DE2161310A1

DE2161310A1 - Verfahren und Vorrichtung zum wenigstens teilweisen Abscheiden in einer Flüssigkeit verteilter Feststoffkörner, Flüssigkeitströpfchen oder Gasbläschen von dieser Flüssigkeit mit Hilfe der Schwerkraft

Info

Publication number: DE2161310A1
Application number: DE19712161310
Authority: DE
Inventors: Theodor Dr. Wien. P Eder
Original assignee: Aspanger Kaolin- Und Steinwerke Ag, Wien
Priority date: 1970-12-15
Filing date: 1971-12-10
Publication date: 1972-06-29
Also published as: GB1334615A; FR2118609A5; CH553596A; AU3676871A; AT303071B; US3813851A; DE2161310B2; DE2161310C3; ZA718172B; CA974892A; AU462957B2

Description

Patentanwalt

DIPL.-ING. B. SCHMID 7 Stuttgart 1, Falbmhannmttr. 17

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Aspanger Kaolin- und Steinwerke Aktiengesellschaft in Wien (Österreich)

Verfahren und Vorrichtung zum wenigstens teilweisen Abscheiden in einer Flüssigkeit verteilter Feststoff körner, Flüssigkeitströpfchen oder Gasbläschen von dieser Flüssigkeit mit Hilfe der Schwerkraft

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum wenigstens teilweisen Abscheiden in einer Flüssigkeit verteilter Feststoffteilchen, Flüssigkeitströpfchen oder Gasbläschen von dieser Flüssigkeit mit Hilfe der Schwerkraft, bei welchem das solche Bestandteile enthaltende Rohgemisch in wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Stufen getrennt wird, von denen jede eine Anzahl parallel geschalteter, untereinander im wesentlichen gleich gestalteter Sch'eideräume aufweist, aus welchen das an geneigten Begrenzungsflächen aufgefangene, längs dieser

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Flächen wandernde Gut an einer Stelle und die Flüssigkeit an einer anderen Stelle entnommen werden, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es sind Aufstromklassiergeräte bekannt, in denen ein aufwärts gerichteter Flüssigkeitsstrom aufrecht erhalten, in diesen nach seiner Korngröße zu trennendes Korngut eingetragen wird und aus dem Korn-Flüssigkeitsgemische (Fraktionen) entnommen werden, deren Feststoffanteil aus Körnern mit Durchmessern besteht, die innerhalb eines Intervalles der ursprünglichen Kornverteilung liegen.

Der Flüssigkeitsgehalt der Fraktionen ist beträchtlich, so daß anschließend und außerhalb der Klassiergeräte ein Abscheiden von Flüssigkeit, z.B. in Absetzbecken od. dgl. notwendig ist. In derartigen Klassiergeräten (Siehe z,B. die F. PS. Nr. 1 205 899) wird der gesamte Flüssigkeitsstrom entweder mehrmals abgelenkt oder in Teilströme aufgespalten und das zwischen zwei Ablenkstellen bzw. längs Abschnitten jedes Teilstromes an eine Auffangfläche gelangte Korngut in den Strom bzw. einen Teilstrom wieder eingespeist, wobei dafür gesorgt werden muß, daß es von der Flüssigkeit erneut ausgewaschen und daher möglichst fein verteilt wird. Aus diesem Grunde kreuzen die Wege der an der Einspeisestelle absinkenden Körner den Flüssigkeitsstrom bzw. Teil-

" strom,

Die dauernde Aufrechterhaltung einer aufwärts verlaufenden Flüssigkeitsströmung, deren Geschwindigkeit wegen ihres bestimmenden Einflusses auf die Kqrnscheiden genau festgelegt sein muß, und die Verteilung des Korngutes über den Strömungsquerschnitt sind charakteristisch für die Wirkungsweise von Klassiergeräten. Dort ist auch der Konzentration des körnigen Feststoffes in der Flüssigkeit eine Grenze gesetzt, denn der Trennmechanismus beruht auf

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der Einwirkung der Strömung auf die einzelnen Körner, die sich demnach nicht gegenseitig behindern dürfen. Die Einhaltung dieser Bedingungen ist aber bei jedem Trennverfahren und bei jeder Trennvorrichtung schädlich, die auf eine möglichst weitgehende Separatinn zwischen verteilten Gut und Flüssigkeit abzielen, also ein Eindicken von Feststoff suspensionen auf hohe Konzentrationen erlauben, und bei welchen diese Trennung in möglichst kurzer Zeit stattfindet.

Dieses Ziel ist mit einem Verfahren der eingangs umrissenen Art erreichbar, bei dem erfindungsgemäß das wandernde Gut in sämtlichen Stufen sowie an deren Übergangsstellen längs eines von dem Strömungsweg der Flüssigkeit verschiedenen Weges geführt und zur Oberführung des über die Auffangflächen der einen Stufe wandernden Gutes auf die Auffangflächen der nachfolgenden Stufe ohne Durchsetzen der Flüssigkeitsströmung an der Übergangsstelle dieser Stufen der Winkel zwischen den Horxzontalkomponenten der Wanderungsgeschwindxgkeiten um wenigstens 90 geändert wird. An den Ablenkstellen wird das an oder über einer Auffangfläche wandernde Gut unmittelbar auf die Auffangfläche der nächsten Stufe überführt und hiedurch eine neuerliche Vermengung der beiden zu trennenden Komponenten vermieden, die voneinander wenn auch unvollständig, schon getrennt waren.

