DE3211865A1

DE3211865A1 - Truebeentwaesserungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3211865A1
Application number: DE3211865A
Authority: DE
Inventors: Hans-Otto Prof. Dr.-Ing. 4370 Marl Lütgendorf
Original assignee: GEWERK AUGUSTE VICTORIA
Current assignee: GEWERK AUGUSTE VICTORIA
Priority date: 1982-03-31
Filing date: 1982-03-31
Publication date: 1983-10-13
Also published as: DE3211865C2

Description

Gewerkschaft Auguste Viktoria, 4370 Marl

Trübeentwäs serungsvorri cht ung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Trübeentwässerungsvorrichtung, mit einer Trübeaufgabe und einem am unteren Ende eines kegelstumpfförmigen Teils (Spitze) der Vorrichtung vorgesehenen Abzug für die eingedickte Trübe.

Es gibt verschiedene Vorrichtungen und Verfahren, um Wasser/Feststoff-Trüben einzudicken. Bekannt sind zum Beispiel Filterpressen, Vakuumfilter und Absetzspitzen (auch Brocke-Spitzen genannt). Pilterpressen und Vakuumfilter bringen relativ hohe Betriebskosten mit sich, weil bei diesen Filtern das Wasser mittels Druckeinwirkung ausgepreßt wird. Bei den Absetzspitzen hingegen setzen sich die Feststoffteilchen der Trübe, welcher zuvor üblicherweise ein Flockungsmittel zugesetzt wird, aufgrund der Schwerkraft ohne mechanische Hilfe nach unten ab.

Der mit den Absetzspitzen zu erreichende Eindickungs- oder Entwässerungsgrad ist relativ gering. Bei Korngrößen, in der Größenordnung von Feinsand kann das Wasser bei der Verdichtung der Feststoffteilchen praktisch widerstandslos nach oben entweichen. Bei Feinstkorn jedoch wird die Durchlässigkeit mit zunehmender Verdichtung des Feststoffs immer geringer. Es stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Fest stofflast und Porenwasserüberdruck ein, wodurch ein weiteres Eindicken praktisch nicht mehr möglich ist. Vor dem Abzug im

unteren Bereich der Spitze sammelt sich eine Trübe mit einem relativ hohen Wasseranteil.

Es ist weiterhin bekannt, Filterschüttungen oder -schichte: zu verwenden, von deren Boden das Wasser abgesaugt wird, um die Eindickung zu beschleunigen. ■ Solche , unter der Bezeichnung "hardinge-super-thickener" bekannte Entwässerungsvorrichtungen haben grundsätzlich den Aufbau gewöhnlicher Eindickvorrichtungen, im übrigen ist ihr Boden wasserdurchlässig und mit einer Filterschicht aus Sand oder dergleichen bedeckt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß solche Eindickvorrichtungen den Nachteil haben, daß sich die Filterschicht mit der Zeit zusetzt und erneuert oder gereinigt werden muß. Besonders un- · günstig erweist sich bei diesen Eindickvorrichtungen das Austragen des auf den Filter niedergeschlagenen Filterguts; denn es läßt sich bei den bekannten Vorrichtungen nicht vermeiden, daß nicht nur das Filtergu^, sondern gleichzeitig auch ein gewisser Teil der Filterschüttung mit ausgetragen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Trübeentwässerungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine im Vergleich zu Absetzspitzen wesentlich verbesserte Eindickung erzielt wird, ohne daß hierzu ein unvertretbar hoher Aufwand erforderlich wäre.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest in einem Teilbereich der Spitze ein Wasser abfilternder und Feststoffteilchen zurückhaltender Filter vorgesehen ist, aus dem das abgefilterte Wasser über eine Wasserabflußleitung unter geregeltem Druck abgezogen wird.

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Bei der Spitze, von der die vorliegende Erfindung ausgeht, kann es sich beispielsweise um die oben erwähnte Absetzspitze (Brocke-Spitze) handeln, oder aber beispielsweise um eine sogenannte Sammelspitze, in der sich voreingedickte Trübe aus mehreren Absetzspitzen sammelt, bevor "sie abtransportiert wird. Der kegelstumpfförmige Teil der Vorrichtung wirkt zunächst wie eine an sich bekannte Absetzspitze mit dem oben näher erläuterten Eindickeffekt, welcher aus den genannten Gründen lediglich zu einer "Voreindickung" führt. Der in der Spitze vorgesehene Filter bewirkt nun eine wesentlich weitergehende Eindickung der Trübe. Aufgrund der durch die Gestalt der Spitze bedingten Schrägfläche auf der der Trübe zugewandten Seite des Filters (im folgenden "Oberseite" des Filters genannt) bildet sich dort eine stark einge-" dickte Trübeschicht, welche nach unten in Richtung auf den Abzug fließt oder rutscht. Die Filterwirkung" des in der Spitze angeordneten Filters beruht auf der Druckdifferenz, welche bestimmt wird durch den durch die Wasserauflast bedingten Druck einerseits und den geregelten Druck im Wasserabfluß andererseits. Ließe man das Wasser über die Wasserabflußleitung stets mit größtmöglicher Volumengeschwindigkeit absetzen, das heißt, wäre die erwähnte. Druckdifferenz stets maximal, das heißt, entspräche die Druckdifferenz dem durch die Wasserauflast bewirkten Druck auf der Oberseite des Filters, so bestände die Gefahr, daß durch den hohen Druck auf der Oberseite des Filters eine zu dicke und feste Schicht gebildet würde, die nicht mehr fließfähig und mit anwachsender Dicke immer weniger wasserdurchlässig wäre. In einem solchen Fall würde die Wirkung des in der Spitze befindlichen Filters vollständig zunichte gemacht, und man erhielte am Abzug eine "voreingedickte" Trübe, wie man sie in"den üblichen Absetzspitzen erhält.

