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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Feinstpartikeln aus Abwasserströmen bei der Aufbereitung mineralischer Stoffe mittels Zentrifugalabscheidern gemäß Anspruch 1.
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Aus der
US 7 514 011 B2 ist ein System zur Abtrennung von Feststoffen aus einem Flüssigkeitsstrom bekannt. Das System umfasst eine erste Abscheidevorrichtung, die an einem Behälter fixiert ist. Der Behälter umfasst eine Absetzkammer und ein Prallplattenmodul, wobei die Absetzkammer die Flüssigkeit aus der ersten Abscheidevorrichtung aufnimmt. Die Abscheidevorrichtung umfasst einen Linearrüttler. Eine weitere Abscheidevorrichtung wirkt mit einer Kombination eines Zyklonabscheiders und einem weiteren Linearrüttler zusammen.
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Bei der transportablen Vorrichtung zum Trennen und Gewinnen von feinen Partikeln gemäß
US 2017/151573 A1 ist ein Eingangszyklonabscheider vorhanden, der an einem transportablen Rahmen angebracht ist. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung eine Siebeinrichtung, welche größere Partikel aus dem Unterlaufstrom des Zyklons entfernt.
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Die
US 2019/351429 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Waschen und Sortieren von Sand oder sandhaltigen Materialien, umfassend ein erstes Vibrationssieb mit einem Deckel, das zur Aufnahme eines Aufgabematerials vorgesehen ist. Überkornmaterial läuft über das Deck eines ersten Rüttelsiebes, um gesammelt zu werden. Unterkornmaterial und Wasser werden in einem Pumpensumpf gesammelt und gelangen dann in einen Hydrozyklon. Ein weiteres Schwingsieb steht mit dem Unterlauf des Zyklons in Verbindung, wobei der Überlauf in einen Absetztank gelangt. Ein Wasserspeicher nimmt das aus dem Absetztank überlaufende Wasser auf, während Schlammreste gesammelt und am Boden des Tanks entfernt werden. Vorgesehene Schwingsiebe dienen dem Waschen und Reinigen des Sandmaterials.
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Aus dem Stand der Technik ist es also bekannt, sandhaltige Materialien zu reinigen und zu fraktionieren. Abwässer gelangen in üblicher Weise in einen Eindicker oder werden in einen Absetzteich geführt. Insbesondere dann, wenn aus verschiedenen, insbesondere Umweltgründen, keine Flockungshilfsmittel eingesetzt werden dürfen, besteht die Gefahr, dass Absetzteiche sehr schnell verschlammen.
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Aus diesem Grunde soll möglichst viel an feinen Sand-, Schluff- und Tonpartikeln aus einem Abwasserstrom, zum Beispiel eines Betriebes zur Aufbereitung mineralischer Stoffe entfernt werden.
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Insofern ist es auch bekannt, in dem Abwasserstrom eine Zyklonstufe mit einem Trennschnitt d50 bezogen auf Partikel mit einer Dichte von 2650 kg/m3 von ca. 40 µm vorzusehen. Hier gelangen Zyklone mit einem Durchmesser zwischen 150 mm und 300 mm zum Einsatz.
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Der Trennschnitt d50 wird definiert als Korngröße, welche mit einer Wahrscheinlichkeit von 50 % sowohl in den Unterlauf als auch in den Überlauf eines Abscheiders gelangen kann. Partikel, die feiner als der angegebene Trennschnitt sind, gelangen hauptsächlich in den Überlauf. Gröbere Partikel als der angegebene Trennschnitt gelangen überwiegend in den Unterlauf.
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Es verbleibt jedoch gemäß dem Stand der Technik das Problem von Feinstanteilen, das heißt Anteilen mit Korngrößen ≥ 8 bis ca. 10 µm. Bisher ist es nicht in zufriedenstellender Weise mit herkömmlichen Mitteln gelungen, auch derartige Feinstanteile aus einem Abwasserstrom bzw. einer Suspension herauszulösen und einzudicken bzw. zu entwässern.
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Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes Verfahren zur Entfernung von Feinstpartikeln aus Abwasserströmen bei der Aufbereitung mineralischer Stoffe mittels Zentrifugalabscheidern anzugeben, welches den technischen Anforderungen genügt und das mit einem überschaubaren technisch-technologischen Aufwand umgesetzt werden kann.
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Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch ein Verfahren gemäß Definition nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Entfernung von Feinstpartikeln aus Abwasserströmen bei der Aufbereitung mineralischer Stoffe greift zunächst auf an sich bekannte Zentrifugalabscheider in Verbindung mit einem Linearschwinger zurück.
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Verfahrensseitig erfolgt zunächst das Sammeln bzw. Aufgeben des zu behandelnden Abwassers, enthaltend Feinstpartikel von im Wesentlichen < 250 µm Korngröße in einem ersten Pumpensumpfbehälter.
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Der Inhalt aus dem ersten Behälter wird dann zu einem ersten Zentrifugalabscheider zur Klassierung mit einem Trennschnitt d50 von im Wesentlichen 8 - 10 µm Korngröße gefördert.
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Das Unterlaufprodukt aus dem ersten Zentrifugalabscheider wird in einen zweiten Pumpensumpfbehälter überführt.
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Das Überlaufprodukt aus dem ersten Zentrifugalabscheider gelangt auf einen an sich bekannten Eindicker oder wird in einen Absetzteich gegeben.
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Der Inhalt aus dem zweiten Behälter wird zu einem zweiten Zentrifugalabscheider zur Eindickung gefördert, wobei das Unterlaufprodukt auf einen Linearschwinger zur Vervollkommnung der Eindickung mittels Restentwässung gelangt.
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Das Überlaufprodukt des zweiten Zentrifugalabscheiders wird in den ersten Behälter rückgeführt.