An Hand des Verhaltens von Feststoffsuspensionen oder Trüben beim Eindicken seien zunächst in Kürze die wesentlichsten Gesichtspunkte erörtert. Grundsätzlich ist das Eindicken zu möglichst hohen Feststoffkonzentrationen erwünscht, weil damit eine nachfolgende aufwendige Behandlung in Filterpressen, mit Saugfiltern usw. erspart oder Eumindest wesentlich beschränkt werden kann. Bei der Sedimentation von Trüben ergibt sich ein Setzbereich,

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in welchem der Trübespiegel zufolge der dort herrschenden, niedrigen Konzentration mit nahezu gleichmäßiger Geschwindigkeit sinkt, denn eine gegenseitige Behinderung der Partikel tritt dort nicht auf oder ist jedenfalls bedeutungslos. Diese Behinderung wird aber mit zunehmender Konzentration bald und zwar sehr progressiv wirksam, so daß die Sedimentationegeschwindigkeit rasch abnimmt. Wenn in einem lotrechten Gefäß eine Partikel P, die sich zur Zeit t=0 in einem bestimmten Niveau H über dem Gefäßboden befindet, diesen nach dem Stokes'sehen Gesetz nach der Zeit T erreicht (Fig. 1), so gelangt eine solche Partikel auf den Boden eines geneigten Gefäßes (Fig. 2) in einer Zeit ^jdie im allgemeinen kleiner als T ist. In den schrägen Gefäß (Fig. 2) ist die Fallhöhe in der Flüssigkeit kleiner als in dem lotrechten, der Sinkweg ist offensichtlich geringer und daher ist die Sinkzeit t, kleiner als T. Bis zum Einlangen am Gefäßboden verstreicht aber noch eine Zeit t«» in deren Verlauf die Partikel an dtr 6efäßwand gleiten. Es gilt also ^f s t, + ±2· Bei dünnen Trüben und feiner Körnung ist tj gegen t, vernachlässigbar und die Sedimentationszeiten können verkürzt werden, wenn (F PS Nr. 1 205 899) der Trübekörper in zahlreiche Schichten aufgegliedert

ψ wird, die von geneigten, parallelen Wänden begrenzt sind. Soferne aber eine Eindickung angestrebt wird, liegen die Verhältnisse anders und t» wird umso maßgebender, je mehr die Feststoffkonzentration wächst.

In schräggestellten Rohren bilden sich ab «in«r gewissen Konzentration an und in Nähe der Auffangblechc Zungen aus (Fig. 3). Die höchste Konzentration des Sinkgut«s und damit auch die höchste Reibung tritt im Bereich der an die Abtctzflache angrenzenden Partikelschicht auf, während im, gleichen Höhenniveau in der Nähe der oberen Rohrwandungezone das Sinkgut noch aufgelockert bleibt.

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Wegen der hohen Konzentration an der Schichtunterseite kommt hier das Gleiten zum Stillstand und überdies wird das darüberliegende noch lockere Sinkgut erheblich gebremst. Unter diesen Umständen kann die Summe der Zeiten t·, und t~ ebenso groß oder größer werden als T und die mit der Anwendung schräg liegender Schichten erzielbaren Vorteile verschwinden, weil die Verkürzung der Sedimentationszeit für sich allein nicht ausschlaggebend ist. Hingegen ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren das Eindicken von Feststoffsuspensionen auf bisher nicht erzielbare Endkonzentrationen und eine qualitativ befriedigende Trennung der Flüssigkeit von in ihr verteilten Bestandteilen in wesentlich kürzeren Zeiten möglich, als bisher notwendig war.

Dabei ist es vorteilhaft, die beim Absetzen von absinkenden Bestandteilen aufsteigende Flüssigkeit in wenigstens einer Stufe abzufangen und an eine außerhalb der Absetzbereiche liegende Stelle zu leiten, vorzugsweise dem eintretenden Rohgemisch zuzuführen.

Zufolge der Umschichtung des wandernden Gutes an den Obergangsstellen zwischen den aufeinanderfolgenden Scheideräumen kommt die wasserärmste Schicht dieses Gutes auf aufgelockerten Partikelschichten zu liegen, wodurch nun wieder rasches Ableiten gesichert wird.

Zur Durchführung des Verfahrens eignet sich eine Vorrichtung mit einem Trog, an dessen Oberseite ein Einlauf zum Zuführen von Rohgemisch angeordnet und in dem eine Anzahl von gegen die Horizontale geneigten Auffangflächen untergebracht ist, die Scheideräume begrenzen, und der mit Auslassen für die Flüssigkeit sowie für die aus dieser abge- -cM-s-i 'Ά^Γ-.. &n[l~. g der Auffangt" läshen wandernden Bestandteil:- versehen i.?\"₉ bei der im Einklang mit der Erfindung

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wenigstens zwei Scharen von untereinander im wesentlichen gleich gestalteten und angeordneten Auffangflächen vorgesehen sind, wobei die Scharen in Vertikalrichtung übereinander liegen und die Auffangflächen benachbarter Scharen in Horizontalrichtung gegeneinander um einen Horizontalabstand versetzt sind, so daß jeder von zwei Auffangflächen einer Schar begrenzte Scheideraum mit zwei nebeneinanderliegenden Scheideräumen der benachbarten Schar kommuniziert, und wobei jeweils zwei aufeinanderfolgend wirksam werdende Auffangflächen zweier übereinander liegender Scharen Neigungen verschiedenen Vorzeichens auf-

