere hochscherkraftwiderstandsfähige

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Flockungsmittel entwickelt. Bei diesen unterstützt die Turbulenz.die im Bereich der Zuführzone auftritt, wirksam die Mischung und kann für den folgenden Flockungsprozeß günstig sein.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vollmanteldekantierzentrifuge der genannten Art so auszubilden, daß eine günstige, insbesondere kostengünstige Wirkung erreicht wird.

Gemäß der Erfindung enthält die Zuführkammer, die die Suspensions-Zuführleitung mit dem Mantel verbindet oder koppelt, einen sich im wesentlichen radial erstreckenden Durchtritt, der so ausgebildet ist, daß die Suspension in den Mantel unmittelbar nach l/erlassen der stationären Zuführleitung ausgestussen oder ausgetrieben wird mit einer Verweilzeit in der ?.u führkarnmer van im wesentlichen Null.

Das Flockungsmittel kann entweder innerhalb der Längsausdehnung der Suspensions-Zuführleitung direkt am Ende dieser Leitung oder direkt in den sich radial erstreckenden Durchtritt eingeführt werden.

Es wurde festgestellt, daß diese erfindungsgemässe Anordnung im Vergleich zu Beschleunigern mit konusförmiger Zuführkammer oder anderen herkömmlich verwendeten Beschleunigern dadurch vorteilhaft ist, daß eine Verringerung der Menge des polymeren Flockungsmittels erreicht wird, das zum Konditionieren einer gegebenen Menge einer Flüssig-Fest-Suspension erforderlich ist. Dies ist offensichtlich vorteilhaft beim Betrieb von Dekantierzentrifugen beim Entwässern von Abwässerschlämmen und kann eine wesentliche Verringerung der Betriebskosten zur Folge haben.

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Vorzugsweise ist der Durchtritt im Inneren der Nabe so ausgebildet, daß er mit dieser gedreht wird, jedoch mit der stationären Zuführleitung so in Verbindung steht, daß der Durchtritt-als Ausweitung in Querrichtung der Zuführleitung wirkt, die direkt in das Mantelinnere führt.

Vorzugsweise besitzt der Durchtritt mehrere Austrittsöffnungen, verzugsweise zwei, die mit dem Mantelinneren in Verbindung stehen und im wesentlichen einander diametral gegenüberliegend an der Förderer-Nabe angeordnet sind. Vorzugsweise erstreckt sich das Auslaßende der Suspensions-Zuführleitung in den Durchtritt durch eine Öffnung in einer Wand des Durchtritts, die sich im wesentlichen senkrecht zur Zuführleitung erstreckt.

Die Angabe der Menge des Flockungsmittels, die zum Konditionieren einer bestimmten Schlammart erforderlich ist, erfolgt normalerweise durch die Flockungsmittelquantität pro Gewichtseinheit von verarbeiteten, trockenen Feststoffen. Die Menge des hinzugefügten Flockungsmittels wird überwacht bzw. gesteuert oder geregelt,.um eine zufriedenstellende Ausflußabfuhr von der Zentrifuge zu ergeben unter vorgegebenen Bedingungen wie Suspensions-Zuführgeschwindigkeit, Zentrifugen-Drehzahl usw. Ausgehend von einer Zuführkammer gemäss der Erfindung konnte festgestellt werden, daß eine durchschnittliche Einsparung an Polyelektrolyt-Verbrauch von 2ο?ό erreichbar ist, im Vergleich zur herkömmlichen Zuf ührkammer-Ausbild-Jngeri, wenn sie unter identischen Betriebsbedingungen betrieben sind.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele naher erläutert. Es zeigen:

Fig. la im Längsschnitt die Förderer-Nabe und den Zuführzonenabschnitt einer Festkörper-Vdllmanteldekantierzentrifuge mit herkömmlichem Zuführkammeraufbau,

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Fig. Ib den Schnitt I-I in Fig. la,

Fig. 2a einen Schnitt ähnlich Fig. la eines Ausführungsbeispiels mit einem konusförrr.igen Beschleunigungsabschnitt zur Verringerung der Turbulenz in der Zuführzone ,

Fig. 2b den Schnitt II-II in Fig. 2a,

Fig. 3a ähnlich Fig. la und 2a ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung zur Verringerung des Flockungsmittel-Dosierbedarfs ,

Fig. 3b den Schnitt UI-III in Fig. 3a,

Fig. 4 ein Diagramm zur Darstellung des durch die Erfindung erreichten Fortschritts.