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Macht man die Druckdifferenz zu klein, was im Extremfall dem völligen Absperren der Wasserabflußleitung entspräche, so würde die Wirkung des Filters ebenfalls zunichte gemacht, so daß man am Abzug auch dann lediglich die erwähnte voreingedickte Trübe erhielte. Es kann also ein Optimalwert hinsichtlich des Drucks in der Wasserabflußleitung, also auf der Innenseite des Filters gefunden werden. Dieser optimale Druck hängt bei konstanter Füllhöhe der Spitze bzw. der Trübeentwässerungsvorrichtung von dem Entwässerungsgrad der durch den Abzug laufenden Trübe und/oder von der Volumengeschwindigkeit im Abzug ab.

Dementsprechend sieht die Erfindung vor, daß der Druck in der Wasserabflußleitung nach Maßgabe der Fließfähigkeit der eingedickten Trübe geregelt wird.

Die Fließfähigkeit, die sich beispielsweise ausdrückt in dem Entwässerungsgrad, kann zum Beispiel mittels eines Strahlungs-Dichtemeßgeräts erfaßt werden.

Um also eine optimale Eindickung der Trübe zu erreichen, sieht die Erfindung vor, daß als Regelgröße im Abzug die Trübendichte und/oder die Volumengeschwindigkeit gemessen wird, und daß abhängig von der Stellgröße der wirksame Querschnitt der Wasserabflußleitung veränderbar ist. Die Trübendichte läßt sich mit der oben angesprochenen Vorrichtung kontinuierlich messen. Auch die Volumengeschwindigkeit läßt sich mit an sich bekannten Mitteln auf relativ einfache Weise feststellen. Die Regelung erfolgt dann so, daß Trübendichte beziehungsweise Volumengeschwindigkeit auf einen

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Sollwert eingeregelt werden. Hierzu werden die Meßwerte für die Trübendichte beziehungsweise die Volumengeschwindigkeit auf einen herkömmlichen Regler gegeben, welcher eine Stellgröße abgibt, gemäß der der Querschnitt der Wasserabflußleitung eingestellt wird. Es ist klar, daß bei unterbrochenem Abzug der eingedickten Trübe auch die Wasserabflußleitung gesperrt werden muß, weil die Trübe sonst in der Spitze zu stark eingedickt wird und später nicht mehr fließfähig ist.

Eine besonders kostengünstige und dennoch wirksame Anordnung erhält man dadurch, daß als Filter ein trichterförmiger Filterkörper im unteren Teil der Spitze vorgesehen wird. Dieser Filterkörper wird in einfacher Weise an die Form der Spitze angepaßt.

Es wurde oben bereits darauf hingewiesen, daß die Trübe auf der Oberseite des Filters fließfähig sein muß. Das Abfließen der eingedickten Trübe zum Abzug hin ist also eine Grundvoraussetzung für den ordnungsgemäßen Betrieb der Trübeentwässerungsanlage. In diesem Zusammenhang spielt also die Konizität der Spitze eine nicht unerhebliche Rolle. Es hat sich gezeigt, daß ein guter Wirkungsgrad dann erzielt wird, wenn der Winkel des EUterkörpers und der Spitze bezüglich der Horizontalen zwischen 60 und 80° beträgt. Bei einem derart relativ steilen Winkel fließt die relativ stark eingedickte Trübe an der Oberseite des Filters gut zum Abzug hin ab. Andererseits wirkt auf die Trübe der von der Höhe der Wassersäule abhängige Druck unabhängig von der relativ großen Schräge der Spitze, so daß eine gute Entwässerung der Trübe durch den Filter gewährleistet ist.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Filterkörper einen gelochten Metalltrichter aufweist, der mit der Spitze einen in der Größenordnung von Dezimefern breiten, mit Ausnahme der Löcher bezüglich der Trübe abgeschlossenen Aufnahmeraum bildet, in dem sich eine Pilterschüttung befindet. Gemäß diesem erfindungsgemäßen Vorschlag lassen sich also beispielsweise bereits installierte Absetzspitzen ohne allzu großen Aufwand umrüsten, so daß mit diesen Spitzen dann eine wesentlich bessere Entwässerung erzielt wird als früher. Der an die Spitze angepaßte Metalltrichter wird in die Spitze abgesenkt, anschließend wird in den Aufnahmeraum die Pilterschüttung eingebracht. Nach oben kann der Aufnahmeraum beispielsweise durch einer lose aufgesetzten Ring abgeschlossen werden. Es braucht dann nur noch auf der Außenseite der Spitz.e die Wasserabflußleitung angebracht zu werden. Wenngleich oben vorgeschlagen wurde, eine automatische (zum Beispiel elektronische) Regelung vorzusehen, so kann die Regelung auch von Hand erfolgen. Ein Bedienungsmann kann beispielsweise durch Sichtprüfung den Grad der Eindickung der Trübe feststellen und erforderlichenfalls die Wasserabflußleitung entweder weiter sperren oder mehr öffnen.