" weisen.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn sich die Horizontalprojektionen jeweils zweier aufeinanderfolgend wirksam werdender Auffangflächen übereinander liegenden Scharen in einer Zone überdecken, deren Breite größer als der Horizontalabstand jeweils zweier Auffangflächen einer Schar bemessen ist.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden im folgenden an Hand von in den Figuren *t bis 19 der Zeichnung dargestellten AusfUhrungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt in schematisierter Wiedergabe Fig. ein lotrechtes, Fig. 2 ein schräges Absatzgefäß, Fig. 3

h die Anhäufung des abgesunkenen Gutes in einem schrägen Absetzgefäß, Fig. H eine erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung, Fig. 5 und 6 Profilformen von Auffangflächen, Fig. 7 und 8 den Umschichtungsmechanismus, Fig. 9 die Ausbildung eines Flüssigkeitsstromes längs der obersten Erzeugenden eines schrägen Rohres, Fig. 10 eine weitere Aueführungsform der Erfindung, Fig. 11 und 12 Aneichten der Auffangflächen mit Blickrichtung A bzw. B gemäß Fig. 10 _z Fig. 13 eine andere Aueführung3form der Erfindung insbesondere zur Abscheidung von <»flehläechenj Fig, IK

BAD ORiGiNAL

und 15 das Schema der Auffangflächen gemäß Pig. 13, Fig. 16 das höherliegende Ende einer Auffangfläche gemäß Fig. 13, Fig. 17 eine Ausführungsform des Auslaufes für mit einer Vorrichtung gemäß Fig. 13 abgeschiedene Flüssigkeitströpfchen, Fig. 18 schematisch eine weitere Ausführungsform der Erfindung und Fig. 19 das Schema einer Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem Rundeindicker.

Die in Fig. ¹I veranschaulichte, ein Absetzbecken darstellende Vorrichtung, weist einen quaderförmigen Trog 1 mit trichterförmigem Boden 2 auf, an dessen tiefster Stelle ein Auslaß 3 angesetzt ist. In Nähe des oberen Randes einer Seitenwand 4 ist eine Zulaufrinne 5» in Randnähe der gegenüberliegenden Seitenwand 6 eine Auslaufrinne T mit einem Auslauf 8 angeordnet. Die Seitenwandkanten 9 und IO bzw. die Oberkanten der aus Gründen der besseren Raumausnützung gegen das Troginnere vorspringenden Rinnen 5 bzw. 7 bilden einen Überlauf für das bei 5 zugeführte Rohgemisch R bzw. einen überlauf für abgetrennte Flüssigkeit. Unterhalb der Auslaufrinne 7 ist ein Absperrorgan 11, wie ein Ventil oder Schieber vorgesehen. Der oberhalb des Absperrorganes 11 liegende Teil des Troginnenraumes enthält keinerlei Einbauten. In dem von der Ansatzstelle des Bodens 2 bis zu einem knapp unterhalb des Absperrorganes 11 liegendem Niveau reichenden Teil des Troginnenraumes sind Auffangflächen untergebracht, die in beispielsweise vier Scharen ijbis IV zusammengefaßt sind. Jede dieser übereinander angeordneten Scharen enthält eine Anzahl von Auffangfläche 12 bzw. 13 bis 15, die untereinander jeweils parallel sind, mit der Horizontalen Gleitoder Neigungswinke1<& _t bis <£ ^ , bzw. mit der lotrechten die entsprechenden Komplementärwinkel ß. bis ßj, einschließen und als im wesentlichen ebene Bleche oder als Profilbleche mit verhältnismäßig seichtem Profil ausgebildet sein können (Fig. 5 und 6). Es ist empfehlenswert, die einen Kanten

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der äußersten Auffangflächen mit den entsprechenden Trogseitenwänden 4 bzw. 6 zu verbinden, und so Leitflächen 16 und 17 vorzusehen, um wirkungslose Räume 18 auszuschließen. Von den Auffangflächen 12 bis 15 sind Scheideräume 19 bis 22 begrenzt. Die Auffangflächen jeder Schar sind gegenüber den Auffangflächen der benachbarten Schar oder Scharen in Horizontalrichtung versetzt, so daß die Scheideräume, z.B. 19, einer Schar, z.B. I, mit Ausnahme der letzten, jeweils mit zwei Scheideräumen, z.B. 20a und 20b, der angrenzenden Schar oder Scharen kommunizieren. Die Auffangflächen benachbarter Scharen weisen jeweils Neigungen verschiedenen Vorzeichens auf, d.h. die Neigungswinkel, z.B. ^₁ undcCp, aufeinanderfolgend wirksam werdender Auffangflächen, z.B. 12 und 13> übereinander liegenden Scharen, z.B. I und II, liegen jeweils auf verschiedenen Seiten einer durch den von den aufeinanderfolgenden Auffangflächen gebildeten Scheitel gelegten Horizontalebene.

Absetzbecken können beispielsweise je 7 m. lang und breit sowie 5 m hoch sein. In einem von Einbauten freien, also keine Auffangflächen enthaltenden Trog mit diesen

Abmessungen, dessen Klärfläche demnach 1*9 m beträgt, können beispielsweise 15 vP/h einer geflockten Kaolintrübe von einem Peststoffgehalt von 40 g/l auf einen von 200 g/l eingedickt werden.

