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WO2022090330A1 - VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM KONTINUIERLICHEN TRENNEN FLIEßFÄHIGER STOFFE UNTERSCHIEDLICHER DICHTE EINER SUSPENSION - Google Patents

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM KONTINUIERLICHEN TRENNEN FLIEßFÄHIGER STOFFE UNTERSCHIEDLICHER DICHTE EINER SUSPENSION Download PDF

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Publication number
WO2022090330A1
WO2022090330A1 PCT/EP2021/079860 EP2021079860W WO2022090330A1 WO 2022090330 A1 WO2022090330 A1 WO 2022090330A1 EP 2021079860 W EP2021079860 W EP 2021079860W WO 2022090330 A1 WO2022090330 A1 WO 2022090330A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
reflection
transmission
centrate
suspension
cavity
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/079860
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Biegel
Original Assignee
Aru Anlagen Für Recycling Und Umweltschutz Dr.-Ing. Johannes Biegel Gbr
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aru Anlagen Für Recycling Und Umweltschutz Dr.-Ing. Johannes Biegel Gbr filed Critical Aru Anlagen Für Recycling Und Umweltschutz Dr.-Ing. Johannes Biegel Gbr
Priority to US18/034,846 priority Critical patent/US20230405607A1/en
Priority to CN202180074023.5A priority patent/CN116897079A/zh
Priority to CA3196734A priority patent/CA3196734A1/en
Priority to EP21806992.0A priority patent/EP4237158A1/de
Publication of WO2022090330A1 publication Critical patent/WO2022090330A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B3/00—Centrifuges with rotary bowls in which solid particles or bodies become separated by centrifugal force and simultaneous sifting or filtering
    • B04B3/04—Centrifuges with rotary bowls in which solid particles or bodies become separated by centrifugal force and simultaneous sifting or filtering discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/02—Continuous feeding or discharging; Control arrangements therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/06—Arrangement of distributors or collectors in centrifuges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B13/00—Control arrangements specially designed for centrifuges; Programme control of centrifuges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/02—Electric motor drives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/10—Control of the drive; Speed regulating

Definitions

  • the present invention relates to a device for continuously separating free-flowing substances of different densities from a suspension.
  • the invention relates to a corresponding method.
  • Such devices are usually designed as a so-called screw centrifuge, also known as a decanter, and are used, among other things, in the treatment of sewage sludge in sewage treatment plants.
  • the devices include a part-cylindrical, part-conical, horizontally rotating drum enclosing a cavity and an auger disposed within the cavity.
  • the drum speed determines the magnitude of the centrifugal acceleration in the device.
  • a differential speed is set between the drum and the auger. This is necessary in order to discharge the solid particles contained in the suspension, which settle on the inner surface of the drum wall, via the conical part of the device.
  • the liquid phase (centrate) obtained from the suspension in this way leaves the drum at the opposite end.
  • the differential speed determines the speed or mass flow at which the solids are conveyed out of the device and thus the dwell time of the solids in the bowl. The longer the residence time, the lower the water content in the solid phase.
  • the conveying torque of the screw conveyor is analogous to the solids filling in the bowl and is automatically adjusted in modern decanters via the differential speed. The minimum differential speed is replaced by a maximum permissible Delivery torque limited.
  • the screw conveyor must discharge at least as much solids as are fed into the device, otherwise the excess proportion of solids will end up in the centrate.
  • flocculation aids which are designed in particular as polymers, are added to the inflowing suspension.
  • the flocculants exert an influence on the floc size and consequently on the settling speed and the settling behavior of the solids in the centrifugal field. If the settling rate is too low, the solids cannot settle on the wall within the short dwell time of the liquid phase in the device and are partially discharged with the centrate.
  • flocculation aids influence the compaction of the solids on the bowl wall and thus also influence the torque of the screw conveyor and the dry matter content of the discharged solids.
  • the complex optimization task when separating free-flowing substances of different densities is to achieve the highest possible dry matter content in the solid phase and the lowest possible dry matter content in the liquid phase at the same time economic use of flocculants during the entire dewatering process.
  • the dwell time of the solids in the device is relatively large, the dry matter content of the exiting Feststof fphase the conditions in the device only with a significant time delay. In addition, no reliable, continuously working dry matter measurements are available for the solid phase. Due to its very short dwell time, the quality of the centrate is a suitable measurement variable for the optimal operation of the device.
  • the discharged centrate often contains small air or gas bubbles, which can be attributed to the strong turbulence in the device and the often present surface-active ingredients in the flocculation aids.
  • Conventional turbidity measurements recognize enclosed air bubbles as solid particles and therefore work unreliably without costly degassing of the centrate.
  • the escaping centrate also has a strong tendency to form deposits on surfaces that come into contact with the medium.
  • Magnesium ammonium phosphate (MAP) in particular causes great difficulties in municipal wastewater treatment.
  • the substance tends to become encrusted and can clog entire pipe systems over time.
  • the lenses of optical measuring systems that come into contact with the medium can become occupied within a very short time and must be cleaned with great effort in order to deliver reliably reproducible measuring results.
  • DE 10 2015 105 988 B3 discloses a device in which a non-contact object sensor (photographic camera) is installed in the liquid outlet of the device.
  • the purity of the centrate is regulated with the variable speed difference, delivery rate of the feed pump or delivery rate of the dosing pump for the flocculant with definable target values for the control variables gray values, color values, brightness values or contrasts.
  • DE 10 2006 050 921 discloses a device in which the delivery rate of the dosing pump for the flocculant is regulated using a reflection measurement.
  • DE 10 2010 047 046 A1 discloses a method that regulates the amount of flocculation aid using an optical device based on schlieren photographic effects in the centrate.
  • the object of one embodiment of the present invention is to propose a device and a method for the continuous separation of free-flowing substances of different densities in a suspension, which allow the separation result obtained from this to be optimized and monitored.
  • One embodiment of the invention relates to a device for continuously separating free-flowing substances of different densities from a suspension, comprising
  • a drum which is rotatably mounted about an axis of rotation, which can be rotated about the axis of rotation with a drum motor and which encloses a cavity
  • a screw conveyor which is rotatably mounted about the axis of rotation and is at least partially arranged in the cavity, which screw conveyor can be rotated about the axis of rotation with a screw conveyor motor,
  • An inlet pipe for feeding the suspension into the cavity wherein o the drum has an outlet for the removal of a centrate obtained from the suspension from the cavity, and o the outlet has a free jet section, in which the centrate forms a free jet, and a measuring device , with which the transmission and/or the reflection of the centrate in the free jet can be determined without contact.
  • the quality of the centrate can be used as a measurement variable for the optimal operation of the device.
  • the air bubbles enclosed in the centrate are not disadvantageous in the non-contact determination of transmission and/or reflection on the free beam, among other things because, as will be discussed in more detail later, the change in transmission and/or reflection during optimization and no relative absolute values are used .
  • the device designed as a decanter can also be operated optimally when there is a change in the composition of the suspension, without the need for open-loop or closed-loop control based on absolute values.
  • the outlet is divided into a first outlet section and a second outlet section, with the free jet section being arranged in the second outlet section.
  • the arrangement of the free jet section in the second outlet section makes it possible to use a representative partial flow for determining the change in transmission and/or reflection.
  • the volume flow can therefore be designed in such a way that the determination of the transmission and/or the reflection can be carried out optimally without the main volume flow of the centrate having to be adapted to the determination of the transmission and/or the reflection through the first outlet section.
  • the throughput of the device therefore remains largely unchanged.
  • the measuring device can have at least two light sources and at least one light receiver, or at least one light source and at least two light receivers. A transmitted light measurement to determine the transmission and/or an incident light measurement to determine the reflection can be carried out with simple means.
  • the measuring device can have at least one signal generator, which emits an information signal when the change in the determined transmission and/or the determined reflection exceeds or falls below a specific value. It is not absolutely necessary for the device to be operated fully automatically. In not a few cases, the device is monitored by a team of employees of the device operator, which changes certain operating parameters depending on the current state of the device. The possibility of giving a notification signal to the team of employees when the change in the determined transmission and/or the determined reflection exceeds or falls below a certain value supports the team in taking appropriate countermeasures in good time to ensure that the device is optimal or close to the To be able to operate optimally and thus economically.
  • the measuring device can interact with a control unit with which the drum motor and/or the auger motor can be controlled as a function of the change in the specific transmission and/or the specific reflection.
  • Optimization algorithms can be stored on the control unit, so that the device automatically operates optimally or close to the optimum and so that it can be operated economically.
  • the differential speed can be optimally adjusted.
  • control unit is not to be understood in such a way that the algorithms carry out a control of the device. Rather, an optimization is carried out.
  • a dosing pump for delivering a flocculation aid includes fffens in the cavity, wherein
  • the feed pump and/or the dosing pump can be controlled with the control unit as a function of the specific transmission and/or the specific reflection.
  • the quantity of flocculant can also be optimized in order to avoid underdosing or overdosing.
  • underdosing the suspension is not completely separated, so that the centrate has an increased solids content.
  • overdose part of the flocculant remains unused and is discharged via the centrate.
  • Corresponding algorithms can also be stored on the control unit for this purpose, so that the device can also be operated automatically at or near the optimum with regard to the amount of flocculant aid.
  • the method comprises the following steps:
  • the differential speed plays an important role in the optimal and economical operation of the device. According to this embodiment of the method, automated operation of the device at or near the optimum is possible.
  • the amount of flocculation aid also plays an important role in the optimal and economical operation of the device. According to this embodiment of the method, automated operation of the device at or near the optimum is possible. In particular, overdosing or underdosing of the flocculant can be avoided.
  • the method includes the following steps:
  • the process includes at least one of the following steps:
  • the transmission measured on the free jet of the centrate rises to a relative maximum due to the falling solids content.
  • the centrate has the relatively lowest solids content. If more flocculant is added, the transmission drops again.