Um einen guten Wasserabfluß im Innern des Filters zu gewährleisten, sieht die Erfindung vor, daß die Korngröße der Filterschüt tung zum Abzug hin kontinuierlich oder abgestuft zunimmt. Das Filterkorn wird nach der einen Lösung zum Beispiel einheitlich im Bereich des gelochten Trichters entsprechend einer genügenden Wassei durchlässigkeit ausreichend grob gewählt und in Kauf genommen, da£ das Feststoffkorn der Trübe wenige Zentimeter tief oberseitig eindringt. Im unterseitigen freien Teil der Filterschüttung fließt aas Wasser nach unten ab und wird hinter dem ungelochten Bereich des Trichters in einer groben Schüttung gesammelt.

Die Korngröße der Pilterschüttung beeinflußt den Wirkungsgrad der Anlage. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Korngröße de'r Pilterschüttung im Hinblick auf die Korngröße der Feststoffteilchen in der Trübe derart gewählt ist, daß die Peststoffteilchen nur einige Zentimeter in die Pilterschüttung eindringen. Da man von vornherein weiß, in welcher Größenordnung sich die Feststoffteilchen der Trübe bewegen, kann entsprechend dieser Information die Korngröße der Pilterschüttung gewählt werden. Es ist unschädlich, wenn gemäß der Erfindung die Feststoffteilchen einige Zentimeter in die Pilterschüttung eindringen. Es wird nach wie vor ein guter Wirkungsgrad erzielt werden. Auch die Tatsache, daß aufgrund des Eindringens von · Peststoffteilchen in die Filterschüttung ein höherer Druckunterschied erforderlich ist, um dieselbe Eindickung zu err zielen wie bei völlig freier Pilterschüttung, hat auch auf den Wirkungsgrad der gesamten Anlage keinen Einfluß; denn in einem solchen Fall braucht der Druck in der Wasserabflußleitung nur in entsprechendem Maße heruntergesetzt zu werden, um hinsichtlich des Entwässerungsgrades die gleichen Ergebnisse zu erzielen wie bei frischer und freier Filterschüttung.

Es kann von Vorteil sein, wenn im Bereich des Abzugs keine weitere Entwässerung der Trübe mehr erfolgt, so daß in diesem Bereich die Trübe gleichmäßig eingedickt ist. Dementsprechend sieht die Erfindung vor, daß der Metalltrichter im Bereich seiner Spitze ungelocht ist, und daß in dem entsprechenden Bereich des Aufnahmeraums eine grobkörnige Pilterschüttung und im übrigen Bereich eine feinkördge Pilterschüttung vorgesehen ist, wobei insbesondere die feinkörnige Pilterschüttung bei Feinstkorntrüben Korngrößen von 1 bis 5 mm aufweist. Im unteren Bereich der Spitze kann das im oberen Filterbereich abgezogene Wasser also ungehindert ab-

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--abNach den Fifcergesetzen dringt das Filtergut bei bestimmter Korngröße abhängig von der Korngröße der Filterschüttung mehr oder weniger tief in die Filterschüttung ein. xxxx Feinstkorn mit einer Korngröße von weniger als 0,5 mm beispielsweise dringt nur einige Zentimeter in die feine Filterschüttung ein, wenn diese sich aus verschieden großen Körnern mit 1 bis 5 mm Durchmesser zusammensetzt.

Je nach Umfang und Kapazität der Trübeentwässerungsanlage kann der erfindungsgemäße Filter beispielsweise in allen Absetzspitzen einer mehrere Spitzen umfassenden Anlage eingebaut sein. Andererseits gibt es auch Anlagen, in denen die in Absetzspitzen voreingedickte Trübe in einer sogenannten Sammelspitze angesammelt wird. Die Sammelspitze dient als Zwischenspeicher oder Puffer, um einen.kontinuierlichen Betrieb der einzelnen Absetzspitzen zu ermöglichen, während die Trübe von der Sammelspitze diskontinuierlich für den Abtransport abgezogen wird. Auch eine solche Sammelspitze kann in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildet sein.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Querschnittsansicht einer Trübeentwässerungsvorrichtung, in deren im unteren Teil befindlichen Spitze ein Filter vorgesehen ist, und

Figur 2 eine wgrößerte Querschnittsansicht der in

Figur 1 dargestellten Spitze der Trübeentwässerungsvorrichtung.

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Figur 1 zeigt eine als Trübeentwässerungsvorrichtung dienende sogenannte Absetzspitze (Brocke-Spitze) 1,'die zum Entwässern beziehungsweise Eindicken von Trüben aus Wasser und mit Flockungsmittel gebundenen Kohle-Feststoffteilchen dient. Die Trübeentwässerungsvorrichtung 1 weist in ihrem oberen Bereich einen Zylindermantel 2 und in ihrem unteren Bereich eine kegelstumpf förmige Spitze 3 auf.