Das Eindicken kann z.B. auch auf einen Peststoffgehalt von 300 g/l gesteigert werden, womit allerdings ein beträchtlicher Abfall der Durchsatzmenge, nämlich auf 3 nr/h, Hand in Hand geht. Dieser Nachteil ist bei erfindungsgemäß ausgestatteten Absetzbecken behoben, mit denen sich bei gleicher Größe und mit vier Scharen von Auffangflächen dieselbe Endkonzentration bei einem wesentlich größeren Durchsatz erreichen läßt.Es empfiehlt sich, die Gleitwinkel

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i bzw. die dazu komplementären Winkel ß. (i*l,2,3 )

untereinander verschieden zu bemessen, u.zw. ^ßl ^^ß2 ^^ß3 ^^ß4 ^{zu wählen}> ^{so daß die} Auffangflächen entsprechend ihren von Schar zu Schar zunehmenden Flächenbelastungen zunehmend stärker gegenüber der Horizontalen geneigt sind. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, für die Winkel ß. die Bedingung 35° ^B₁ < 70° einzuhalten. Beispielsweise kann die oberste Schar I 70 cni hoch sein, der Winkel B₁ 55° und der Abstand zwischen den Auffangflächen 12 12 cm betragen,wogegen die Winkel B₉, ß , ß.. gleich 45°, 35°,

ο
25 und die Auffangflächen 13, 14 und 15 entsprechend größer dimensioniert sind. Mit einem derartigen Absetzbecken läßt sfch die gewünschte Endkonzentration von 300 g/l noch bei einem Durchsatz von 15 m-Vh erreichen, also die Mengenleistung pro Zeiteinheit gegenüber dem einbautenfreien Trog ohne erhöhten Platzbedarf auf das Fünffache steigern. Diese Steigerung ist der Vergrößerung der wirksamen Absetzfläche zu danken und vor allem der beim übergang von einem zum nächstfolgenden Scheideraum erzielten Umschichtung des wandernden Gutes.

Der Umschichtungsmechanismus ist in den Fig. 7 und 8 veranschaulicht, aus welchen hervorgeht, wie die Schichtung des entlang einer Auffangfläche wandernden Gutes an der Stoßstelle benachbarter Scharen unwirksam gemacht wird. Das auf die Auffangfläche 12 bzw. 14 gelangte und auf dieser in Nähe ihrer Unterkante bereits zu einer verhältnismäßig dicht gepackten, schon wenig gleitfreudigen Schicht zusammengesetzte Korngut fällt über die Unterkante in den anschließenden Scheideraum ohne die Flüssigkeit zu durchsetzen, die sich in diesem Scheideraum über dem dort abgesunkenen Gut befindet, also ohne die dort vor sich gegangene Trennung zu stören. Wohl tritt aber eine Zerstörung der Schichtung auf, denn die der Auffangfläche 12 bzw. nächste Schicht gelangt keineswegs auf die Auffangfläche 13 bzw. 15, sondern muß sich erst wieder zusammensetzen, was wegen der erheblichen Konzentration langsam, d.h. in einem Abstand

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von der Übergangsstelle beginnt. Die Unterkante der Auffangflächen 12 bzw. 14 und die Oberkante der Auffangflächen 13 bzw. 15 liegen im wesentlichen in einer gemeinsamen Horizontalebene und sind gegeneinander um Horizontalabstände A-\ bzw.^ -₂ versetzt, wobei

^iI ⁺^i2 * ^di ,i = 1,2,3,4 gilt. Dabei

"i
ist d. der kürzeste Abstand benachbarter Auffangflächen einer Schar. Es kann sich empfehlen, insbesondere in den

tiefer liegenden Scharen III, IV (i « 3,4, ), die

Abständet ., und4.jp ^der Höhe des in dem betreffenden Scheideraum· wandernden Gutes anzupassen und demnach A ^₁ > A^p BU wählen (vergl. Fig. 8), damit bei gleichbleibenden Abmessungen der Vorrichtung für dieses Gut ein größerer Transportquerschnitt zur Verfügung steht.

Mit der Verlagerung der absinkenden Feststoffpartikel ist eine Bewegung der Flüssigkeit verbunden, die von den absinkenden Partikeln verdrängt wird, ein Vorgang, der quasistationär vor sich geht und dem bei geringen Konzentrationen keine, bei den angestrebten hohen Konzentrationen aber sehr wohl eine praktische Bedeutung zukommen kann.

Bringt man eine mit Kaliumpermanganat gefärbte, verhältnismäßig dicke Kaolinsuspension in ein rohrfurniges Qeflß, dessen Achse mit der Vertikalen einen Winkel von 30° einschließt, so seigt sich sehr bald ein der Fig. 9 entsprechendes Bild* Schon in kleinem Abstand über ä»m Boden beginnt sich ein Strömungsweg auszubilden, der im wesentlichen längs der obersten Erzeugenden des Rohres verläuft, Entlang dieses Strömungsweges steigt das dunkel erscheinende Wasser ungehindert auf. Werden im Einklang mit dir Erfindung Auffangflächen mit einer z.B. dach- oder wellenförmigen Llnfiktnn·- lierung verwendet (Fig. 5,6), so führt di#se Maßnahme nicht nur

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zu einer in tiefer gelegenen Scharen erwünschten und materialsparenden Versteifung dieser Flächen, sondern bewirkt auch das Entstehen von derartigen Strömungswegen, in denen die Flüssigkeit ohne Beeinträchtigung des Sedimentationsprozesses praktisch ohne Widerstand nach oben steigen kann, weil infolge der Schrägstellung die Steighöhe, in welcher die Flüssigkeitsbewegung von den vorhandenen Partikeln behindert wird, wesentlich geringer ist.

Der oberhalb des Absperrorganes 11 (Fig. ¹J) liegende Teil des Troginnenraumes bildet einen von Einbauten freien Klärraum, denn in der dort befindlichen Trübe tritt wegen ihrer, niedrigen Konzentration noch keine merkliche Verringerung der Fallgeschwindigkeit der einzelnen Feststoffteilchen infolge gegenseitiger Behinderung auf.