  • the renewed drop in transmission T is on a Clouding of the centrate due to excess flocculant and the increased formation of bubbles in the centrate when the flocculant is overdosed due to surface-active substances in the flocculant, particularly in the case of polymers.
  • the amount of flocculant that is added in the relative maximum represents the most economical amount of flocculant with the minimum achievable solids content in the centrate.
  • the reflection measured on the free jet of the centrate shows a monotonously increasing curve as a function of the amount of flocculant.
  • the reflection increases up to the optimum amount of flocculant, since the free jet of the centrate becomes brighter and brighter due to the decreasing solids content. Above the optimum amount of flocculant, the reflection continues to increase. This is due to the increasingly milky white coloring of the centrate due to excess flocculant and the associated increased formation of bubbles and the reflection of light on these bubbles.
  • a drop in transmission means either an increase in the solids content of the centrate or an increase in the overdosing of the flocculant.
  • An increase in transmission means either a drop in the solids content of the centrate or a drop in the overdosage of the flocculant.
  • a decrease in reflection means either an increase in the solids content of the centrate or a decrease in the overdosing of the flocculant.
  • An increase in reflection means either a decrease in the solids content of the centrate or an increase in the overdosing of the flocculant.
  • the method comprises the following steps:
  • a minimization of the differential speed increases the economic efficiency of the operation of the device.
  • the dwell time of the solids in the cavity and the conveying torque of the screw conveyor increase, and the water content of the solid phase decreases as a result.
  • the development of the process minimizes the differential speed, taking into account the boundary conditions of the solids content of the centrate and/or the maximum permissible conveying torque.
  • the differential speed and the quantity of flocculant represent two essential parameters for the optimal operation of the device.
  • the optimal operating condition be found for the device, at least for these two parameters, but the device can very quickly be brought back into the optimal operating condition in the event of changes, particularly in the composition of the suspension.
  • the optimum operating status can therefore be continuously monitored. Deviations from the optimal operating status can be recognized and corrected promptly. If both parameters are optimized, the amount of flocculant is optimized before the differential speed is optimized.
  • FIG. 1A shows an exemplary embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 1B shows a first embodiment of the measuring device
  • Figure IC shows a second embodiment of the measuring device
  • FIG. 2A shows the course of the transmission of the centrate as a function of the amount of flocculation aid
  • FIG. 2B shows the course of the reflection of the centrate as a function of the amount of flocculation aid
  • FIG. 3A to 3D various changes in transmission and reflection over time
  • FIG. 4A shows the course of the transmission and the reflection of the centrate as a function of the differential speed
  • FIG. 4B shows the course of the conveying torque of the device as a function of the differential speed, in each case based on schematic representations.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a device 10 according to the invention for continuously separating fluids
  • the apparatus 10 includes a barrel 12 having a cylindrical portion 14 and a frusto-conical portion 16 , the barrel 12 enclosing a cavity 18 .
  • the drum 12 is rotatably mounted about an axis of rotation D in a manner that is not shown in detail.
  • the device 10 comprises a drum motor 20 which is arranged outside of the cavity 18 and which interacts with the drum 12 in a manner that is not shown in detail.
  • a conveyor screw 22 is arranged in the cavity 18 and is likewise mounted so as to be rotatable about the axis of rotation D in a manner that is not shown in detail.
  • the drum 12 and the auger 22 are therefore arranged coaxially.
  • the screw conveyor 22 can be rotated about the axis of rotation D with a screw conveyor motor 24, the manner in which the screw conveyor motor 24 interacts with the screw conveyor 22 is also not shown in detail here.
  • the auger motor 24 is located outside of the cavity 18 .
  • the device 10 also has an inlet pipe 26 with which the suspension can be introduced into the cavity 18 . Furthermore, the device 10 comprises an outlet 28 for a centrate obtained from the substrate and an outlet nozzle 30 for a solid obtained from the substrate. While the outlet 28 is arranged in the region of the cylindrical section 14 of the drum 12 , the outlet nozzle 30 is associated with the frustoconical section 16 of the drum 12 .
  • the outlet 28 is divided outside of the cavity 18 into a first outlet section 32 and a second outlet section 34 . While the majority of the centrate drains through the first outlet section 32, a representative one flows Partial flow of the centrate through the second outlet section 34 .
  • the second outlet section 34 has a free jet section 36 in which the centrate forms a free jet FS. In the free-jet section 36, the second outlet section 34 has no surfaces that come into contact with the centrate. Downstream of the free jet section 36, the second outlet section 34 comprises, for example, a funnel 38 with which the centrate can be collected and returned to the first outlet section 32 or removed in some other way (not shown).
  • the measuring device 40 has either a first light source 421 and a second light source 422 and a light receiver 44 (FIG. 1B), for example a photodiode, or a light source 42 and a first light receiver 441 and a second light receiver 442 (see FIG. 1C).
  • the beam path of the light is shown in FIGS. 1B and 1C.
  • the device 10 comprises a feed pump 46 .
  • the device 10 is equipped with a dosing pump 48 with which a flocculation aid, for example a polymer, can be introduced into the cavity 18 .
  • the device 10 includes a control unit 50 which processes the data generated by the measuring device 40 .
  • the control unit 50 is connected to a signal transmitter 52, which can generate an information signal, for example in optical or acoustic form.
  • the control unit 50 is also connected to the drum motor 20 , the auger motor 24 , the feed pump 46 and the metering pump 48 .
  • control unit 50 can cause the signal transmitter 52 to generate an information signal.
  • control unit 50 can control the drum motor 20 and the auger motor 24 in such a way that a first speed of the drum 12 or a second speed of the auger 22 is changed.
  • control unit 50 can control the feed pump 46 and the dosing pump 48 in such a way that the amount of flocculation aid DP and/or the amount of suspension DS and consequently the concentration of the flocculation aid in the cavity 18 is changed.
  • the apparatus 10 is operated in the following manner:
  • the suspension is continuously pumped into the cavity 18 of the drum 12 by means of the feed pump 46 .
  • the drum 12 rotates at the first speed, while the conveyor screw 22 rotates at the second speed.
  • the first speed determines the size of the suspension acting centrifugal acceleration.
  • the second speed is not equal to the first speed, so that a differential speed DD results from the first speed and the second speed. Due to the different densities of the substances contained in the suspension, the solids settle on the inner surface of the drum wall, while the liquid centrate collects radially inside the solids towards the axis of rotation D due to the lower density. As a result, solid-liquid separation is effected.
  • the solids are conveyed with the screw conveyor 22 to the outlet nozzle 30 and removed from the drum 12 there.
  • the centrate is removed from the drum 12 via the outlet 28 .
  • the differential speed DD determines the speed at which the solids are conveyed out of the drum 12 and thus the dwell time of the solids in the drum 12. The longer the dwell time, the lower the water content in the solid phase.
  • the conveying torque DM of the screw conveyor 22 is analogous to the solid filling of the drum 12 and can be automatically adjusted with the differential speed DD.
  • the minimum differential speed DD is limited by a maximum permissible delivery torque DM max .
  • the screw conveyor 22 must remove at least as much solids from the drum 12 as are fed into the drum 12, otherwise the excess portion of the solids will end up in the centrate.
  • Effective solid-liquid separation is often only possible if flocculants are added to the suspension.
  • the flocculants have an influence on the floc size and thus on the settling speed and the settling behavior of the solids in the centrifugal field. Is the Settling speed is too low, the solids cannot settle on the inner surface of the drum wall within the short dwell time of the liquid phase in the drum 12 and are partially discharged with the centrate.
  • the flocculation aids influence the compaction of the solids on the drum wall and thus also influence the torque of the screw conveyor 22 and the dry matter content of the solids discharged.
  • the flocculant is added with the dosing pump 48 .
  • the parameters differential speed DD and amount of flocculant DP must be set in such a way that the highest possible dry matter content in the solid phase and the lowest possible dry matter content in the liquid phase with simultaneous economical use of the flocculant during the entire, continuously carried out solid-liquid separation is achieved.
  • the transmission T and the reflection R determined by the measuring device 40 on the free beam FS of the centrate are evaluated in the following way:
  • the transmission T of the centrate is plotted as a function of the amount of flocculant DP.
  • the transmission T increases due to the falling solids content up to a relative maximum T max .
  • the centrate has the relatively lowest solids content. If more flocculant is added, the transmission T drops again.
  • the renewed drop in transmission T is due to clouding of the centrate due to excess flocculant and that which occurs increasingly when the flocculant is overdosed Bubble formation in the centrate due to surface-active substances in the flocculation aids, especially in polymers.
  • the amount of flocculant DP that is added at T max represents the most economical amount of flocculant DP opt with the minimum achievable solids content in the centrate.
  • a decrease in the transmission T means either an increase in the solids content or an increase in the overdosing of the flocculant.
  • An increase in the transmission T means either a drop in the solids content or a drop in the overdosage of flocculant.
  • the reflection R at the free jet FS of the centrate is plotted schematically as a function of the amount of flocculation aid DP.
  • the reflection R measured on the free jet FS of the filtrate shows a monotonically increasing curve as a function of the amount of flocculant DP.
  • the reflection R increases up to the optimal amount of flocculant DP opt , since the free jet FS of the centrate becomes brighter and lighter due to the decreasing solids content. Above the optimum amount of flocculant DP opt , the reflection R continues to increase at . This is due to the increasingly milky white coloring of the centrate due to excess flocculant and the associated increased formation of bubbles and the reflection R of the light on these bubbles.
  • a decrease in the reflection R means either an increase in the solids content or a decrease in the overdosing of the flocculant.
  • An increase in the reflection R means either a decrease in the solids content or an increase in the overdosing of the flocculant.
  • the device 10 is operated with a constant amount of flocculation aid DP and a constant volume flow of suspension and the composition of the incoming substrate changes over time t and thus the amount of flocculation aid DP required to operate the device 10 optimally can result from a resulting change the transmission T and the reflection R the cause of the change can be clearly determined: a) If the transmission T and the reflection R increase over time t, the concentration of solids in the centrate decreases (FIG. 3A). In other words, the underdosing of the flocculant decreases. b) If the transmission T and the reflection R decrease over time t, the concentration of solids in the centrate increases (FIG. 3B).