Die herkömmliche Anordnung gemäß Fig. la und Ib weist einen Festkörper-Mantel Io auf, der um eine horizontale Achse durch (nicht dargestellte) Antriebseinrichtungen drehbar ist. Koaxial innerhalb des Mantels Io ist ein Förderer befestigt, der mit einer von der des Mantels Io etwas verschiedenen Drehzahl drehbar ist und einen rohrförmigen Nabenteil 12 mit wendeiförmigen Schneckenflanken 14 an dessen Außenfläche besitzt, deren Spitzen oder Enden nahe, jedoch etwas beabstandet von der Innenfläche des Mantels liegen. Die Anordnung ist derart, daß dann, wenn der Mantel Iq und der Förderer mit hoher Drehzahl, bei geringer Drehzahldifferenz dazwischen ,gedreht werden, ein Feststoff-Flüssig-Teich oder -Becken 16 durch Zentrifugalwirkung gebildet wird, wobei vorhandene Feststoffe axial längs des Mantels Io schraubenförmig bewegt werden zu einer (nicht

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dargestellten) Feststoff-Austragsöffnung, d.h. im in Fig. dargestellten Ausführungsbeispiel nach links. Die Flüssigkeit wird über eine Flüssigkeits-Austragsöffnung (nicht dargestellt) am gegenüberliegenden Ende des Mantels Io abgeführt.

Eine Suspension wird in einen Zuführbehälter oder eine Zuführkammer 18 eingeführt über eine stationäre Zuführleitung 2o, die koaxial innerhalb des rohrförmigen Nabenabschnitts 12 des Förderers befestigt ist. Die Suspension in der Zuführkammer 18 wird beschleunigt und durch mindestens eine Öffnung 22 in der tJar.d 24 der Förderer-Nabe in das Becken 16 ausgetragen oder abgeführt, das sich mit und innerhalb der Zentrif ugen-V'ollmantelwand 28 dreht, wo die Flockung und die anschließende Trennung unter Wirkung der Zentrifugalkraft erfolgt. Eine L'orsorge für die Einfuhr des Flockungsmittels in die Zuführleitung 2o ist getroffen und zwar an einer Stelle 3o längs dessen axialer Länge oder auch an dessen Austragsende mittels einer zweiten kleineren stationären Leitung 32, die in der Haupt-Zuführleitung 2o aufgenommen ist.

Ein anderer herkömmlicher Zuführkammer-Aufbau ist in Fig.2 dargestellt, bei der ein konusförmiger Abschnitt 34 im Förderer-Nabenabschnitt 36 enthalten ist,' um eine allmähliche Beschleunigung der zugeführten Suspension und des zugeführten Flockungsmittels innerhalb der Zuführkammer zu unterstützen.

Aus beiden in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Anordnungen ergibt sich, daß eine Zuführkammer 18, 38 vorgesehen ist, in der die Mischung aus zugeführter Suspension und .zugeführtem Flockungsmittel während einer endlichen Zeit zurückgehalten wird, bevor sie in den Zentrifugenmantel Io abgeführt oder ausgetragen wird. Diese Zeitverzögerung des Aub-

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trags in die Schale oder den Mantel Io wird bei der Ausbildung gemäss Fig. 2 weiter erhöht, bei der die Suspension anfangs in der konusförmigen Beschleuniger-Anordnung aufgehalten wird.

Bei der Beurteilung anderer Zuführkammer-Ausbildungen wurde festgestellt, daß im Fall von kationischen Polyelektrolyten mit hohem Scherwiderstand und bei normalen primären, sekundären und zersetzten Abwässerschlämmen und Mischungen davon eine verbesserte Betriebsweise in Bezug auf den Flockungsmitteldosis-Bedarf dadurch erreicht wird, daß die Verweilzeit oder -dauer innerhalb der Zuführkammer ausserordentlich kurz sein soll, während die Turbulenz und die Scherkräfte hoch sein sollen. Diese Bedingung wird durch das in Fig. 3 dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung erfüllt, bei der ein im wesentlichen radialer Durchtritt 4o, der annähernd unter rechtem Winkel zur Drehachse ist, vorgesehen ist, um die Suspensions- und Flockungsmittel-Mischung ΐη den Mantel auszustossen oder auszutreiben unmittelbar nachdem es die stationäre Zuführleitung verlässt, im Gegensatz zu den herkömmlichen Anordnungen gemäss Fig. 1 und Fig. 2, bei denen die Mischung aus zugeführter Suspension und zugeführtem Flockungsmittel absichtlich während einer relativ langen Zeitdauer in der Zuführkammer 18, 38 gehalten wird, bevor sie in das Mantelinnere ausgetragen wird. Es ist anzumerken, daß bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel das Flockungsmittel an einem beliebigen Punkt 44 eingeführt werden kann, nämlich vor,innerhalb der Zuführleitung 42 cider direkt am Ende der Zuführleitung 42 oderin den die Beschleunigungskammer bildenden radialen Durchtritt 4o.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen Einwendel-Förderer, bei dem die beiden Austritts-Öffnungen 46, 48, die mit dem Mante^inneren in Verbindung stehen, notwendiger-

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weise axial versetzt sind, damit sie in dem Raum zwischen benachbarten Förderer-Wendeln eingefügt werden können. Bei einem zweigängigen oder Zweiwendel-Förderer können die Öffnungen 46, 48 einander diametral gegenüberliegen.