Das in die Zulaufrinne 5 kontinuierlich oder in zeitlichen Abständen zugeführte Rohgemisch R erfährt in dem oberen Teil des Troginnenraumes eine Voreindickung und hat im Niveau des Absperrorganes 11 eine Konzentration erreicht, bei welcher die erfindungsgemäß angeordneten Auffangflächen wirksam werden. Das über diese Flächen abgesunkene Gut tritt aus dem Trog über dessen Auelaß 3 aus, wogegen die Flüssigkeit bei kontinuierlichem Betrieb über die Auslaufrinne 7 und den Auslauf 8, bei diskontinuierlichem Betrieb durch das Absperrorgan 11 entnommen wird, weil an dessen Ansatzstelle wegen der auftretenden Horizontalschlämmung die Feststoffkonzentration der zwischen den Auffangflächen aufsteigenden Flüssigkeit erreicht wird.

Für das Eindicken von Trüben mit höheren Ausgangskonzentration empfiehlt sich eine abgeänderte, aus Fig. 10 entnehmbare Vorrichtung, in deren quaderförmigem Trog 23 bis in die Niveaus des augeführten Rohgemisches R bzw. der abgeführten Flüssigkeit übereinander liegende Scharen I bis IV usw. von Auffangflächen angeordnet sind, so daß in dem gesamten Troginnenraum Transportwege für das abgesetzte, wandernde Gut vorgesehen sind.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Geschwindigkeit der an

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der Unterseite der Auffangfläche aufsteigenden Flüssigkeit insbesondere im Bereich der oberen Scharen so groß werden kann, daß turbulente Strömungsbezirke entstehen, die den Absetzvorgang stören. Wird die aufsteigende Flüssigkeit aus den Scheideräumen, in denen eine Trennung stattfindet, abgeleitet und gegen eine unschädliche Stelle hingeführt, so ist diese Gefahr gebannt. Anders als bei der Ausführungsform nach Fig. 4 verlaufen die Auffangflächen daher normal zu den Trogseitenwänden und 25, an welchen die Zulaufrinne 26 und die Ablaufrinne 27 angeordnet sind.

Sowohl die Zu- als auch die Ablaufrinne stehen mit dem P Troginnenraum über perforierte Zwischenwände wie Bleche oder Drahtnetze 44 bzw. 45 in Verbindung und erstrecken sich über unterschiedliche Höhen, nämlich die Zulaufrinne 26 über die Höhe von zwei Scharen (I und II) und die Ablaufrinne 27 nur über die Höhe einer Schar (I).

Die aufsteigende Flüssigkeit kann in sehr einfacher Weise mit Hilfe von Leitleisten oder-streifen 29 aufgefangen und abgeleitet werden, die auf die Auffangflächen 28 aufgesetzt sind und schräg über diese verlaufen.

Die Flüssigkeit wird auf diese Weise in einen Spalt zwischen der einlaufseitigen Trogseitenwand 24 und den Auffangflächen geleitet, in dem sie aufsteigt und an die Stelle gelangt, an welcher das Rohgemisch eintritt und noch keine Trennung stattfindet. Es ist in den meisten Fällen ausreichend, wenn die Auffangflächen 28 der unmittelbar unterhalb der Zulaufrinne 26 gelegenen Schar III mit je einem Leitstreifen29 versehen sind, der von der oberen einlaufseitigen Ecke zu der auslaufseitigen unteren Ecke jeder Auffangfläche verläuft, an dieser eint lang seiner oberen Längskante wenigstens örtlich befestigt ist und mit ihr einen Winkel.einschließt z.B. vertikal herabhängt. Die Fig. 11 und 12 zeigen diese Anordnung in Ansichten der Fig. 10 mit Blickrichtung A bzw. B.

Die Wirksamkeit der Ableitung aufsteigender Flüssigkeit aus für den TrennVorgang wichtigen Zonen zeigte ein Ver-

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gleichsversuch. Beim Eindicken einer Tontrübe in einer Vorrichtung des beschriebenen Aufbaues, jedoch ohne Anordnung eines Leitstreifens, enthielt der aus der Auslaufrinne 27 austretende Plüssigkeitsüberlauf 1,5 g/l Tonsubstanz. Nach dem Einbauen der Streifen 29 sank der Tongehalt auf 0,1 g/l.

Die Erfindung erweist ihre Vorteile auch bei der Entgasung von Flüssigkeiten. Eine für solche Zwecke geeignete Vorrichtung sei an Hand der Fig. 13 bis 17 beschrieben.

Der Boden 31 (Fig· 13) des im wesentlichen quaderförmigen Troges 30 ist gegen dessen Seitenwände 32, 33 geneigt. An der tiefsten Stelle ist eil Überlaufrohr 3^ angesetzt, das die Füllhöhe festlegt. Etwa in der Trogmittelachse ist ein Einlauf für das Rohgemisch vorgesehen, der aus einem vertikalen Rohr besteht, dem an seiner unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegenden Mündung eine Vateilerplatte 36 vorgesetzt ist. Im Troginnenraum sind in eine Anzahl von Scharen I bis IV gegliederte Auffangflächen 37 eingebaut. Jede der untereinander vorzugsweise gleichen Auffangflächen 37 ist als Rinnenprofil, vorzugsweise Dachprofil ausgebildet (Fig. 14), und die untereinander parallelen Profile verlaufen nicht normal zu den Trogseitenwänden, sondern sind gegen diese geneigt. Der Winkel ß, den die Firstlinien mit der Horizontalen einschließ£n?kann gering sein z.B. 5 betragen. Die Rinnenprofile jeder Schar liegen in Abständen nebeneinander, die kleiner als die Profilbreite sind und die Profile benachbarter Scharen sind gegeneinander seitlieh versetzt, so daß sich die Horizontalprojektionen der Profile solcher Scharen teilweise überdecken. In Nähe des höherliegenden, gegehenenfalls mit einer Stirnplatte 39 (Fig. 16) abgeschlossenen Endes jedes Profiles ist an dieses ein Rohrstutzen 38 angesetzt, der zwischen den Profilen der darüber liegenden Schar hindurch verläuft (Fig. 15)· Jede Auffangfläche 37 zerfällt in zw'ei zu verschiedenen Seiten der First linie gelegene Zonen und die eine Zone jedes Profiles wi-kt mit der ihr zugekehrten Zone des darüber oder darunter gelegnen Profiles der benachbarten Schar zusammen, wobei

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die aufeinanderfolgend wirksam werdenden Zonen zweier benachbarter Scharen Neigungen verschiedenen Vorzeichens aufweisen.