  • the evaluation of a transmission and reflection measurement on the representative free jet FS is not only suitable for finding the currently optimal amount of flocculant DP opt , but also suitable for tracking the optimal amount of flocculant DP opt during ongoing operation when the composition of the substrate changes.
  • the optimum amount of flocculant DP opt is preferably found on the basis of relative changes in the recorded measured values and is therefore independent of arbitrarily specified absolute target values, as would be necessary for regulation.
  • a second step of the process based on a set starting differential speed and the optimized flocculant quantity DP opt found in the first step, the minimum possible and therefore optimal differential speed DD opt is sought and set, with the boundary conditions: a) the solid f content in the centrate does not increase or increases only within predeterminable tolerances (FIG. 4A) and/or b) the maximum permissible conveying torque DM max of the conveyor screw 22 is not exceeded (FIG. 4B).
  • the two optimization steps can be carried out using heuristic optimization methods.
  • the optimization methods are terminated using suitable termination criteria.
  • an information signal can be generated in the case of underdosing if changes occur according to FIG. 3B and predeterminable tolerance limits are exceeded or not reached.
  • an information signal for an overdosing can be generated if there are changes according to FIG. 30 and predeterminable tolerance limits are exceeded or not reached.
  • the operating parameters flocculation aid amount DP and/or differential speed DD can be corrected. If there are changes according to FIG. 3B, they become predeterminable tolerance limits fallen below, the amount of flocculant DP and/or the differential speed DD are increased until the measured values are above the tolerance limit again. Then the process for optimizing the amount of flocculant aid DP and/or the differential speed DD is initiated. If changes occur according to FIG. 3C and predeterminable tolerance limits are exceeded or not reached, the amount of flocculant DP is reduced in a first step and an optimum amount of flocculant DP opt is sought and set. The optimization process is aborted if the measured values continue to exceed or fall below the tolerance limits within a definable time t.

Landscapes

  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zum kontinuierlichen Trennen fließfähiger Stoffe unterschiedlicher Dichte einer Suspension, umfassend eine um eine Drehachse (D) drehbar gelagerte Trommel (12), welche mit einem Trommelmotor (20) um die Drehachse (D) drehbar ist und welche einen Hohlraum (18) umschließt, eine um die Drehachse (D) drehbar gelagerte und zumindest teilweise im Hohlraum (18) angeordnete Förderschnecke (22), welche mit einem Förderschneckenmotor (24) um die Drehachse (D) drehbar ist, ein Zulaufrohr (26) zum Zuführen der Suspension in den Hohlraum (18), wobei die Trommel (12) einen Auslauf (28) für die Abfuhr eines aus der Suspension gewonnenen Zentrats aus dem Hohlraum (18) aufweist, und der Auslauf (28) einen Freistrahlabschnitt (36) aufweist, in welchem das Zentrat einen Freistrahl (FS) bildet, und eine Messeinrichtung (40), mit welcher die Transmission (T) und/oder die Reflexion (R) des Zentrats im Freistrahl (FS) berührungslos bestimmbar sind. Des Weiteren Betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum kontinuierlichen Trennen fließfähiger Stoffe unterschiedlicher Dichte einer Suspension
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Trennen fließfähiger Stoffe unterschiedlicher Dichte einer Suspension. Zudem betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren.
Derartige Vorrichtungen sind üblicherweise als eine sogenannte Schneckenzentrifuge, auch Dekanter genannt, ausgebildet und werden unter anderem bei der Klärschlammbehandlung in Kläranlagen eingesetzt. Die Vorrichtungen umfassen eine teils zylindrische, teils konische, waagrecht rotierende Trommel, die einen Hohlraum umschließt, und eine im Hohlraum angeordneten Förderschnecke. Die Trommeldrehzahl bestimmt die Größe der Zentrifugalbeschleunigung in der Vorrichtung. Zwischen der Trommel und der Förderschnecke wird eine Differenzdrehzahl eingestellt. Diese ist notwendig, um die in der Suspension enthaltenen Feststoffpartikel, die sich an der Innenfläche der Trommelwand absetzen, über den konischen Teil der Vorrichtung abzuführen. Die auf diese Weise aus der Suspension gewonnene Flüssigphase (Zentrat) verlässt die Trommel am gegenüber liegenden Ende.
Die Differenzdrehzahl bestimmt die Geschwindigkeit oder den Massestrom, mit der bzw. mit dem die Feststoffe aus der Vorrichtung gefördert werden und damit die Verweilzeit der Feststoffe in der Trommel. Je länger die Verweilzeit, desto geringer der Wassergehalt in der Feststoffphase. Das Förderdrehmoment der Förderschnecke ist analog zur Feststoff füllung der Trommel und wird bei modernen Dekantern über die Differenzdrehzahl automatisch angepasst. Die minimale Differenzdrehzahl wird durch ein maximal zulässiges Förderdrehmoment begrenzt . Außerdem muss die Förderschnecke mindestens so viele Feststof fe abführen wie der Vorrichtung zugeführt werden, sonst gelangt der überschüssige Anteil der Feststof fe in das Zentrat .
Häufig ist eine ef fektive Phasentrennung nur möglich, wenn der zuströmenden Suspension sogenannte Flockungshil fsmittel , die insbesondere als Polymere ausgebildet sind, zugegeben werden . Die Flockungshil fsmittel üben einen Einfluss auf die Flockengröße und infolgedessen auf die Absetzgeschwindigkeit und das Absetzverhalten der Feststof fe im Zentri fugal feld aus . I st die Absetzgeschwindigkeit zu gering, können sich die Feststof fe innerhalb der kurzen Verweil zeit der Flüssigphase in der Vorrichtung nicht an der Wand absetzen und werden teilweise mit dem Zentrat ausgetragen . Außerdem beeinflussen Flockungshil fsmittel die Verdichtung der Feststof fe an der Trommelwand und beeinflussen somit auch das Drehmoment der Förderschnecke und den Trockensubstanzgehalt der ausgetragenen Feststof fe .
Die komplexe Optimierungsaufgabe bei der Trennung fließ fähiger Stof fe unterschiedlicher Dichte , beispielsweise bei einer Klärschlammentwässerung mit Dekantern hinsichtlich der einstellbaren Parameter Flockungshil fsmittelmenge und Di f ferenzdrehzahl besteht darin, einen möglichst hohen Trockensubstanzgehalt in der Feststof fphase und einen möglichst geringen Trockensubstanzgehalt in der Flüssigphase bei gleichzeitig wirtschaftlichem Einsatz der Flockungshil fsmittel während des gesamten Entwässerungsprozesses zu erzielen .
Da die Verweil zeit der Feststof fe in der Vorrichtung relativ groß ist , stellt der Trockensubstanzgehalt der austretenden Feststof fphase die Verhältnisse in der Vorrichtung nur mit erheblicher Zeitverzögerung dar . Außerdem stehen keine zuverlässigen, kontinuierlich arbeitenden Trockensubstanz- Messungen für die Feststof fphase zur Verfügung . Aufgrund seiner sehr kurzen Verweil zeit bietet sich die Qualität des Zentrats als Messgröße für den optimalen Betrieb der Vorrichtung an .
Das austretende Zentrat ist häufig mit kleinen Luft- oder Gasbläschen beaufschlagt , die auf die starken Verwirbelungen in der Vorrichtung und die oftmals vorhanden oberflächenaktiven Inhaltsstof fe der Flockungshil fsmittel zurückzuführen sind . Herkömmliche Trübungsmessungen erkennen eingeschlossene Luftbläschen als Feststof f teilchen und arbeiten deshalb ohne eine aufwendige Entgasung des Zentrats unzuverlässig .
Das austretende Zentrat hat außerdem eine starke Neigung zur Belagbildung auf medienberührten Oberflächen . In der kommunalen Abwasserreinigung bereitet vor allem Magnesium- Ammonium- Phosphat (MAP ) große Schwierigkeiten . Die Substanz neigt zum Inkrustieren und kann mit der Zeit ganze Rohrleitungssysteme verstopfen . Besonders die Linsen medienberührter, optischer Messsysteme können innerhalb kürzester Zeit belegen und müssen sehr aufwendig gereinigt werden, um zuverlässig reproduzierbare Messergebnisse zu liefern .
In der DE 10 2005 054 504 B4 wird eine nicht näher beschriebene Trübungsmessung eines entgasten Teilstroms des Zentrats als Regelgröße für die Dosierung der
Flockungshil fsmittel und/oder die Drehzahl einer
Flockungshil fsmittel-Mischvorrichtung genutzt . In der DE 69 129 937 T2 wird ein Verfahren offenbart, das diffuses Licht in einer Probenkammer in das nicht entgaste Zentrat radial einstrahlt und das von Luftbläschen und/oder Feststoffen reflektierte Licht zum Nachstellen der Dosierung der Flockungshilfsmittel nutzt. Die Medien-berührte Messzelle weist eine Vorrichtung zum Reinigen der lichtdurchlässigen Oberflächen auf.
Aus der DE 10 2015 105 988 B3 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der im Flüssigkeitsauslauf der Vorrichtung ein berührungslos arbeitender Objektsensor (fotografische Kamera) angebracht ist. Mit vorgebbaren Sollwerten für die Regelgrößen Grauwerte, Farbwerte, Helligkeitswerte oder Kontraste wird die Reinheit des Zentrats mit den Stellgrößen Differenzdrehzahl, Förderleistung der Beschickungspumpe oder Förderleistung der Dosierpumpe für das Flockungshilfsmittel geregelt.
Die DE 10 2006 050 921 offenbart eine Vorrichtung, bei welcher die Förderleistung der Dosierpumpe für das Flockungshilfsmittel anhand einer Reflexionsmessung geregelt wird .