Die einzudickende Trübe gelangt über eine als Rohr ausgebildete Aufgabe 6 zentrisch in die Vorrichtung 1. Die sich durch eine solche zentrische Aufgabe und durch die rotationssymmetrische Ausbildung der Vorrichtung 1 ergebenden Strömungsverhältnisse sind in der Figur 1 durch Pfeile P angedeutet; das heißt: es strömt Wasser in radialer Richtung auf die Oberkante des. zylindrischen Mantels 2 zu. Diese Oberkante des Mantels 2 ist von einer im Querschnitt winkligen Ablaufrinne 7 eingefaßt, über die das über die Oberkante abfließende Wasser in ein Ablaufrohr 8 gelangt.

Die in der Trübe enthaltenen Feststoffteilchen sinken aufgrund der Schwerkraft senkrecht nach unten ab. Dies ist in Figur 1 durch kleine Kreise T (Feststoffteilchen) mit nach unten gerichtetem Pfeil angedeutet. Aufgrund der kegelstumpfförmigen Ausbildung der Spitze 3 sinken die Feststoffteilchen bis auf die schrägen Flächen, bewegen sich als eingedickter Trübestrom auf diesen schrägen Flächen nach unten und sammeln sich im Tiefsten der Spitze. Die eingedickte Trübe-wird dann über den Abzug ¹J abgezogen und entweder einem weiteren Eindickvorgang zugeführt oder abtransportiert.

Zusätzlich zu der aufgrund der oben beschriebenen Effekte erfolgenden Eindickung erfolgt erfindungsgemäß eine weitergehende Eindickung im Bereich der Spitze 3.

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In einem Teilbereich der Spitze 3 befindet sich ein Filter, welcher eine weitere Entwässerung der Trübe bewirkt. Das in Figur 2 näher dargestellte Filter besteht im wesentlichen aus einem mit möglichst vielen Löchern 9 versehenen Metalltrichter 10, der mit der Außenwand der Spitze 3 einen 1 bis 3 Dezimeter breiten Aufnahmeraum 11 für eine Filterschüttung bildet. Die Löcher 9 in dem Metalltrichter sind bei diesen Ausführungsbeispielen in mehreren konzentrischen Kreisen von oben nach unten über den Trichter bis zu einem in Figur 2 durch eine Linie N angedeuteten Niveau verteilt. In diesem oberen Bereich des Filters besteht die Filterschüttung in dem Aufnahmeraum 11 aus relativ feingekörntem Material. Beispielsweise liegt die Korngröße in einem Bereich zwischen 1 und 5 mm, was insbesondere bei einer Feinstkorngröße von weniger als 0,5 mm dazu, führt, daß die Feststoff partikel nur wentge Zentimeter hinter den Metalltrichter 10 in die feinkörnige Schüttung 12 im oberen Bereich des Filters eindringen. Im unteren bereich besteht die Filterschüttung aus grobkörnigem Material 13» und in diesem Bereich ist der untere konische Teil des Metalltrichters 10 sowie der daran anschließende zylinderförmige Abschnitt nicht gelocht. An dieser Stelle erfolgt also keine weitere Entwässerung.

Im Bereich der grobkörnigen Filterschüttung 13 ist in die Spitze 3 eine Wasserabflußleitung 14 eingelassen, wobei ein Sieb 15 verhindert, daß Material aus der groben Filterschüttung 13 in die Wasserabflußleitung 14 gelangt. Das Ende 16 der Wasserabflußleitung 14 ist als Ventilsitz ausgebildet. Dem Ventilsitz gegenüberliegend ist eine Ventilspitze 17 vorgesehen, die mit dem Ventilsitz Ib einen Ringspalt 18 bildet.

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Die Breite des Ringspalts 18 und damit der wirksame Querschnitt der Wasserabflußleitung 14 kann durch ein Stellglied 19 variiert werden. Dieses Stellglied 19 ist beispielsweise als Servomotor ausgebildet, der die Ventilspitze über eine Betätigungsstange 20 in Richtung des Doppelpfeils F hin- und herbewegt.

Die Einstellung der Breite des Ringspalts 18 erfolgt durch das Stellglied 19 entsprechend dem von einem Regler 21 abgegebenen Stellsignal. Der Regler 21 kann in herkömm-1 icher Weise ausgebildet sein, beispielsweise kann es sich um einen Bid-Regler handeln.