Im Betrieb wird der soeben beschriebenen Vorrichtung die Gasbläschen enthaltende Flüssigkeit durch das Einlaufrohr 35 zugeführt, das von den Rinnenprofilen bzw. Auffangflächen 37 aufgefangene Gas steigt entlang der Pirstlinien und dann durch die Rohrstutzen 38 auf und wird durch die über den Flüssigkeitsspiegel vorrangenden Rohrstutzen HO der obersten Schar I, gegebenenfalls in eb (nicht dargestelltes) Sammelrohr, abgeführt. Die entgaste Flüssigkeit wird über das Überlaufrohr 3*1 entnommen.

Aufschluß über die Wirksamkeit der eingebauten Auffangflachen 37 vermitteln die folgenden Vergleichsversuche. In einem dem dargestellten entsprechenden, 1 m hohen Trog 30 mit einer Bodenfläche von Im, in dem sich keine Auffangflächen befanden, wurde mittels der Verteilerplatte 36 verteiltes Wasser zugeführt, das eine große Anzahl von Luftbläschen mit Steiggeschwindigkeiten zwischen 0,1 bis 30 cm/sec. entsprechenden Durchmessern enthielt. Bei Durchsatzmengen von 3 m*/h war die Entlüftung befriedigend, wogegen bei H ra^/h die austretende Flüssigkeit noch Luftbläechen in erheblicher Menge enthielt. Hierauf wurden in den Trog zehn Scharen von Dachprofilen mit einem Profilwinkel von 150° und einer Firststeigung von 5° eingebaut und ein Wasser-Luftgemisch gleicher Beschaffenheit zugeführt. Die Durchsatzmenge konnte bis auf HO m^/h bei zufriedenstellender Entlüftung gesteigert werden.

Auch bei der Trennung flüssiger Komponenten, von denen die eine in der anderen in Tröpfchen dispergiert ist, läßt sich die Erfindung mit Vorteil anwenden. Falls die verteilte Komponente aufsteigt, kann sie aus dem Rohgemisch mittels einer ihrem Aufbau nach der Fig. 13 entsprechenden Vorrichtungen abgetrennt werden. Zu Vergleichszwecken wurde in dem eben erwähnten Ver3uchsgerät eine Emulsion von öl in Wasser getrennt» bei der die Steiggeschwindigkeit der öltröpfchen zwischen

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0,01 und 0,1 cm/sec, betrug. Waren die Auffangflächen aus diesem Gerät entfernt, so lag der Höchstdurchsatz, bei dem eine zufriedenstellende Abscheidung noch möglich war, bei 200 l/h. Mit zehn eingebauten Scharen ließ sich der Durchsatz bei gleich guter Abtrennung des Öls auf 2 nr/h, also auf das Zehnfache steigern.

Während es bei erfindungsgemäß eingerichteten Gasabscheidern (Fig. 13) keine Schwierigkeiten bietet, das abgetrennte Gas auch bei schwankendem Anfall durch die Rohrstutzen 38 und 40 abzuführen, ist die Abfuhr der abgetrennten Flüssigkeit bei zur Abscheidung von öl oder ähnlichen Flüssigkeiten benützten Vorrichtungen nicht ohne weiteres durchführbar. Hiezu empfiehlt sich die Anordnung einer eigenen Auslaufvorrichtung. Diese in Fig. 17 wiedergegebene Vorrichtung ist als schmales, trogförmiges Auffangbecken 41 ausgebildet, in dessen Boden die von den obersten Auffangflächen 37 ausgehenden Rohrstutzen ¹IO einmünden. An der Seitenwandung des Beckens sind zwei Absperrorgane 42 und 43, z.B. zwei Hähne, Ventile od. dgl,, angeordnet, eines (43) in Nähe des Bodens, das andere (42) in einem höheren Niveau. Das obere Absperrorgan 42 wird nur soweit geöffnet, daß pro Zeiteinheit nicht oder nur wenig mehr leichtere Flüssigkeit austreten kann, als der anfallenden Mindestmenge entspricht, und bei größerem Anfall das Flüssigkeitsniveau in dem Auffangbecken 41 steigt. Mit Hilfe desunteren Absperrorganes 43 können etwa mitgeführte Anteile der schwereren Flüssigkeit von Zeit zu Zeit abgelassen werden. Fig. 18 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In der Praxis werden von den Abscheideanlagen immer hohe Durchsatzmengen gefordert. Dabei darf aber die Strömungsgeschwindigkeit nicht zu groß werden, weil sonst Turbulenzen auftreten und die Effektivität des Scheidevorganges herabsetzen würden. Durch Verwendung großer Absetzbereiche, d.h.