Die DE 10 2010 047 046 Al offenbart ein Verfahren, das mit einer optischen Einrichtung auf Basis schlierenfotografischer Effekte im Zentrat, die Flockungshilfsmittelmenge regelt.
Verschiedene Messtechniken, insbesondere zum berührungslosen Messen verschiedener Parameter, sind in der EP 1 241 464 Bl, der US 3 309 956 A, der US 5 400 137 A, der US 5 489 977 A, der EP 0 775 907 Bl und der DE 38 32 901 C2 offenbart. Aufgabe einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist es , eine Vorrichtung und ein Verfahren zum kontinuierlichen Trennen fließ fähiger Stof fe unterschiedlicher Dichte einer Suspension vorzuschlagen, die es erlauben, das hieraus gewonnene Trennergebnis zu optimieren und zu überwachen .
Diese Aufgabe wird mit den in den Ansprüchen 1 und 7 angegebenen Merkmalen gelöst . Vorteilhafte Aus führungs formen sind Gegenstand der Unteransprüche .
Eine Aus führungs form der Erfindung betri f ft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Trennen fließ fähiger Stof fe unterschiedlicher Dichte einer Suspension, umfassend
- eine um eine Drehachse drehbar gelagerte Trommel , welche mit einem Trommelmotor um die Drehachse drehbar ist und welche einen Hohlraum umschließt ,
- eine um die Drehachse drehbar gelagerte und zumindest teilweise im Hohlraum angeordnete Förderschnecke , welche mit einem Förderschneckenmotor um die Drehachse drehbar ist ,
- ein Zulaufrohr zum Zuführen der Suspension in den Hohlraum, wobei o die Trommel für die Abfuhr eines aus der Suspension gewonnenen Zentrats aus dem Hohlraum einen Auslauf aufweist , und o der Auslauf einen Freistrahlabschnitt aufweist , in welchem das Zentrat einen Freistrahl bildet , und eine Messeinrichtung, mit welcher die Transmission und/oder die Reflexion des Zentrats im Freistrahl berührungslos bestimmbar sind .
Wie eingangs erwähnt , bietet sich die Qualität des Zentrats als Messgröße für den optimalen Betrieb der Vorrichtung an . Die im Zentrat eingeschlossenen Luftbläschen sind erfindungsgemäß bei der berührungslos am Freistrahl vorgenommenen Bestimmung der Transmission und/oder der Reflexion nicht von Nachteil , unter anderem deshalb, da, worauf später noch genauer eingegangen wird, bei der Optimierung die Änderung der Transmission und/oder der Reflexion und keine diesbezüglichen absoluten Werte verwendet werden . Anhand der Messung der Transmission und/oder der Reflexion lässt sich die als Dekanter ausgebildete Vorrichtung auch bei einer Änderung der Zusammensetzung der Suspension optimal betreiben, ohne dass eine Steuerung oder eine Regelung notwendig ist , die auf Absolutwerten basieren . Da nur die Änderungen der Transmission und/oder der Reflexion berücksichtigt werden, kann eine Kalibrierung zur Erzeugung von Maßeinheiten behafteter Messgrößen entfallen . Aufgrund der Bestimmung der Transmission und/oder der Reflexion am Freistrahl hat die Neigung des Zentrats zur Belagbildung auf medienberührten Oberflächen keinen Einfluss auf die Messung .
Nach Maßgabe einer weiteren Aus führungs form teilt sich der Auslauf in einen ersten Auslaufabschnitt und in einen zweiten Auslaufabschnitt auf , wobei der Freistrahlabschnitt im zweiten Auslaufabschnitt angeordnet ist . Die Anordnung des Freistrahlabschnitts im zweiten Auslaufabschnitt ermöglicht es , einen repräsentativen Teilstrom für die Bestimmung der Änderung der Transmission und/oder der Reflexion zu verwenden . Der Volumenstrom kann daher so ausgelegt werden, dass die Bestimmung der Transmission und/oder der Reflexion optimal durchgeführt werden kann, ohne dass der Hauptvolumenstrom des Zentrats durch den ersten Auslaufabschnitt an die Bestimmung der Transmission und/oder der Reflexion angepasst werden müsste . Der Durchsatz der Vorrichtung bleibt daher weitgehend unverändert . In einer weitergebildeten Aus führungs form kann die Messeinrichtung mindestens zwei Lichtquellen und mindestens einen Lichtempfänger, oder mindestens eine Lichtquelle und mindestens zwei Lichtempfänger aufweisen . Es kann mit einfachen Mitteln eine Durchlichtmessung zur Bestimmung der Transmission und/oder eine Auf lichtmessung zur Bestimmung der Reflexion durchgeführt werden .
Bei einer weitergebildeten Aus führungs form kann die Messeinrichtung zumindest einen Signalgeber aufweisen, welcher ein Hinweissignal ausgibt , wenn die Änderung der bestimmten Transmission und/oder der bestimmten Reflexion einen bestimmten Wert über- oder unterschreitet . Es ist nicht zwingend notwendig, dass die Vorrichtung vollautomatisiert betrieben wird . In nicht wenigen Fällen wird die Vorrichtung von einem Team von Mitarbeitern des Betreibers der Vorrichtung überwacht , welches bestimmte Betriebsparameter j e nach aktuellem Zustand der Vorrichtung ändert . Die Möglichkeit , ein Hinweissignal an das Team von Mitarbeitern zu geben, wenn die Änderung der bestimmten Transmission und/oder der bestimmten Reflexion einen bestimmten Wert über- oder unterschreitet , unterstützt das Team dabei , rechtzeitig entsprechende Gegenmaßnahmen einzuleiten, um die Vorrichtung optimal oder nahe dem Optimum und damit wirtschaftlich betreiben zu können .
Bei einer weiteren Aus führungs form kann die Messeinrichtung mit einer Steuereinheit Zusammenwirken, mit welcher der Trommelmotor und/oder der Förderschneckenmotor in Abhängigkeit der Änderung der bestimmten Transmission und/oder der bestimmten Reflexion ansteuerbar sind . Auf der Steuereinheit können Optimierungsalgorithmen hinterlegt werden, so dass die Vorrichtung automatisiert optimal oder nahe dem Optimum und damit wirtschaftlich betrieben werden kann . Insbesondere kann die Di f ferenzdrehzahl optimal eingestellt werden . An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass der Begri f f „Steuereinheit" nicht so zu verstehen ist , dass die Algorithmen eine Steuerung der Vorrichtung durchführen . Vielmehr wird eine Optimierung durchgeführt .
Eine weitergebildete Aus führungs form zeichnet sich dadurch aus , dass die Vorrichtung
- eine Beschickungspumpe zum Fördern der Suspension in den Hohlraum durch das Zulaufrohr, und
- eine Dosierpumpe zum Fördern eines Flockungshil fsmittels in den Hohlraum umfasst , wobei
- die Beschickungspumpe und/oder die Dosierpumpe mit der Steuereinheit in Abhängigkeit von der bestimmten Transmission und/oder der bestimmten Reflexion ansteuerbar sind .
Neben der Di f ferenzdrehzahl kann auch die Flockungshil fsmittelmenge optimiert werden, um eine Unteroder Überdosierung zu vermeiden . Bei Unterdosierungen wird die Suspension nicht vollständig getrennt , so dass das Zentrat einen erhöhten Feststof f anteil aufweist . Bei einer Überdosierung bleibt ein Teil des Flockungshil fsmittels ungenutzt und wird über das Zentrat abgeführt . Auch hierzu können entsprechende Algorithmen auf der Steuereinheit hinterlegt werden, so dass die Vorrichtung auch bezüglich der Flockungshil fsmittelmenge automatisiert im oder nahe dem Optimum betrieben werden kann .
Die Aufgabe wird ebenfalls mit einem Verfahren zum kontinuierlichen Trennen fließ fähiger Stof fe unterschiedlicher Dichte einer Suspension mit einer Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche gelöst , umfassend die folgenden Schritte :
- Zuführen der Suspension in den Hohlraum durch das Zulauf rohr ,
- Drehen der Trommel um die Drehachse mittels des Trommelmotors ,
- Drehen der Förderschnecke um die Drehachse mittels des Förderschneckenmotors ,
- Abführen des aus der Suspension gewonnenen Zentrats aus dem Hohlraum durch den Auslauf , wobei das Zentrat im Freistrahlabschnitt einen Freistrahl bildet , und
- Berührungsloses Bestimmen der Transmission des Zentrats und/oder der Reflexion mittels der Messeinrichtung im Freistrahlabschnitt .
Die technischen Ef fekte und Vorteile , die sich mit dem vorschlagsgemäßen Verfahren erreichen lassen, entsprechen denj enigen, die für die vorliegende Vorrichtung erörtert worden sind . Zusammenfassend sei insbesondere darauf hingewiesen, dass aufgrund der Bestimmung der Transmission und/oder der Reflexion am Freistrahl die Neigung des Zentrats zur Belagbildung auf medienberührten Oberflächen keinen Einfluss auf die Messung hat .
Bei einer weiteren Ausbildung umfasst das Verfahren die folgenden Schritte :
- Drehen der Trommel um die Drehachse mittels des Trommelmotors mit einer ersten Drehzahl ,
- Drehen der Förderschnecke um die Drehachse mittels des Förderschneckenmotors mit einer zweiten Drehzahl ,
- Ändern der Di f ferenzdrehzahl mittels der Steuereinheit in Abhängigkeit der Änderung der bestimmten Transmission und/oder der bestimmten Reflexion . Wie bereits erwähnt , spielt die Di f ferenzdrehzahl eine wichtige Rolle für den optimalen und wirtschaftlichen Betrieb der Vorrichtung . Gemäß dieser Ausbildung des Verfahrens ist der automatisierte Betrieb der Vorrichtung am oder nahe dem Optimum möglich .