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Darüber hinaus erfolgt ein Einleiten des Linearschwingerdurchlaufes in den zweiten Behälter.
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In Weiterbildung der Erfindung wird ein Teilstrom des Überlaufes des zweiten Zentrifugalabscheiders zur Regelung des Pumpensumpfes in den zweiten Behälter geführt.
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Ebenfalls weiterbildend und optional kann ein Teilstrom des Überlaufes des ersten Zentrifugalabscheiders zur Regelung des Pumpensumpfes in den ersten Behälter geführt werden.
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Ein Trockenlaufen der zum betreffenden Zentrifugalabscheider gehörigen Pumpe wird hierdurch sicher vermieden.
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Der eingesetzte Linearschwinger verfügt über Spaltsiebe und elektromotorische Antriebe zur Unwucht-Schwingungserzeugung, wobei erfindungsgemäß die Unwuchtfrequenz optional eingestellt bzw. geregelt werden kann, um die Verweilzeit der Partikel auf dem Linearschwinger zu optimieren, damit eine ausreichende Möglichkeit der Wasserabgabe besteht.
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Das am Linearschwinger erhaltene Produkt ist also eine Feinsandfraktion mit einer Korngröße ≥ 8 µm, welche bedarfsweise einer weiteren Entwässerung unterzogen werden kann.
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Die Erfindung soll nachstehend anhand einer Figur, welche ein Anlagenschema repräsentiert, näher erläutert werden.
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Der Feinstpartikel enthaltende Abwasserstrom, zum Beispiel eines Betriebes zur Aufbereitung mineralischer Stoffe, gelangt in einen ersten Behälter B01. Das Abwasser weist diesbezüglich Partikel mit einer Korngröße von ≤ 250 µm auf.
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Über eine Pumpe P01, die am Pumpensumpf des Behälters B01 angeschlossen ist, gelangt das Abwasser in einen ersten Zentrifugalabscheider F01.
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Der Überlauf des ersten Zentrifugalabscheiders F01, der einen Anteil von Partikeln enthält, gelangt zu einem Absetzteich oder Eindicker.
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Ein Teilstrom kann zur Pumpensumpfregulierung verwendet werden.
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Die entsprechende Regeleinheit mit Schwimmer und Ventil ist mit RE1 im Schema gekennzeichnet.
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Der Unterlauf des ersten Zentrifugalabscheiders F01 gelangt in einen zweiten Behälter B02 mit entsprechendem Pumpensumpf und angeschlossener Pumpe P02.
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Mittels der Pumpe P02 wird der zweite Zentrifugalabscheider F02 beschickt.
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Mit Hilfe des zweiten Zentrifugalabscheiders F02 erfolgt ein weiteres Eindicken des aufgegebenen Materials.
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Der Unterlauf des zweiten Zentrifugalabscheiders F02 wird auf den Linearschwinger F03 aufgegeben.
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Der Linearschwinger F03 kann mit einer Frequenzumrichtersteuerung versehen sein, um das Schwingungsverhalten des hier realisierten Spaltsiebes zu optimieren.
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Der Überlauf der zweiten Zentrifugalabscheiderstufe F02, der noch Feinstanteil unter dem Schnitt d50 enthält, würden dem ersten Behälter P01 zurückgeführt, und zwar ähnlich dem Prinzip einer Gegenstromwäsche.
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Ein Teilstrom des Überlaufes wird wiederum dazu verwendet, das Niveau des vorgeschalteten Pumpensumpfes im Behälter B02 mittels der Regeleinheit RE2 zu regeln.
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In den zweiten Behälter B02 gelangt auch der gesamte Siebdurchschlag des Linearschwingers F03 zurück, um die Stufe mit dem zweiten Zentrifugalabscheider F02 erneut durchlaufen zu können.
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Das Ausgangsprodukt der Aufbereitung stellt eine Feinsandfraktion von > 8 µm Korngröße dar und kann zum Beispiel mittels eines Förderbandes abtransportiert oder auch bei Notwendigkeit entweder statisch oder maschinell weiter entwässert werden. Zur Entwässerung sind hierzu Aggregate wie Bandfilter oder Planfilter geeignet.
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Es liegt also gemäß dem Ausführungsbeispiel aufgrund des sehr hohen Feinstanteils im Abwasserstrom der Trennschnitt wesentlich tiefer als beim Stand der Technik. Insofern wird der Abwasserstrom zunächst mit 50 mm-Zentrifugalabscheidern klassiert, um so einen Trennschnitt d50 von ca. 8 - 10 µm Korngröße zu erzielen. Danach wird der Unterlauf, das heißt die Feinstsandfraktion, mit einer weiteren Zentrifugalabscheiderstufe eingedickt, um dann letztendlich mit Hilfe eines Linearschwingers entwässert werden zu können. Dabei hat sich in überraschenderweise gezeigt, dass eine Entwässerung einer derartig feinen Fraktion mit einem Linearschwinger bzw. einer diesbezüglichen Siebanordnung möglich ist.
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Die am Unterlauf des zweiten Zentrifugalabscheiders F02 bereitstehende Masse ist soweit eingedickt, dass eine ausreichende Verweildauer auf dem Linearschwinger gegeben ist, insbesondere dann, wenn eine Steuerung der Unwucht-Schwingungserzeugung bezogen auf die Eigenschaften des zu trocknenden Materials angepasst vorgenommen wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann also in sinnvoller Weise bekannte Anlagen zum Behandeln von partikelhaltigen Abwässern ergänzen, und die ansonsten auftretende Verschlammung von Absetzteichen verhindern helfen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7514011 B2 [0002]
- US 2017151573 A1 [0003]
- US 2019351429 A1 [0004]