Die Regelung und somit der Wert der Stellgröße für das Stellglied 19 erfolgt nach Maßgabe der Trübedichte und/oder der Volumengeschwindigkeit im Abzug ¹K

Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, ist direkt unter der Spitze 3 auf beiden Seiten des Abzugrohres ein Trübedichte-Meßgerät angeordnet. Dieses Meßgerät besteht aus einem eine Strahlungsquelle enthaltenden Sender 22 und einem auf eine Strahlungsintensität ansprechenden Empfänger 23. Derartige Geräte sind aus dem Stand der Technik an sich bekannt. Je stärker die Trübe entwässert ist, das heißt, je dichter die Feststoffteilchen in der Trübe sind, desto weniger Strahlung gelangt durch die beiden von der Strahlung zu durchlaufenden Rohrwandungen und die den Abzug durchströmende Trübe. Das Ausgangssignal "χ" des Empfängers 23 stellt also eine von der Trübedichte abhängige Größe dar. Alternativ oder zusätzlich kann die Volumengeschwindigkeit der Trübe mit herkömmlichen Mitteln gemessen werden, beispielsweise mit einem induktiven Durchflußzähler. Dieser Zähler ist in Figur 1

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durch das Bezugszeichen 24 angedeutet. Er gibt ein Ausgangssignal "y" ab.

Weiterhin ist in dem Abzug 4 ein Schieber 25 vorgesehen, dessen Sperrglied 27 durch Drehen eines Handrades 26 oder mittels eines tnicht dargestellten) Servo-motors in einen Ventilsitz 28 im Inneren des Abzugrohres gebracht werden kann, um den Abzug erforderlichenfalls abzusperren.

Die oben beschriebene Anordnung kann auf einfache Weise hergestellt beziehungsweise montiert werden:

In die Absetzspitze 1 wird zunächst der gelochte Metalltrichter 10 eingebracht, so daß dessen zylindrische Spitze . unten am Boden der Spitze 3 aufsetzt, während sichöie Enden von Distanzstäben 30 auf der Innenseite des kegelstumpfförmigen Mantels der Spitze 3 abdiützen. Dann wird zunächst die grobkörnige Schüttung 13 in den Aufnahmeraum 11 gebracht, anschließend erfolgt das Einbringen der feinkörnigen Filterschüttung 12. Dann wird oben auf den gelochten Metalltrichter 10 ein Verschlußring 31 aufgesetzt, der aus zwei kegelstumpfförmigen Teilen zusammengeschweißt ist, welche einen spitzen Win--kel bilden. Vor dem Einsetzen des Filters wurde die Wasserabflußleitung 14 mit dem Sieb 15 montiert.

Oben wurde bereits beschrieben, wie der Eindickprozess abläuft, so weit lediglich die Wirkung.der Spitze maßgebend ist. Im folgenden soll beschrieben werden, wie durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung eine wesentlich weitgehendere Eindickung der Trübe erreicht wird. Im Bereich des gelohten Metalltrichters 10 bildet sich auf dessen Oberseite (also auf der der Trübe zugewandten Seite) durch das

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entlang der Trichteroberfläche absinkende Peststoffmateriai zunächst eine Schicht mit relativ stark eingedickter Trübe. Auf diese Schicht wirkt lotrecht zur Fläche des Metalltrichters 10 ein von der Höhe der Trübesäule abhängiger Druck, der in Figur 2 durch einige Pfeile "0" angedeutet ist. Durch die Löcher 32 in dem Metalltrichter 10 gelangen Wasser und Feststoffteilchen infiie feinkörnige Filterschüttung 12. Die Feststoffteilchen dringen allerdings nur,etwas in die Filterschüttung 12 ein, während das Wasser tiefer eindringt und durch die Filterschüttung 12 entlang der Innenwandung der Spitze 3 nach unten abruft. Auf der Oberfläche des Metalltrichters 10 bildet sich eine fließfähige Trübeschicht 33 (siehe Figur 2), die nach unten in den Abzug 4 abfließt. Die Filterwirkung hängt ab von dem auf der Innenseite der Filteranordnung 10, 11, 12, 13 herrschenden Wasserdruck. Wäre der Ringspalt 18 am Ende der Wasserabflußleitung 14 geschlossen, so würde sich in dem Filter, also auch in der Filterschüttung 12 ein Druck aufbauen, der genau so groß wäre wie dieser innerhalb des Metalltrichters herrschende Druck. Die Druckdifferenz hätte demnach den Wrt "0", so daß kein Wasser in die Filterschüttung gedrückt würde.

öffnet man den Ringspalt 18 durch entsprechendes Absenken der Ventilspitze 17 so weit, daß das Wasser ungedrosselt durch die Wasserabflußleitung 14 austreten kann, so herrscht in der Wasserabflußleitung beziehungsweise im Bereich des Siebes 15 ein Druck "0", so daß die für die Filtrierung maßgebliche Druckdifferenz dem innerhalb des Metalltrichters herrschenden Druck abzüglich des durch den Strömungswiderstand der feinkörnigen Filterschicht 12 bewirkten Drucks entspräche. Diese Druckdifferenz wäre relativ

hoch, so daß die Peststoffteilchen mit großem Druck gegen die Innenfläche des Metalltrichters 10 gedrückt würden. Hierdurch würde die Trübeschicht 33 ihre Fließfähigkeit möglicherweise verlieren.

Es müssen also folgende Punkte hinsichtlich der optimalen Eindickung beachtet werden:

1. Die Wasserabflußmenge in der Wasserabflußleitung 14 muß einstellbar sein.

2. Die Wasserabflußleitung 14 muß einen ausreichend großen Querschnitt aufweisen, damit die zu erwartende maximale Wasserabflußmenge abgeleitet werden kann.