Eine fortentwickelte Ausbildung des Verfahrens gibt folgende Schritte vor :
- Fördern einer Flockungshil fsmittelmenge in den Hohlraum mit der Dosierpumpe ,
- Ändern der Flockungshil fsmittelmenge durch Ansteuern der Dosierpumpe mittels der Steuereinheit in Abhängigkeit der Änderung der bestimmten Transmission und/oder der bestimmten Reflexion .
Auch die Flockungshil fsmittelmenge spielt eine wichtige Rolle für den optimalen und wirtschaftlichen Betrieb der Vorrichtung . Gemäß dieser Ausbildung des Verfahrens ist der automatisierte Betrieb der Vorrichtung am oder nahe dem Optimum möglich . Insbesondere können Über- oder Unterdosierungen des Flockungshil fsmittels vermieden werden .
Gemäß einer weitergeführten Ausbildung umfasst das Verfahren die folgenden Schritte :
- Fördern einer Suspension in den Hohlraum mit der Beschickungspumpe , und
- Ändern der Suspensionsmenge durch Ansteuern der Beschickungspumpe mittels der Steuereinheit in Abhängigkeit der Änderung der bestimmten Transmission und/oder der bestimmten Reflexion . Diese Ausbildung des Verfahrens bietet sich insbesondere dann an, wenn die Flockungshil fsmittelmenge konstant gehalten wird . Es kann der Fall auftreten, dass die Dosierpumpe nicht mittels der Steuereinheit ansteuerbar ist . Um in diesem Fall die Vorrichtung wirtschaftlich betreiben zu können, wird die Optimierung mittels der Suspensionsmenge und der Beschickungspumpe durchgeführt .
Nach Maßgabe einer fortentwickelten Ausbildung umfasst das Verfahren zumindest einen der folgenden Schritte :
- Detektieren einer Abnahme der Unterdosierung (Absinken des Feststof f gehalts ) im Zentrat bei einem relativen Anstieg der Transmission und der Reflexion, oder
- Detektieren einer Zunahme der Unterdosierung (Anstieg des Feststof f gehalts ) im Zentrat bei einem relativen Abfall der Transmission und der Reflexion, oder
- Detektieren einer Zunahme der Überdosierung des Flockungshil fsmittels bei einem relativen Abfall der Transmission und einem relativen Anstieg der Reflexion, oder
- Detektieren einer Abnahme der Überdosierung des Flockungshil fsmittels bei einem relativen Anstieg der Transmission und einem relativen Abfall der Reflexion .
Mit zunehmender Flockungshil fsmittelmenge steigt die am Freistrahl des Zentrats gemessene Transmission aufgrund sinkenden Feststof f gehalts bis zu einem relativen Maximum an . Im relativen Maximum der Transmission hat das Zentrat den relativ geringsten Feststof f gehalt . Wird mehr Flockungshil fsmittel zugegeben, sinkt die Transmission wieder ab . Der erneute Abfall der Transmission T ist auf eine Eintrübung des Zentrats durch überschüssiges Flockungshil fsmittel und die bei einer Überdosierung des Flockungshil fsmittels vermehrt auftretende Blasenbildung im Zentrat durch oberflächenaktive Substanzen in den Flockungshil fsmitteln, insbesondere bei Polymeren, zurückzuführen . Die Flockungshil fsmittelmenge , die im relativen Maximum zugegeben wird, stellt die wirtschaftlich günstigste Flockungshil fsmittelmenge mit dem minimal erreichbaren Feststof f gehalt im Zentrat dar .
Die am Freistrahl des Zentrats gemessene Reflexion weist im Gegensatz zur Transmission einen monoton steigenden Verlauf als Funktion der Flockungshil fsmittelmenge auf . Bis zur optimalen Flockungshil fsmittelmenge steigt die Reflexion an, da der Freistrahl des Zentrats aufgrund des abnehmenden Feststof f gehalts immer heller wird . Oberhalb der optimalen Flockungshil fsmittelmenge steigt die Reflexion weiter an . Das begründet sich in der zunehmend milchig weißen Färbung des Zentrats durch überschüssiges Flockungshil fsmittel und die damit verbundene vermehrt auftretende Blasenbildung und der Reflexion des Lichts an diesen Blasen .
Wird die Vorrichtung mit einer konstanten Flockungshil fsmittelmenge und einem konstanten Suspensionsvolumenstrom betrieben, ändert sich aber mit der Zeit die Zusammensetzung der zugeführten Suspension und damit auch die benötigte Flockungshil fsmittelmenge , kann aus einer daraus folgenden Änderung der Transmission allein oder aus einer Änderung der Reflexion allein die Ursache der Änderung nicht eindeutig bestimmt werden . Ein Äbsinken der Transmission bedeutet entweder einen Anstieg des Feststof f gehalts des Zentrats oder einen Anstieg der Überdosierung des Flockungnshil f smittels . Ein Anstieg der Transmission bedeutet entweder ein Absinken des Feststoff gehalts des Zentrats oder ein Absinken der Überdosierung des Flockungshilfsmittels.
Ein Absinken der Reflexion bedeutet entweder einen Anstieg des Feststoff gehalts des Zentrats oder eine Abnahme der Überdosierung des Flockungshilfsmittels. Ein Anstieg der Reflexion bedeutet entweder ein Absinken des Feststoff gehalts des Zentrats oder eine Zunahme der Überdosierung des Flockungshilfsmittels .
Werden sowohl die Reflexion als auch die Transmission ausgewertet, kann eindeutig die Ursache der Änderungen beider Werte während des laufenden Prozesses bestimmt werden. Man weiß sofort, welche Maßnahmen ergriffen werden müssen, um den Betriebszustand der Vorrichtung wieder an das Optimum führen zu können. Dementsprechend lassen sich diese Abhängigkeiten zur Optimierung der Dosierung des Flockungshilfsmittels nutzen .
Gemäß einer weiterentwickelten Ausbildung umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
- Minimierung der Differenzdrehzahl, bis
- der Feststoff gehalt im Zentrat nicht oder nur innerhalb vorgebbarer Grenzen ansteigt und/oder
- das maximal zulässig Förderdrehmoment der Förderschnecke (22) nicht überschritten wird.
Eine Minimierung der Differenzdrehzahl steigert die Wirtschaftlichkeit des Betriebs der Vorrichtung. Mit fallender Differenzdrehzahl steigen die Verweilzeit der Feststoffe im Hohlraum und das Förderdrehmoment der Förderschnecke und damit sinkt der Wassergehalt der Feststoffphase. In dieser Ausbildung des Verfahrens wird die Di f ferenzdrehzahl unter Berücksichtigung der Randbedingungen Feststof f gehalt des Zentrats und/oder maximal zulässigem Förderdrehmoment minimiert .
In einer weiteren Ausbildung werden die folgenden Schritte durchgeführt :
- Optimieren der Flockungshil fsmittelmenge unter Verwendung der relativen Änderung der Transmission und/oder der relativen Änderung der Reflexion und/oder
- Optimieren der Di f ferenzdrehzahl unter Verwendung der relativen Änderung der Transmission und/oder der relativen Änderung der Reflexion und/oder des maximal zulässigen Förderdrehmoments .
Wie eingangs erwähnt , stellen die Di f ferenzdrehzahl und die Flockungshil fsmittelmenge zwei wesentliche Parameter für den optimalen Betrieb der Vorrichtung dar . In dieser Ausbildung des Verfahrens kann zumindest für diese beiden Parameter nicht nur der optimale Betriebs zustand für die Vorrichtung gefunden werden, sondern bei Änderungen insbesondere bei der Zusammensetzung der Suspension die Vorrichtung sehr schnell wieder in den optimalen Betriebs zustand geführt werden . Der optimale Betriebs zustand kann daher kontinuierlich überwacht werden . Abweichungen vom optimalen Betriebs zustand können zeitnah erkannt und korrigiert werden . Werden beide Parameter optimiert , wird zunächst die Flockungshil fsmittelmenge optimiert , bevor die Di f ferenzdrehzahl optimiert wird .
Beispielhafte Aus führungs formen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert . Es zeigen Figur 1A ein Aus führungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 1B eine erste Aus führungs form der Messeinrichtung,
Figur IC eine zweite Aus führungs form der Messeinrichtung,
Figur 2A der Verlauf der Transmission des Zentrats als Funktion der Flockungshil fsmittelmenge ,
Figur 2B der Verlauf der Reflexion des Zentrats als Funktion der Flockungshil fsmittelmenge ,
Figuren 3A bis 3D verschiedene Änderungen der Transmission und der Reflexion über die Zeit ,
Figur 4A der Verlauf der Transmission und der Reflexion des Zentrats als Funktion der Di f ferenzdrehzahl , und
Figur 4B der Verlauf des Förderdrehmoments der Vorrichtung als Funktion der Di f ferenzdrehzahl , j eweils anhand von schematischen Darstellungen .
Figur 1 zeigt ein Aus führungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zum kontinuierlichen Trennen fließ fähiger
Stof fe unterschiedlicher Dichte einer Suspension anhand einer prinzipiellen Darstellung . Als Suspension kann beispielsweise Klärschlamm verwendet werden . Derartige Vorrichtungen werden auch als Dekanter bezeichnet . Die Vorrichtung 10 umfasst eine Trommel 12 mit einem zylindrischen Abschnitt 14 und einem kegelstumpf förmigen Abschnitt 16 , wobei die Trommel 12 einen Hohlraum 18 umschließt . Die Trommel 12 ist auf nicht näher dargestellte Weise um eine Drehachse D drehbar gelagert . Um die Trommel 12 um die Drehachse D drehen zu können, umfasst die Vorrichtung 10 einen außerhalb des Hohlraums 18 angeordneten Trommelmotor 20 , der auf nicht näher gezeigte Weise mit der Trommel 12 zusammenwirkt .