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zahlreicher Auffangflächen, kann die Strömungsgeschwindigkeit gering gehalten werden. Zum Klären und Eindicken von Trüben hat sich eine Zwillingsanlage der in Fig. 18 schematisch wiedergegebenen Art sehr zweckmäßig erwiesen. Der Trog 46 weist an zwei einander gegenüberliegenden Seitenwände je eine überlaufrinne 47 für die Flüssigkeit und in der Mitte zwischen diesen beiden Wänden einen Einlauf 48 für das Rohgemisch auf, welcher mit zwei im wesentlichen parallelen, vorzugsweise bis zum Trogboden reichenden perforierten Blechen 49 od. dgl. ver- w sehen ist. In den beiden von diesen Blechen und den Trogseitenwänden begrenzten Kammern sind Auffangflächen in Scharen I bis IV analog Fig. 4 oder 10 untergebracht. Die eintretende Rohtrübe R wird gleichmäßig über die gesamten Querschnitte der Scharen i bis IV verteilt, wodurch mit einfachen Mitteln die Strömungsgeschwindigkeit - verglichen mit einfachen Anlagen - bei gleicher Durchsatzmenge halbiert wird.

An Hand der Fig. 19 wird nun ein betriebliches Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und zwar in Verbindung mit einem Rundeindicker erläutert.

Der Rundeindicker 50 mit Kühlvorrichtung, dessen Durchmesser 20 Meter beträgt, wird beispielsweise mit JOO nr/h Abwasser aus einer Altsandrückgewinnungsanlage einer Gießerei beschickt. Diese Eingangstrübe, welche bei 51 einströmt, weist einen Feststoffgehalt von 5 g/l auf. Durch Zusatz von Flockungsmittel kann klares Abwasser erzielt werden, welches bei 52 abläuft, der Sinkgutauslauf kann infolge der Krählbewegung aber nicht über 100 g/l gebracht werden.

Diese Kläranlage wird mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung etwa nach Fig. 4 gekoppelt, deren Basisfläche 30 m² beträgt. Das Sinkgut (16 m^/h mit 100 g/l) wird über eine Pumpe 53 in die Zulaufrinne 5 eingespeist.

Der Zweck der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in dieser Kombination nur auf die Eindickung gerichtet und

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das überlaufwasser bleibt etwas trübe, was aber ohne Belang ist, da es mit nur 8 nr/h von der Auslaufrinne 7 der großen Menge der Eingangstrübe von 300 nr/h zugegeben wird. Das nunmehr auf 200 g/l konzentrierte Sinkgut, wie es bei 3 ausläuft, bringt große Investitions- und Betriebsersparungen für eine nachgeschaltete Saugfilterung. Der Trübeüberlauf der Scheidevorrichtung mit 2 g/l Peststoff vergrößert die Belastung des großen Rundeindickers nur um etwa 3 %, was keine Nachteile bringt.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum wenigstens teilweisen Abscheiden in einer Flüssigkeit verteilter Peststoffkörner, Flüssigkeitströpfchen oder Gasbläschen von dieser Flüssigkeit mit Hilfe der Schwerkraft, bei welchem das solche Bestandteile enthaltende Rohgemisch in wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Stufen getrennt wird, von denen jede eine Anzahl parallel geschalteter, untereinander im wesentlichen gleich gestalteter Scheideräume aufweist, aus welchen das an geneigten Begrenzungsflächen aufgefangene, längs dieser Flächen wandernde Gut an einer Stelle und die Flüssigkeit an einer anderen Stelle " entnommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß das wandernde Gut in sämtlichen Stufen sowie an deren Übergangsstellen längs einea von dem Strömungsweg der Flüssigkeit verschiedenen Weges geführt und zur überführung des über die Auffangflächender einen Stufe wandernden Gutes auf die Auffangflächen der nachfolgenden Stufe ohne Durchsetzen der Flüssigkeitsströmung an der Übergangsstelle dieser Stufen der Winkel zwischen den Horizontalkomponenten der Wandungsgeschwindigkeiten um wenigstens 90° geändert wird.

2. Verfahren nach AnspruchJl, dadurch gekennzeichnet, daß beim Absetzen von absinkenden Bestandteilen aufsteigende Flüssigkeit in wenigstens einer Stufe abgefangen und an eine außerhalb der Absetzbereiche liegende Stelle geleitet, vorzugsweise dem eintretenden Rohgemisch zugeführt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung de3 Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Trog, an dessen Oberseite ein Einlauf zum Zuführen von Rohgemisch angeordnet und in dem eine Anzahl von gegen die Horizontale geneigten Auffangflächen untergebracht ist, die Scheider&ume begrenzen, und der mit Auslässen für die Flüssigkeit sowie für die aus dieser abgeschiedenen,entlang der Auf-

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fangflächen wandernden Bestandteile versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Scharen (1,1IJII, IV) von untereinander im wesentlichen gleich gestalteten und angeordneten Auffangflächen (12-15; 28; 37) vorgesehen sind, wobei die Scharen in Vertikalrichtung übereinander liegen und die Auffangflächen benachbarter Scharen in Horizontalrichtung gegeneinander um einen Horizontalabstand versetzt sind, so daß jeder von zwei Auffangflächen einer Schar begrenzte Scheideraum (19-22) mit zwei nebeneinanderliegenden Scheideräumen der benachbarten Schar kommuniziert, und daß jeweils zwei aufeinanderfolgend wirksam werdende Auffangflächen (12,13) zweier Übereinander liegender Scharen (1,11) Neigungen verschiedenen Vorzeichens aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Horizontalprojektionen jeweils zweier aufeinanderfolgend wirksam werdender Auffangflächen übereinander liegender Scharen in einer Zone überdecken, deren Breite größer als der Horizontalabstand jeweils zweier Auffangflächen einer Schar bemessen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, insbesondere zum Eindicken von Trüben od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß die in dem quaderförmig gestalteten, an einer Seitenwand (4) mit einer Zulaufrinne (5) für die Rohtrübe und an der gegenüberliegenden Seitenwand (6) mit einer Aus lauf rinne (7) für Flüssigkeit sowie mit einem Boden (2), an dessen tiefster Stelle ein Auslaß (3) für Sinkgut sitzt, versehene Trog (1) untergebrachten Auffangflächen (12-15) als zu den beiden anderen Seitenwänden im wesentlichen normale, ebene oder zur Ausbildung von zu diesen Seitenwänden parallelen Rinnen profilierte Tafeln gestaltet, und vorzugsweise die unteren Ränder der Auffangflächen (12) wenigstens einer Schar (I) mit den oberen Rändern der Auffangflächen (13) der benachbarten Schar (II) im wesentlichen in eine gemeinsame Horizontalebene verlegt sind oder die Flächen dieser beiden Scharen sich in Vertikalrichtung etwas übergreifen. (Fig. 4). 209827/0661