Vergleichsergebnisse zwischen zwei identischen Festkörper-Vollmanteldekantierzentrifugen mit Schraubenaustrag sind in Fig. 4 graphisch dargestellt, wo die notwendige Flockungsmittel-Dosierung, um einen zulässigen oder annehmbaren Ausfluß zu erreichen, und zwar ausgedrückt in verarbeiteten trockenen Feststoffen gegenüber dem Durchsatz an zugeführter Suspension dargestellt ist. Die Maschinen oder Zentrifugen unterscheiden sich lediglich :.m 4·. fbiu deren Zuführkammern. Das Versuchsergebnis B bezieht sirh auf einen herkömmlichen Zuführkammer-Aufbau und das Vt-rsucnsergebnis A bezieht sich auf den erfindungsgemässen Aufbau gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel. Zur Verringerung der Einflüsse von Änderungen der Eigenschaften des verarbeiteten Schlamms wurden die Versuche simultan an den beiden Maschinen durchgeführt, wobei die erhaltenen Ergebnisse jeweils durch das gleiche Bezugszeichen, mit dem Zusatz A bzw. B, dargestellt sind.

Aus Fig. 4 ergibt sich, daß die erfindungsgemässe Dekantierzentrifuge gemäss dem bevorzugten Ausführungsbeispiel durchschnittlich Za% weniger Flockungsmittel erfordert, um eine annehmbare Ausfluß-Klarheit zu erreichen, im Vergleich zu der eine herkömmliche Zuführkainmer verwendenden Maschine. Der verbesserte Betrieb mit der erfindungsgemäsaen Zuführkammer, ausgedrückt in verringerter Flockungsmittel-Dosierung, ist auf die schnelle Beschleunigung und Mischung von zugeführter Suspension und zugeführtem Flockungsmittel zurückzuführen/ Da die Zeit, während der die zugeführte Suspension und das zugeführte Flockungsmittel hohen rungs-Geschwindigkeiten ausgesetzt .ist, sehr kurz ist,

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wird die Bildung von polymer-überbrückten oder verketteten
Flocken während dieser Anfangs-Mischperiode verringert,
weshalb folglich auch die Auftrennung der Flockungsbindungen verringert wird. Die Aufspaltung von polymer-verketteten
Flocken ist ein irreversibler Vorgang und deren Verhinderung ermöglicht eine wirksame Verbesserung der Flockung innerhalb des Zentrifugenmantels, was eine Verringerung der erforderlichen Dosierung zur Folge hat.

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Claims (3)

1. Ansprüche

   ll.J Festkörper-l/ollmanteldekantierzentrifuge mit Schneckenaustrag, mit

   einem Festkörper-Mantel, der mit einer ersten Drehzahl drehbar ist,

   einem stationären Zuf ührleitungs-System, um in das Innere des Mantels eine Mischung einer Suspension, die zentrifugiert werden soll,und eines polyelektrolytischen Zusatzmittels einzuführen, und

   einem Schneckenförderer, der innerhalb des Mantels mit einer zweiten, etwas unterschiedlichen drehzahl drehbar ist, um abgetrennte Feststoffe einem Fests"off-Austragsende des Mantels zuzuführen..

   wobei das Suspensions-Zuführleitungs-System in eine Zuführkammer mündet, die in einem iiabenabschnitt des Schneckenförderers gebildet ist und die mit dem Mantelinneren über mindestens eine Öffnung in dem Förderer-Nabenabschnitt in Verbindung steht,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß die die Suspensions-Zuführleitung (42) mit dem Mantelinneren verbindende Zuführkammer einen sich im wesentlichen radial erstreckenden Durchtritt (4o) aufweist, der so angeordnet ist, daß die Suspension in den Mantel (lo) unmittelbar nach deren Austritt aus der stationären Zuführleitung (42) ausgestossen oder ausgetrieben wird, wodurch folglich die Verweilzeit in der Zuführkammer (Durchtritt (4o)) im wesentlichen Null beträgt.
2. 2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtritt (^Λο) im Inneren der Nabe (12) so ausgebildet ist, daß er sich mit dieser dreht, jedoch mit der statio-

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   nären Zuführleitung (42) so in Verbindung steht, daß der Durchtritt (4o) als quer gerichtete Verlängerung der Zuführleitung (42) wixkt, die direkt in das Mantel-Innere
   führt.
3. 3. Zentrifuge nach Anspruch !oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtritt (4o) zwei Aust^-ittsöffnungen (46, 48) besitzt, die mit dem Hantel-Inneren in Verbindung stehen und die an der Förderer-Nabe (12) einander im wesentlichen diametral gegenüberliegend angeordnet sind.

   4, Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßende der Suspensions-Zuführleitung (42) in den Durchtritt (4o) durch eiie Öffnung (43) in einer Wand (45) des Durchtritts (4o) ragt, die sich im wesentlichen senkrecht zur Zuführleitung (42) erstreckt.

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