3. Die Pilteranordnung in der Spitze 3 muß insbesondere im Hinblick auf die Anzahl und Größe der Löcher 9 in dem Metalltrichter, auf das Volumen und die Korngröße der Filterschüttung 12 und auf den Umfang und die Korngröße der grobkördgen Filterschüttung 13 so ausgelegt sein, daß die FiIteranordnung nötigenfalls so viel Wasser abfiltern kann, daß bei gegebener Voreindickung die im Abzug 4 abgezogene Trübe gerade noch fließfähig ist.

Bei der Wirkung der Pilteranordnung 10, 11, 12, 13 ist die Korngröße der in der Trübe enthaltenen Peststoffteilchen zu berücksichtigen. Bei sehr feinem Korn wird ein hoher Entwässerungsgrad nur dann erzielt, wenn eine hohe Druckdifferenz vorliegt, das heißt, wenn das Wasser durch die Wasserabflußleitung 14 praktisch drucklos abgeführt wird.

Wie oben bereits erwähnt wurde, erfolgt die Regelung der Wasserabflußmenge nach Maßgabe der Trübedichte und/oder der Volumengeschwindigkeit der Trübe in dem Abzug 4. Das für die Trübedichte repräsentative Signal "x" sowie das für die Volumengeschwindigkeit repräsentative Signal "y" werden auf den in Figur 2 dargestellten Regler 21 gegeben. Soll nur eines dieser beiden Signale für die Regelung herangezogen werden, so bleibt das andere Signal außer Betracht. Es kann sich möglicherweise als zweckmäßig erweisen, einen aus den gewichteten beiden Signalen ermittelten Durchschnittswert xxxxxxxxxxxxxxxx auf den Regler 21 zu geben. Wird zum Beispiel ein großes Signal "x" erhalten, was bedeutet, daß die Trübedichte relativ gering ist, so gibt der Regler 21 an das Stellglied 19 ein Signal, so daß das Stellglied 19 durch Zurückziehen der Ventilspitze 17 den Ringspalt 18 weiter öffnet. Der Druck in der Wasserabflußleitung 14 wird geringer, die Druckdifferenz bezüglich des innerhalb des Metalltrichters henschenden Drucks wird größer, und demzufolge erfolgt eine stärkere Eindickung der Trübe im Bereich der Schicht 33. Nach Ausregelung wird die Trübe im Abzug 4 die gewünschte Dichte haben. Ist die Dichte zu groß, wird der Ringspalt weiter geschlossen, so daß die für den Entwässerungsgrad maßgebliche Druckdifferenz geringer wird. Danach wird sich dieX)ichte der Trübe im Abzug 4 verringern. Die AusregäLung nach Maßgabe der Volumengeschwindigkeit kann in ähnlicher Weise erfolgen. Bei geringer Volumengeschwindigkeit, die einem hohen Entv&serungsgrad entspricht, wird der Ringspalt 18 weiter geschlossen, so daß demzufolge die maßgebliche Druckdifferenz geringer wird und die Eindickung weniger intensiv erfolgt.

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Wenn sich nach längerer Betriebszeit die feinkörnige Pilterschüttung 12 zu stark durch die Feststoffteilchen der Trübe zugesetzt hat, sollte die Filterschüttung gereinigt werden. Dies kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einfache Weise dadurch erfolgen, daß beispielsweise durch die Wasserabflußleitung 14 in umgekehrter Richtung Wasser in d^n Aufnahmeraum 11 gepumpt wird, so daß die unterhalb des Metalltrichters 10 befindlichen Feststoffteilchen durch die Löcher 32 in das Innere des Trichters gelangen. Aus dieser Filtertechnik ist es bekannt, daß bei einem bestimmten Verhältnis von Korngröße und Lochdurchmesser nicht zu befürchten steht, daß das körnige Material durch die Löcher hindurchtritt. Dieses Verhältnis beträgt etwa 1 : 10. Wenn man also bei einer Korngröße der feinkörnigen Filterschüttung 12 von einem Korndurchmesser im Bereich zwischen 1 und 5 mm ausgeht, so ist bei einem Durchmesser der Löcher 32 von 5 bis 10 mm sichergestellt, daß bei einem solchen Reinigungs- oder Rückspülvorgang praktisch keum Material aus der Filterschüttung 12 in den Innenbereich des Metalltrichters 10 gelangt.

Man könnte den Filter auch auf einfache Weise dadurch reinigen, daß der Metalltrichter 10 etwas angehoben wird, so daß die Filterschüttung am Abzug 4 entnommen werden kann. Anschließend kann die Schüttung erneuert werden.

Die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Statt eines einstückigen gelochten Metrichters 10 kann ein aus mehreren Kegelstumpfringen zusammengesetzter Trichter in die Spitze 3 eingesetzt werden. Der unterste ungelochte Ring geht dann beispielsweise bis zu dem Niveau "N". Wenn.dieser Ring eingebracht ist, wird anschließend die grobkörnige Filterschüttung 13 in den Aufnahmeraum eingebracht. Dann wird ein gelochter Ring oder werden gegebenenfalls mehrere ge-

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lochte Ringe aufgesetzt und mit einer auf die zu filternde Trübe abgestimmten Pilterschüttung hinterfüllt. Die einzelnen Ringe bilden dann eine ähnliche Anordnung, wie sie in Figur 2 dargestellt ist, nur daß anstelle des durchgehenden Metalltrichters mehrere Einzelteile vorhanden sind.