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5_S dadurch gekennzeichnet, daß der von den gegeneinander in Horizontalrichtung versetzten Rändern der Auffangflächen beider Scharen festgelegte Durchtrittsspalt (Δ ..,) für abwanderndes Gut breiter als der Durchtrittsspalt (Λ -^) ^{für aufstei}S^ende Flüssigkeit ist (Fig. 8).

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel ( X .,; ^C ·) der Auffangflächen (12) wenigstens einer Schar (I), vorzugsweise aber jeder Schar, kleiner als der Neigungswinkel ( £ ~; <£, .; , -.) der Auffangflächen (13) der unmittelbar darunter liegenden Schar (II) bemessen ist und diese Neigungswinkel zwischen 35° bis liegen (Fig. 8).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die oberste Schar (I) in einem Abstand von der Trogoberkante angeordnet und in einem knapp über den oberen Rändern ihrer Auffangflächen (12) liegenden Niveau an die Seitenwand (6) des Troges (1) eine mit einem Absperrorgan (11) versehene Auslaufleitung angeschlossen ist (Fig. 4).

9. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem quaderförmig gestalteten, an einer Seitenwand (24) mit einem Einlaß für das Rohgemisch, an der gegenüberliegenden Seitenwand (25) mit einem Auslauf für die Flüssigkeit und mit einem Boden, an dessen tiefster Stelle ein Sinkgutauslaß sitzt, versehenen Trog (23) untergebrachten Auffangflächen (28) als zu diesen Seitenwänden (24,25) im wesentlichen normal angeordnete, gegenüber der Horizontalen geneigte Tafeln gestaltet sind und an jeder Auffangfläche (28) wenigstens der unmittelbar unter der Zulaufrinne (26) gelegenen Schar (III) vorzugsweise mittels eines an dieser befestigten, z.B. lotrecht, herabhängenden

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Leitstreifens (29) je ein Abfuhrkanal für aufsteigende Flüssigkeit ausgebildet ist, der entlang dieser Auffangfläche (28) gegen deren einlaufseitiges Ende ansteigt, das in einem Abstand von der Trogseitenwand (24) angeordnet ist (Fig. 10,11,12).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlauf und der Flüssigkeitsauslauf als mit dem Troginneren über je eine perforierte Zwischenwand (44,45) kommunizierende Rinnen (26,27) ausgebildet sind und in dem der Höhe der einlauf seitigen perforierten Zwischenwand (44) entsprechenden Trogabschnitt wenigstens eine Schar (1,11) angeordnet ist (Fig. 10).

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkante der einlaufseitigen perforierten Zwischenwand (44) tiefer als die Unterkante der auslaufseitigen perforierten Zwischenwand (45) liegt (Fig. 10).

12. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, zum Abscheiden von Gas — bläschen oder aufsteigenden Flüssigkeitsstropfchen, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem quaderförmig gestalteten Trog (30) von dessen tiefster Stelle ein sein Füllniweau festlegendes ansteigendes überlaufrohr (34) für Flüssigkeit ausgeht, untergebrachten Auffangflächen (37) als untereinander im wesentlichen gleiche Rinnenprofile, z.B. Dachprofile ausgestaltet sind, deren nach oben gekehrte Firstlinie mit der Horizontalen einen Winkel (ß) einschließt und an welche in Nähe ihrer höher gelegenen, vorzugsweise mitjstirnplatten (39) abgeschlossenen Enden je ein Rohrstutzen (38,40) angesetzt ist, wobei die Rohrstutzen (40) der obersten Schar (I) über das Flüssigkeitsniveau herausgeführt und / oder gegebenenfalls an eine Auffangleitung angeschlossen sind und die Rohrstutzen (38) der tiefer liegenden Scharen (II,III,IV) je unterhalb eines Rinnenprofiles der übernächsten Schar ausmünden (Fig. 13-16).

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13. Vorrichtung nach Anspruch 12, zum Abscheiden von Flüssigkeitströpfchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstutzen (40) der obersten Schar (I) in ein schmales Auffangbecken (41) einmünden, bei dem in Nähe seines Bodens und in einem höheren Niveau je ein Absperrorgan (42,43) angeordnet ist (Fig. 17).

14. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch einen Trog (46) der an zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden mit je einer überlaufrinne (47) für die Flüssigkeit und in der Mitte zwischen diesen beiden Wänden mit dem Einlauf (48) für das Rohgemisch versehen ist, der zwei im wesentlichen parallele, vorzugsweise bis zu dem Trogboden reichende perforierte Bleche od. dgl. aufweist, wobei in jeder der von einem dieser Bleche und der Trogseitenwandung begrenzten Kammern die gleiche Anzahl von Auffangflächen untergebracht ist und diese in gleicher Weise zu Scharen (I-IV) zusammengefaßt sind (Fig. 18).

Aspanger Kaolin- und Stein-Werke Aktiengesellschaft

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