Im Hohlraum 18 ist eine Förderschnecke 22 angeordnet , die ebenfalls auf nicht näher dargestellte Weise um die Drehachse D drehbar gelagert ist . Die Trommel 12 und die Förderschnecke 22 sind daher koaxial angeordnet . Die Förderschnecke 22 ist mit einem Förderschneckenmotor 24 um die Drehachse D drehbar, wobei auch hier die Art und Weise des Zusammenwirkens des Förderschneckenmotors 24 mit der Förderschnecke 22 nicht näher dargestellt ist . Der Förderschneckenmotor 24 ist außerhalb des Hohlraums 18 angeordnet .
Die Vorrichtung 10 weist ferner ein Zulaufrohr 26 auf , mit dem die Suspension in den Hohlraum 18 eingebracht werden kann . Weiterhin umfasst die Vorrichtung 10 einen Auslauf 28 für ein aus dem Substrat gewonnenes Zentrat und einen Ausgangsstutzen 30 für einen aus dem Substrat gewonnenen Feststof f . Während der Auslauf 28 im Bereich des zylindrischen Abschnitt 14 der Trommel 12 angeordnet ist , ist der Ausgangsstutzen 30 dem kegelstumpf förmigen Abschnitt 16 der Trommel 12 zugeordnet .
Der Auslauf 28 teilt sich außerhalb des Hohlraums 18 in einen ersten Auslaufabschnitt 32 und einen zweiten Auslaufabschnitt 34 auf . Während die überwiegende Menge des Zentrats durch den ersten Auslaufabschnitt 32 abläuft , fließt ein repräsentativer Teilstrom des Zentrats durch den zweiten Auslaufabschnitt 34 . Der zweite Auslaufabschnitt 34 weist einen Freistrahlabschnitt 36 auf , in welchem das Zentrat einen Freistrahl FS bildet . Im Freistrahlabschnitt 36 weist der zweite Auslaufabschnitt 34 keine Oberflächen auf , die mit dem Zentrat in Berührung kommen . Stromabwärts des Freistrahlabschnitts 36 umfasst der zweite Auslaufabschnitt 34 beispielsweise einen Trichter 38 , mit dem das Zentrat aufgefangen und in den ersten Auslaufabschnitt 32 zurückgeführt oder auf sonstige Weise entfernt werden kann (nicht dargestellt ) .
Im Freistrahlabschnitt 36 befindet sich eine Messeinrichtung 40 , mit welcher die Transmission T und/oder die Reflexion R des Zentrats im Freistrahlabschnitt 36 gemessen werden kann . Hierzu weist die Messeinrichtung 40 entweder eine erste Lichtquelle 421 und eine zweite Lichtquelle 422 sowie einen Lichtempfänger 44 ( Figur 1B ) , beispielsweise eine Photodiode , oder eine Lichtquelle 42 und einen ersten Lichtempfänger 441 und einen zweiten Lichtempfänger 442 ( siehe Figur IC ) auf . Der Strahlengang des Lichts ist in den Figuren 1B und IC dargestellt . Bezugnehmend auf die Figur 1B wird der Anteil des Lichts , der ausgehend von der Lichtquelle 421 den Freistrahl FS des Zentrats durchläuft und vom der Lichtquelle 421 gegenüberliegenden Lichtempfänger 44 empfangen wird, wird als Transmission T und die entsprechende Messung als Durchlichtmessung bezeichnet . Der Anteil des Lichts , der ausgehend von der Lichtquelle 422 vom Freistrahl FS reflektiert und vom auf derselben Seite des Freistrahls FS der Lichtquelle 422 angeordneten Lichtempfänger 44 empfangen wird, wird als Reflexion R und die entsprechende Messung als Auf lichtmessung bezeichnet . Um die Suspension in den Hohlraum 18 einbringen zu können, umfasst die Vorrichtung 10 eine Beschickungspumpe 46 . Darüber hinaus ist die Vorrichtung 10 mit einer Dosierpumpe 48 ausgestattet , mit welcher ein Flockungshil fsmittel , beispielsweise ein Polymer, in den Hohlraum 18 eingebracht werden kann .
Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung 10 eine Steuereinheit 50 , welche die von der Messeinrichtung 40 erzeugten Daten verarbeitet . Die Steuereinheit 50 ist mit einem Signalgeber 52 verbunden, der ein Hinweissignal beispielsweise in optischer oder akustischer Form generieren kann . Die Steuereinheit 50 ist ferner mit dem Trommelmotor 20 , dem Förderschneckenmotor 24 , der Beschickungspumpe 46 und der Dosierpumpe 48 verbunden .
Je nach Ergebnis der Datenverarbeitung kann die Steuereinheit 50 den Signalgeber 52 zum Generieren eines Hinweissignals veranlassen . Zudem kann die Steuereinheit 50 den Trommelmotor 20 und den Förderschneckenmotor 24 so ansteuern, dass eine erste Drehzahl der Trommel 12 bzw . eine zweite Drehzahl der Förderschnecke 22 geändert wird . Weiterhin kann die Steuereinheit 50 die Beschickungspumpe 46 und die Dosierpumpe 48 so ansteuern, dass die Flockungshil fsmittelmenge DP und/oder die Suspensionsmenge DS und folglich die Konzentration des Flockungshil fsmittels im Hohlraum 18 geändert wird .
Die Vorrichtung 10 wird auf folgende Weise betrieben : Die Suspension wird mittels der Beschickungspumpe 46 kontinuierlich in den Hohlraum 18 der Trommel 12 gepumpt . Die Trommel 12 dreht dabei mit der ersten Drehzahl , während die Förderschnecke 22 mit der zweiten Drehzahl dreht . Die erste Drehzahl bestimmt dabei die Größe der auf die Suspension wirkenden Zentrifugalbeschleunigung. Die zweite Drehzahl ist nicht gleich der ersten Drehzahl, so dass sich eine Differenzdrehzahl DD aus der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl ergibt. Aufgrund der unterschiedlichen Dichten der in der Suspension enthaltenen Stoffe setzen sich die Feststoffe an der Innenfläche der Trommelwand ab, während sich das flüssige Zentrat aufgrund der geringeren Dichte radial innerhalb der Feststoffe zur Drehachse D hin ansammelt. Infolgedessen wird eine Fest-Flüssigtrennung bewirkt. Die Feststoffe werden mit der Förderschnecke 22 zum Ausgangsstutzen 30 gefördert und dort aus der Trommel 12 entfernt. Das Zentrat wird über den Auslauf 28 aus der Trommel 12 entfernt.
Die Differenzdrehzahl DD bestimmt die Geschwindigkeit, mit der die Feststoffe aus der Trommel 12 gefördert werden und damit die Verweilzeit der Feststoffe in der Trommel 12. Je länger die Verweilzeit, desto geringer der Wassergehalt in der Feststoffphase. Das Förderdrehmoment DM der Förderschnecke 22 ist analog zur Feststoff füllung der Trommel 12 und kann mit der Differenzdrehzahl DD automatisch angepasst werden. Die minimale Differenzdrehzahl DD wird durch ein maximal zulässiges Förderdrehmoment DMmax begrenzt. Außerdem muss die Förderschnecke 22 mindestens so viele Feststoffe aus der Trommel 12 entfernen wie der Trommel 12 zugeführt werden, sonst gelangt der überschüssige Anteil der Feststoffe in das Zentrat .
Häufig ist eine effektive Fest-Flüssigtrennung nur möglich, wenn der Suspension Flockungshilfsmittel zugegeben werden. Die Flockungshilfsmittel haben einen Einfluss auf die Flockengröße und dadurch auf die Absetzgeschwindigkeit und das Absetzverhalten der Feststoffe im Zentrifugalfeld. Ist die Absetzgeschwindigkeit zu gering, können sich die Feststof fe innerhalb der kurzen Verweil zeit der Flüssigphase in der Trommel 12 nicht an der Innenfläche der Trommelwand absetzen und werden teilweise mit dem Zentrat ausgetragen . Außerdem beeinflussen die Flockungshil fsmittel die Verdichtung der Feststof fe an der Trommelwand und beeinflussen somit auch das Drehmoment der Förderschnecke 22 und den Trockensubstanzgehalt des ausgetragenen Feststof fs . Die Zugabe des Flockungshil fsmittels erfolgt mit der Dosierpumpe 48 .
Um die Vorrichtung 10 möglichst optimal betreiben zu können, müssen die Parameter Di f ferenzdrehzahl DD und Flockungshil fsmittelmenge DP so eingestellt werden, dass ein möglichst hoher Trockensubstanzgehalt in der Feststof fphase und ein möglichst geringer Trockensubstanzgehalt in der Flüssigphase bei gleichzeitig wirtschaftlichem Einsatz der Flockungshil fsmittel während der gesamten, kontinuierlich durchgeführten Fest-Flüssigtrennung erreicht wird . Hierzu werden die von der Messeinrichtung 40 am Freistrahl FS des Zentrats bestimmte Transmission T und die Reflexion R auf folgende Weise ausgewertet :
In Figur 2A ist die Transmission T des Zentrats schematisch als Funktion der Flockungshil fsmittelmenge DP aufgetragen . Mit zunehmender Flockungshil fsmittelmenge DP steigt die Transmission T aufgrund des sinkenden Feststof f gehalts bis zu einem relativen Maximum Tmax an . Im relativen Maximum der Transmission T hat das Zentrat den relativ geringsten Feststof f gehalt . Wird mehr Flockungshil fsmittel zugegeben, sinkt die Transmission T wieder ab . Der erneute Abfall der Transmission T ist auf eine Eintrübung des Zentrats durch überschüssiges Flockungshil fsmittel und die bei einer Überdosierung des Flockungshil fsmittels vermehrt auftretende Blasenbildung im Zentrat durch oberflächenaktive Substanzen in den Flockungshil fsmitteln, insbesondere bei Polymeren, zurückzuführen . Die Flockungshil fsmittelmenge DP, die bei Tmax zugegeben wird, stellt die wirtschaftlich günstigste Flockungshil fsmittelmenge DPopt mit dem minimal erreichbaren Feststof f gehalt im Zentrat dar .