Um einen guten Wasserabfluß im Innern des Filter zu gewährleisten, sieht eine zweite Lösungsform vor, daß der Filter aus einer oberseitigen feineren und einer unterseitigen gröberen Filterschüttung zusammengesetzt ist und die Korngröße der feineren Pilterschüttung im Hinblick auf die Korngröße der Feststoffteilchen in der Trübe derart gewählt ist, daß die Feststoffteilchen nur einige Millimeter in die Filterschüttung eindringen. Statt nur eines gelochten Metalltrichters 10 wird mindestens ein weiterer gelochter Trichter konzentrisch in die Spitze 3 eingesetzt. Der äußere gröber gelochte Trichter wird mit grobem Korn hinterfüllt und zwischen äußeren und innerem Trichter feines Filterkorn eingefüllt.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird hinter einen relativ grob gelochten Trichter relativ grobes Filterkorn geschüttet, das das Wasser ohne größeren Widerstand abfließen läßt. Vor Inbetriebnahme der Anlage wird der Abfluß 14 geschlossen, Wasser eingefüllt und feines Filterkorn eingeschüttet, so daß das Filter oberseitig mit feinem Filterkorn vollflächig bedeckt ist. Der Abfluß 14 wird dann geöffnet und die dadurch entstehende Wasserdruckdifferenz spült und drückt das feine Filterkorn durch die Löcher des Trichters in das gröbere Filterkorn wenige Zentimeter hinein.

Bei Beginn des Normalbetriebs dringen die feinkörnigen Feststoffe der Trübe nur noch wenige Millimeter tief in das

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oberseitig fein abgestufte Filtergerüst ein, oberseitig wird die Trübe entwässert und unterseitig fließt das Wasser in der groben Filterschüttung nach unten ab.

Man erkennt, daß mit der erfindungsgemäßen Trübeentwässerungsvorrichtung eine wesentlich stärkere Eindickung der Trübe erzielbar ist. Dies hat nicht nur zur Folge, daß bei gegebener Menge anfallender Trübe weniger Absetzspitzen notwendig sind, sondern es müssen auch wesentlich weniger Transportmittel zum Abtransport der eingedickten Trübe bereitgestellt werden, weil der Feststoffanteil in der erfindungsgemäß eingedickten Trübe wesentlich höher ist als bei bekannten Anlagen. Mit anderen Worten: Die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingedickte Trübe enthält weniger Wasser, so daß der an sich überflüssige Transport des Wassers zum großen Teil fortfällt.

Es wurde oben bereits darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße Filteranordnung nicht unbedingt in einer oder jeder Absetzspitze einer Trübeentv^ässerungsanlage vorgesehen zu sein braucht. Setzt sich eine Anlage teispielsweise aus mehreren Absetzspitzen der in Figur 1 dargestellten Art (ohne die erfindungsgemäße Filteranordnung) zusammen, so werden die Abzugrohre in der Regel in eine als Zwischenspeicher dienende Sammelspitze gegeben, so daß trotz kontinuierlichem Betrieb der Absetzspitzen die eingedickte Trübe diskontinuierlich abtransportiert werden kann. In einer solchen als Puffer dienenden Sammelspitze kann auch eine .erfindungsgemäße FiIt er anordnung der oben beschriebenen Art vorgesehen werden, wobei dann auf zusätzliche Maßnahmen in den .Absetzspitzen verzichtet wird.

Als Beispiel für die üimensionierung einer Absetzspitze mit Filteranordnung gemäß Figur 1 sei angegeben, daß bei einer

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etwa 20 m hohen Absetzspitze der gelochte Metalltrichter 10 eine Höhe von ca. k m hat. Die durch die Aufgabe 6 in die Spitze eingeführte Trübe hat beispielsweise einen Fest stoffanteil von 50 g/lj dies entspricht pro 1 1 Trübe dann 20 cm Peststoff und 980 nr Wasser. Die Absetzspitze an sich bewirkt eine Vorein- . dickung bis zu einem Feststoffanteil von 400 g/l, dies entspricht 8¹IO cm-³ Wasser und l60 cm Feststoff pro 1 vor eingedickt er Trübe. Die durch die erfindungsgemäße FiIteranordnung bewirkte weitergehende Eindickung der Trübe geht also von den letztgenannten Vierten aus. Auf den 1 einer derart voreingedickten Trübe bezogen, kann man an der Wasserabflußleitung ^ 67 cnr Wasser' abziehen,, so daß dann im Abzug h noch 533 cm Trübe abgezogen werden. Demnach enthält die Trübe also 75Og Feststoff pro 1. Dies entspricht, auf 1 1 Trübe im Abzug 4 bezogen: 300 cnr Feststoff und 700 cnr\ Wasser.

Um diese Werte mit der lediglich durch die Wirkung der Absetzspitze erzielten Eindickung zu vergleichen, vergleicht man die jeweiligen wassermengen bei gleichem Feststoffanteil. Bezugnehmend auf die obigen Zahlenangaben heißt dies: Bei l60 cm Feststoff beträgt nach der erfindungsgemäßen Eindickung der Wasseranteil 373 cm . Man erhält also bei gegebenen Feststoffanteil durch die erfindungsgemäße Trübeentwässerung weit weniger als halb so viel V/asser im Vergleich zum Stand der Technik.

Claims

DR.-ING. STUHLMANN.r^ QlPlLrffH.G.*WILITERT DR.-ING. OIDTMANN — DIPL-PHYS. DR. JUR."rEUTERS PATENTANWÄLTE AKTEN-NR. IS/29921 - . · " 4β3Ο BOCHUM, 3O. 3.I982 ν. ^ ' ' Postschließfach 1Ο 24 5Ο ' Ihr Zeichen ' '" Fer"ruf O234/B 19 57 Bergstraße 1BÖ TELEX 825 361 swop d Patentansprüche:

1. Trübeentwässerungsvorrichtung, mit einer Trübeaufgabe und einem am unteren Ende eines^Tkegelstumpfförmigen Teils (Spitze) der Vorrichtung vorgesehenen Abzug für die eingedickte Trübe, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in einem Teilbereich der Spitze (3) ein Wasser abfilterndes und Feststoffteilchen (T) zurückhaltendes Filter (10, 11, 12, 13) vorgesehen ist, aus dem das abgefilterte Wasser über eine Wasserabflußleitung (14) unter geregeltem Druck abgezogen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Druck in der Wasserabflußleitung (14) nach Maßgabe der Fließfähigkeit der eingedickten Trübe geregelt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge,-kennzeichnet ,daß als Regelgröße im Abzug (4) die Trübendichte und/oder die Volumengeschwindigkeit gemessen- wird, und daß abhängig von der Stellgröße der wirksame Querschnitt (18) der Wasserabflußleitung (1*1) veränderbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Filter ein trichterförmiger Filterkörper (10., 11, 12, 13) im unteren Teil der Spitze (3) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Winkel des FiIterkörpers (10, 11, 12, 13) und der Spitze (3) bezüglich der Horizontalen (z.B. "N") zwischen 60° und 80° beträgt.

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6. Vorrichtung nach Anspruch k oder 5» dadurch gekennzeichnet , daß der Filterkörper einen gelochten Metalltrichter (10) aufweist, der mit der Spitze (3) einen in der Größenordnung von Dezimetern breiten, mit Ausnahme der Löcher (9) bezüglich der Trübe abgeschlossenen Aufnahmeraum (11) bildet, in dem sich eine Filterschüttung (l2, i3) befindet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Korngröße der Filterschüttung (12, 13) zum Abzug (4) hin kontinuierlich oder abgestuft zunimmt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße der Filterschüttung (12) im Hinblick auf die Korngröße der Feststoffteilchen (T) in der Trübe derart gewählt ist, daß die Feststoffteilchen nur einige Zentimeter in die Filterschüttung (12) eindringen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalltrichter (10) im Bereich seiner Spitze ungelocht ist, und daß in dem entsprechenden Bereich des Aufnahmeraums (11) eine grobkörnige Filterschüttung (13) und im übrigen Bereich eine feinkörnige Filterschüttung (12) vorgesehen ist, wobei insbesondere die feinkörnige Filterschüttung (12) bei Feinstkorntrüben (Korndurchmesser <T 0,5 mm) Korngrößen von 1 bis 5 mm aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter aus mehreren lose in die Spitze eingestellten Ringelementen besteht. _T

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch. gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine sogenannte Absetzspitze (1) (sogenannte Brocke-Spitze) ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze eine einer oder mehreren Voreindickungsvorrichtungen, zum Beispiel Absetzspitzen, nachgeschaltete Sammelspitze ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennnzeichnet, daß der Filter zweischichtig ausgebildet ist mit einer oberseitigen feineren und einer unterseitigen gröberen FiIterschüttung und daß. die Korngröße der feineren Filterschüttung im Hinblick auf die Korngröße der Feststoffteilchen in der Trübe derart gewählt ist, daß diese nur einige Millimeter in die Filterschüttung eindringen, und die Korngröße der gröberen Filterschüttung derart gewählt ist, daß die feinere Filterschüttung nur einige Zentimeter in die gröbere eindringt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß ein zweiter grob gelochter Metalltrichter zur Stützung der dahinter eingefüllten, unterseitigen groben Filterschüttung vorgesehen ist und die oberseitige feine Filterschüttung zwischen dem fein gelochten oberseitigen Metalltrichter und dem zweiten grob gelochten Metalltrichter eingefüllt ist.

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13. Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung nach
Anspruch 13* dadurch gekennzeichnet,
daß der grob gelochte Metalltrichter mit einer groben Pilterschüttung hinterfüllt wird und eine oberseitige feine Filterschicht durch die Lochung des Metalltrichters einige Zentimeter in die grobe Pilterschüttung eingeschwemmt wird.