Wird die Vorrichtung 10 mit einer konstanten Flockungshil fsmittelmenge DP und einem konstanten Suspensionsvolumenstrom betrieben und ändert sich mit der Zeit t die Zusammensetzung der zulaufenden Suspension, was bei Klärschlamm eher die Regel als die Ausnahme ist , ändert sich auch die benötigte Flockungshil fsmittelmenge DP, um die Vorrichtung 10 optimal im oben beschriebenen Sinne betreiben zu können . Allerdings kann aus einer daraus folgenden Änderung der Transmission T die Ursache der Änderung nicht eindeutig bestimmt werden . Ein Absinken der Transmission T bedeutet entweder einen Anstieg des Feststof f gehalts oder einen Anstieg der Überdosierung des Flockungshil fsmittels . Ein Anstieg der Transmission T bedeutet entweder ein Absinken des Feststof fgehalts oder ein Absinken der Überdosierung des Flockungshil fsmittels .
In Figur 2B ist die Reflexion R am Freistrahl FS des Zentrats schematisch als Funktion der Flockungshil fsmittelmenge DP aufgetragen . Die am Freistrahl FS des Filtrats gemessene Reflexion R weist im Gegensatz zur Transmission T einen monoton steigenden Verlauf als Funktion der Flockungshil fsmittelmenge DP auf . Bis zur optimalen Flockungshil fsmittelmenge DPopt steigt die Reflexion R an, da der Freistrahl FS des Zentrats aufgrund des abnehmenden Feststof f gehalts immer heller wird . Oberhalb der optimalen Flockungshil fsmittelmenge DPopt steigt die Reflexion R weiter an . Das begründet sich in der zunehmend milchig weißen Färbung des Zentrats durch überschüssiges Flockungshil fsmittel und die damit verbundene vermehrt auftretende Blasenbildung und der Reflexion R des Lichts an diesen Blasen .
Wird die Vorrichtung 10 mit einer konstanten Flockungshil fsmittelmenge DB und einem konstanten Suspensionsvolumenstrom betrieben und ändert sich die Zusammensetzung des zulaufenden Substrats mit der Zeit t und damit auch die benötigte Flockungshil fsmittelmenge DR, kann aus einer daraus folgenden Änderung der Reflexion R die Ursache der Änderung nicht eindeutig bestimmt werden . Ein Äbsinken der Reflexion R bedeutet entweder einen Anstieg des Feststof f gehalts oder eine Abnahme der Überdosierung des Flockungshil fsmittels . Ein Anstieg der Reflexion R bedeutet entweder ein Absinken des Feststof f gehalts oder eine Zunahme der Überdosierung des Flockungshil fsmittels .
Erfindungsgemäß ist es möglich, sowohl die Funktionen der Transmission T als auch der Reflexion R aus zuwerten . Infolgedessen kann eindeutig die Ursache der Änderungen beider Werte während des gesamten kontinuierlichen Betriebs bestimmt werden, was in Bezug auf die Figuren 3A bis 3D näher erläutert wird .
Wird die Vorrichtung 10 mit einer konstanten Flockungshil fsmittelmenge DP und einem konstanten Suspensionsvolumenstrom betrieben und ändert sich die Zusammensetzung des zulaufenden Substrats mit der Zeit t und damit auch die benötigte Flockungshil fsmittelmenge DP, um die Vorrichtung 10 optimal zu betreiben, kann aus einer daraus folgenden Änderung der Transmission T und der Reflexion R die Ursache der Änderung eindeutig bestimmt werden : a) Steigen die Transmission T und die Reflexion R mit der Zeit t, sinkt die Feststoff konzentration im Zentrat (Figur 3A) . Mit anderen Worten nimmt die Unterdosierung des Flockungshilfsmittels ab. b) Sinken die Transmission T und die Reflexion R mit der Zeit t, steigt die Feststoff konzentration im Zentrat (Figur 3B) .
Mit anderen Worten nimmt die Unterdosierung des Flockungshilfsmittels zu. c) Steigt die Reflexion R und sinkt die Transmission T mit der Zeit t, nimmt die Überdosierung des Flockungshilfsmittels zu (Figur 3C) . d) Steigt die Transmission T und sinkt die Reflexion R mit der Zeit t, nimmt die Überdosierung des Flockungshilfsmittels ab (Figur 3D) .
Die Auswertung einer Transmissions- und Reflexionsmessung am repräsentativen Freistrahl FS ist nicht nur dazu geeignet, die momentan optimale Flockungshilfsmittelmenge DPopt aufzufinden, sondern auch dazu geeignet die optimale Flockungshilfsmittelmenge DPopt während des laufenden Betriebs bei Änderung der Zusammensetzung des Substrats nachzuführen. Das Auffinden der optimalen Flockungshilfsmittelmenge DPopt erfolgt bevorzugt auf der Basis von relativen Änderungen der erfassten Messwerte und ist somit unabhängig von willkürlich vorgegebenen absoluten Sollwerten, wie es bei einer Regelung notwendig wäre.
Ausgehend von einer eingestellten Startdifferenzdrehzahl und einer eingestellten Startf lockungshilf smittelmenge wird in einem ersten Schritt mithil fe der obigen Rückschlüsse aus den Änderungen der Messwerte für die Transmission T und für die Reflexion R eine optimale Flockungshil fsmittelmenge DPopt gesucht und eingestellt .
In einem zweiten Schritt des Verfahrens wird ausgehend von einer eingestellten Startdi f ferenzdrehzahl und der im ersten Schritt auf gefundenen optimierten Flockungshil fsmittelmenge DPopt die minimal mögliche und damit optimale Di f ferenzdrehzahl DDopt gesucht und eingestellt , mit den Randbedingungen : a ) Der Feststof f gehalt im Zentrat steigt nicht oder nur innerhalb vorgebbarer Toleranzen an ( Figur 4A) und/oder b ) das maximal zulässige Förderdrehmoment DMmax der Förderschnecke 22 wird nicht überschritten ( Figur 4B ) .
Die beiden Schritte der Optimierung können mittels heuristischer Optimierungsverfahren durchgeführt werden . Die Optimierungsverfahren werden mittels geeigneter Abbruchkriterien beendet .
In einer einfachsten Variante kann ein Hinweissignal im Falle einer Unterdosierung generiert werden, wenn sich Änderungen gemäß Figur 3B einstellen und vorgebbare Toleranzgrenzen Überoder unterschritten werden . Alternativ kann ein Hinweissignal für eine Überdosierung generiert werden, wenn sich Änderungen gemäß Figur 30 einstellen und vorgebbare Toleranzgrenzen Überoder unterschritten werden .
Bei einer weiteren Variante kann auf die Betriebsparameter Flockungshil fsmittelmenge DP und/oder Di f ferenzdrehzahl DD korrigierend eingegri f fen werden . Stellen sich Änderungen gemäß Figur 3B ein und werden vorgebbare Toleranzgrenzen unterschritten, werden die Flockungshil fsmittelmenge DP und/oder die Di f ferenzdrehzahl DD solange erhöht , bis die Messwerte wieder oberhalb der Toleranzgrenze liegen . Danach werden die Verfahren zur Optimierung der Flockungshil fsmittelmenge DP und/oder der Di f ferenzdrehzahl DD angestoßen . Stellen sich Änderungen nach Figur 3C ein und werden vorgebbare Toleranzgrenzen über- oder unterschritten, wird die Flockungshil fsmittelmenge DP in einem ersten Schritt reduziert und eine optimale Flockungshil fsmittelmenge DPopt gesucht und eingestellt . Das Verfahren der Optimierung wird abgebrochen, wenn die Messwerte innerhalb einer vorgebbaren Zeit t die Toleranzgrenzen weiterhin über- oder unterschreiten .
Bezugs zeichenliste
10 Vorrichtung
12 Trommel
14 zylindrischer Abschnitt
16 kegelstumpf förmiger Abschnitt
18 Hohlraum
20 Trommelmotor
22 Förderschnecke
24 Förderschneckenmotor
26 Zulaufrohr
28 Auslauf
30 Ausgangsstutzen
32 erster Auslaufabschnitt
34 zweiter Aus laufabschnitt
36 Freistrahlabschnitt
38 Trichter
40 Messeinrichtung
42 Lichtquelle
421 erste Lichtquelle
422 zweite Lichtquelle
44 Lichtempfänger
441 erster Lichtempfänger
442 zweiter Lichtempfänger
46 Beschickungspumpe
48 Dosierpumpe
50 Steuereinheit
52 Signalgeber
D Drehachse DD Di f ferenzdrehzahl
DM Förderdrehmoment
DP Flockungsmittelmenge
DS Suspensionsmenge FS Freistrahl t Zeit
T Transmission
R Reflexion

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (10) zum kontinuierlichen Trennen fließfähiger Stoffe unterschiedlicher Dichte einer Suspension, umfassend eine um eine Drehachse (D) drehbar gelagerte Trommel (12) , welche mit einem Trommelmotor (20) um die Drehachse (D) drehbar ist und welche einen Hohlraum (18) umschließt, eine um die Drehachse (D) drehbar gelagerte und zumindest teilweise im Hohlraum (18) angeordnete Förderschnecke (22) , welche mit einem Förderschneckenmotor (24) um die Drehachse (D) drehbar ist, ein Zulaufrohr (26) zum Zuführen der Suspension in den Hohlraum (18) , wobei o die Trommel (12) einen Auslauf (28) für die Abfuhr eines aus der Suspension gewonnenen Zentrats aus dem Hohlraum (18) aufweist, und o der Auslauf (28) einen Freistrahlabschnitt (36) aufweist, in welchem das Zentrat einen Freistrahl (FS) bildet, und eine Messeinrichtung (40) , mit welcher die Transmission (T) und/oder die Reflexion (R) des Zentrats im Freistrahl (FS) berührungslos bestimmbar sind.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Auslauf (28) in einen ersten Auslaufabschnitt (32) und in einen zweiten Auslaufabschnitt (34) aufteilt und der Freistrahlabschnitt (36) im zweiten Auslaufabschnitt (34) angeordnet ist.
3. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (40) - mindestens zwei Lichtquellen (421,422) und mindestens einen Lichtempfänger (44) , oder
- mindestens eine Lichtquelle (42) und mindestens zwei Lichtempfänger (441,442) aufweist. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (40) zumindest einen Signalgeber (52) aufweist, welcher ein Hinweissignal ausgibt, wenn die Änderung der bestimmten Transmission (T) und/oder der bestimmten Reflexion (R) einen bestimmten Wert über- oder unterschreitet. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (40) mit einer Steuereinheit (50) zusammenwirkt, mit welcher der Trommelmotor (20) und/oder der Förderschneckenmotor (24) in Abhängigkeit der Änderung der bestimmten Transmission (T) und/oder der bestimmten Reflexion (R) ansteuerbar sind. Vorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10)
- eine Beschickungspumpe (46) zum Fördern der Suspension in den Hohlraum (18) durch das Zulaufrohr (26) , und
- eine Dosierpumpe (48) zum Fördern eines Flockungshilfsmittels in den Hohlraum (18) umfasst, wobei
- die Beschickungspumpe (46) und/oder die Dosierpumpe
(48) mit der Steuereinheit (50) in Abhängigkeit von der bestimmten Transmission (T) und/oder der bestimmten Reflexion (R) ansteuerbar sind. Verfahren zum kontinuierlichen Trennen fließfähiger Stoffe unterschiedlicher Dichte einer Suspension mit einer Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend die folgenden Schritte:
- Zuführen der Suspension in den Hohlraum (18) durch das Zulaufrohr (26) ,
- Drehen der Trommel (12) um die Drehachse (D) mittels des Trommelmotors (20) ,
- Drehen der Förderschnecke (22) um die Drehachse (D) mittels des Förderschneckenmotors (24) ,
- Abführen des aus der Suspension gewonnenen Zentrats aus dem Hohlraum (18) durch den Auslauf (28) , wobei das Zentrat im Freistrahlabschnitt (36) einen Freistrahl (FS) bildet, und
- Berührungsloses Bestimmen der Transmission (T) des Zentrats und/oder der Reflexion (R) mittels der Messeinrichtung (40) im Freistrahlabschnitt (36) . Verfahren nach Anspruch 7, umfassend folgende Schritte:
- Drehen der Trommel (12) um die Drehachse (D) mittels des Trommelmotors mit einer ersten Drehzahl,
- Drehen der Förderschnecke (22) um die Drehachse (D) mittels des Förderschneckenmotors (24) mit einer zweiten Drehzahl,
- Ändern der Differenzdrehzahl (DD) mittels der Steuereinheit (50) in Abhängigkeit der Änderung der bestimmten Transmission (T) und/oder der bestimmten Reflexion (R) . Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, umfassend folgende Schritte:
- Fördern einer Flockungshilfsmittelmenge (DR) in den Hohlraum (18) mit der Dosierpumpe (48) ,
- Ändern der Flockungshilfsmittelmenge (DP) durch Ansteuern der Dosierpumpe (48) mittels der Steuereinheit (50) in Abhängigkeit der Änderung der bestimmten Transmission (T) und/oder der bestimmten Reflexion (R) . erfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, umfassend folgende Schritte:
- Fördern einer Suspension in den Hohlraum (18) mit der Beschickungspumpe (46) ,
- Ändern der Suspensionsmenge durch Ansteuern der Beschickungspumpe (46) mittels der Steuereinheit (50) in Abhängigkeit der Änderung der bestimmten Transmission (T) und/oder der bestimmten Reflexion (R) . erfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, umfassend zumindest einen der folgenden Schritte:
- Detektieren einer Abnahme der Unterdosierung im Zentrat bei einem relativen Anstieg der Transmission (T) und der Reflexion (R) , oder
- Detektieren einer Zunahme der Unterdosierung im Zentrat bei einem relativen Abfall der Transmission (T) und der Reflexion (R) , oder
- Detektieren einer Zunahme der Überdosierung des Flockungshilfsmittels bei einem relativen Abfall der Transmission (T) und einem relativen Anstieg der Reflexion (R) , oder
- Detektieren einer Abnahme der Überdosierung des Flockungshilfsmittels bei einem relativen Anstieg der Transmission (T) und einem relativen Abfall der Reflexion (R) . erfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, umfassend folgende Schritte:
- Minimierung der Differenzdrehzahl (DD) , bis o der Feststoff gehalt im Zentrat nicht oder nur innerhalb vorgebbarer Grenzen ansteigt und/oder o das maximal zulässig Förderdrehmoment DMmax der Förderschnecke (22) nicht überschritten wird. Verfahren nach Anspruch 7 bis 12, umfassend zumindest einen der folgenden Schritte:
- Optimieren der Flockungshilfsmittelmenge (DP) unter Verwendung der relativen Änderung der Transmission (T) und/oder der relativen Änderung der Reflexion (R) , und/ oder
- Optimieren der Differenzdrehzahl (DD) unter Verwendung der relativen Änderung der Transmission (T) und/oder der relativen Änderung der Reflexion (R) .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023208435A1 (de) * 2022-04-27 2023-11-02 Johannes Biegel Vorrichtung und verfahren zum eindicken einer suspension, welche fliessfähige stoffe unterschiedlicher dichte aufweist

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3309956A (en) 1962-07-05 1967-03-21 Hach Chemical Co Extended range turbidimeter
DE3904151A1 (de) * 1989-02-11 1990-08-16 Heckmann Wolfgang Zentrifuge
DE3832901C2 (de) 1987-10-02 1992-09-17 Hitachi, Ltd., Tokio/Tokyo, Jp
US5400137A (en) 1993-08-11 1995-03-21 Texaco Inc. Photometric means for monitoring solids and fluorescent material in waste water using a stabilized pool water sampler
US5489977A (en) 1993-08-11 1996-02-06 Texaco Inc. Photomeric means for monitoring solids and fluorescent material in waste water using a falling stream water sampler
DE69129937T2 (de) 1990-03-06 1998-12-10 Alfa Laval Separation, Inc., Warminster, Pa. Trübungsmessung
EP0775907B1 (de) 1995-11-24 2002-12-04 Dr. Sigrist AG Vorrichtung und Verfahren zur Trübungsmessung in einer Flüssigkeitssäule
EP1241464B1 (de) 2001-03-17 2007-08-29 Wrc Plc Kontaktloser optischer Monitor
DE102005054504B4 (de) 2005-11-16 2008-04-10 Bernhard Giersberg Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Flockungshilfsmittelzugabe
DE102006050921B3 (de) 2006-10-28 2008-06-26 Bernhard Giersberg Verfahren und Vorrichtung zur Klärschlammkonditionierung
DE102010047046A1 (de) 2010-09-30 2012-04-05 Alfred Satzinger Verfahren zur Regelung der Chemikalien- bzw. Hilfstoffzufuhr bei der Fest-/Flüssigtrennung von Suspensionen mitteln Einsatzes eines optischen Systems der Schlierenfotografie zur Bestimmung des Restgehalts der Chemikalien bzw. Hilfsstoffe im Zentrat bzw. Filtrat, im weiteren, STREAK CONTROL PROCESS, SCP genannt
DE102015105988B3 (de) 2015-04-20 2016-05-25 Hiller Gmbh Vorrichtung zum kontinuierlichen Trennen fließfähiger Stoffe unterschiedlicher Dichte in einer Zentrifuge

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3309956A (en) 1962-07-05 1967-03-21 Hach Chemical Co Extended range turbidimeter
DE3832901C2 (de) 1987-10-02 1992-09-17 Hitachi, Ltd., Tokio/Tokyo, Jp
DE3904151A1 (de) * 1989-02-11 1990-08-16 Heckmann Wolfgang Zentrifuge
DE69129937T2 (de) 1990-03-06 1998-12-10 Alfa Laval Separation, Inc., Warminster, Pa. Trübungsmessung
US5400137A (en) 1993-08-11 1995-03-21 Texaco Inc. Photometric means for monitoring solids and fluorescent material in waste water using a stabilized pool water sampler
US5489977A (en) 1993-08-11 1996-02-06 Texaco Inc. Photomeric means for monitoring solids and fluorescent material in waste water using a falling stream water sampler
EP0775907B1 (de) 1995-11-24 2002-12-04 Dr. Sigrist AG Vorrichtung und Verfahren zur Trübungsmessung in einer Flüssigkeitssäule
EP1241464B1 (de) 2001-03-17 2007-08-29 Wrc Plc Kontaktloser optischer Monitor
DE102005054504B4 (de) 2005-11-16 2008-04-10 Bernhard Giersberg Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Flockungshilfsmittelzugabe
DE102006050921B3 (de) 2006-10-28 2008-06-26 Bernhard Giersberg Verfahren und Vorrichtung zur Klärschlammkonditionierung
DE102010047046A1 (de) 2010-09-30 2012-04-05 Alfred Satzinger Verfahren zur Regelung der Chemikalien- bzw. Hilfstoffzufuhr bei der Fest-/Flüssigtrennung von Suspensionen mitteln Einsatzes eines optischen Systems der Schlierenfotografie zur Bestimmung des Restgehalts der Chemikalien bzw. Hilfsstoffe im Zentrat bzw. Filtrat, im weiteren, STREAK CONTROL PROCESS, SCP genannt
DE102015105988B3 (de) 2015-04-20 2016-05-25 Hiller Gmbh Vorrichtung zum kontinuierlichen Trennen fließfähiger Stoffe unterschiedlicher Dichte in einer Zentrifuge

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023208435A1 (de) * 2022-04-27 2023-11-02 Johannes Biegel Vorrichtung und verfahren zum eindicken einer suspension, welche fliessfähige stoffe unterschiedlicher dichte aufweist

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