DE4033012A1 - Verfahren und vollmantel-schneckenzentrifuge mit siebteil zum entwaessern von schlamm - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge zum Entwässern von Schlamm, insbesondere zum Entwässern von Klärschlamm, wobei der im Klärteil der Zentrifuge vorentwässerte Schlamm im Siebteil einer Nachentwässerung unterzogen wird.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 36 24 536 ist eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit Siebmantelteil be­ kannt, bei der im Vollmantelteil eine Klärung und Vorent­ wässerung des Feststoff-Flüssigkeitsgemisches und im an­ schließenden Siebmantelteil eine Nachentwässerung der Feststoffe erfolgt. Im Bereich des Siebmantelteils ist hierbei die Förderschnecke mit Rührelementen versehen, die in die Feststoffschicht eintauchen. Auf diese Weise wird die Feststoffschicht im Bereich des Siebteils einer ständigen Umwälzung unterzogen und dadurch die Nachent­ wässerung der Feststoffe vor dem Austrag aus der Schnec­ kenzentrifuge verbessert.

Ferner sind auch Druck-Filterzentrifugen bekannt, bei denen das Filtermedium von einer Vollmanteltrommel um­ schlossen ist, die mit einer Siphon-Ringtasse abgedichtet ist. Zwischen dem zylinderförmigen Filtermedium und der Vollmanteltrommel ist ein Filtratsammelraum eingeschlos­ sen, der durch Abflußöffnungen mit der Ringtasse verbun­ den ist. Das die Vollmanteltrommel umgebende Zentrifugen­ gehäuse steht hierbei im Betrieb unter Gasüberdruck. Lediglich im Bereich des Filtermediums wird der sonst allseitig wirkende Gasüberdruck von der Vollmanteltrommel abgeschirmt. Hierbei werden jedoch durch den wirksamen Gasüberdruck im gesamten Verfahrensraum, insbesondere die Suspensions- und Waschmittelzufuhr, die Filtratabfuhr und die Feststoff-Auschleusung aus dem Druckraum besonders erschwert und die Zentrifuge selbst wie auch die notwen­ digen Peripheriegeräte um die Zentrifuge herum sind rela­ tiv aufwendig.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer konti­ nuierlich arbeitenden Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit Siebteil eine der Zentrifugalfiltration zusätzlich über­ lagernde Druckgasfiltration zu ermöglichen, ohne daß da­ bei das gesamte Zentrifugengehäuse unter Druck gesetzt werden muß.

Die Aufgabe wird gemäß dem Verfahren der Erfindung da­ durch gelöst, daß im Bereich des Siebteils ein gasförmi­ ges Medium unter Druck von innen auf die Schlammschicht aufgebracht wird. Dadurch daß im Bereich des Siebteils der Zentrifuge ein gasförmiges Medien unter Druck von innen auf die Schlammschicht aufgebracht wird, kann bei einem Schlamm mit Partikeldurchmessern unter einem Mikro­ meter schon durch Anlegen eines Gasdruckes von 4 bar der Trockenstoffgehalt von bisher 44% auf über 60% gestei­ gert werden. Die zu deponierende entwässerte Schlammenge kann hierdurch sehr vorteilhaft nicht nur deutlich redu­ ziert, sondern auch der Energieaufwand für die thermische Trocknung und/oder Verbrennung verringert und dadurch der bisher hierfür erforderliche Kostenaufwand insgesamt be­ deutend gesenkt werden. Da gemäß der Erfindung das gas­ förmige Medium nur im Bereich des Siebteils der Zentri­ fuge auf die Schlammschicht aufgebracht wird, können be­ sondere Dichtelemente und dergleichen, wie sie bei Druck- Filterzentrifugen erforderlich sind, entfallen, wodurch die Schlammentwässerung bei hohem Trennwirkungsgrad er­ heblich vereinfacht und die Betriebskosten verringert werden können. Als gasförmige Medien können hierbei außer Luft gegebenenfalls auch sehr vorteilhaft heiße Gase oder überhitzter Dampf auf die Schlammschicht im Siebteil unter Druck aufgebracht und dadurch der im Klärteil vor­ entwässerte Schlamm teilweise oder sogar ganz getrocknet werden, bevor er aus der Zentrifuge ausgetragen wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung von in Zeichnungsfiguren schematisch dargestellten Zentrifugen zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung.

Es zeigt

Fig. 1 eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit zylindrisch-konischem Trommelmantel und mit im zylindrischen Trommelmantel angeordneten Siebteil sowie mit an der Schneckenhohlwelle angeordneten Stauelementen, die zu beiden Seiten des Siebteils in die Schlammschicht eintauchen, sowie mit an der Schneckenhohl­ welle angeordneter Gaszuführungsleitung ge­ mäß der Erfindung im Teillängsschnitt;

Fig. 2 eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit zylindrisch-konischem und anschließend wie­ der zylindrischem Trommelmantel mit Siebteil und in der Schneckenhohlwelle angeordneter Gaszuführungsleitung gemäß der Erfindung im Teillängsschnitt;

Fig. 3 eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit zylindrisch-konischem Trommelmantel und mit im konischen Trommelmantel angeordnetem Siebteil und darüber in der Schneckenhohl­ welle angeordneter Gaszuführungsleitung im Teillängsschnitt;

Fig. 4 eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit zylindrischem Trommelmantel mit Siebteil und darüber angeordneten Druckzonen, in die zwei Gaszuführungsleitungen münden, gemäß der Er­ findung im Teillängsschnitt.

Wie Fig. 1 zeigt, besteht die Vollmantel-Schneckenzentri­ fuge aus einem zylindrisch-konischen Trommelmantel (35) mit Siebteil (36), der im zylindrischen Trommelmantel­ teil integriert ist. Außen an der Schneckenhohlwelle (37) sind mit Abstand voneinander zwei als Trennscheiben aus­ gebildete Stauelemente (38 und 39) angeordnet, von denen das Stauelement (38) vor dem Siebteil (36) und das Stau­ element (39) nach dem Siebteil in die Dickschlammschicht (40) eintaucht. Mit Hilfe dieser Stauelemente (38 und 39) wird im Bereich des Siebteils (36) zwischen der Dick­ schlammschicht (40) und der Schneckenhohlwelle (37) eine Druckzone (41) gebildet, in die eine in der Schnecken­ hohlwelle (37) angeordnete Leitung (42) mündet. Durch die Leitung (42) wird ein gasförmiges Medium unter Druck von innen auf die Dickschlammschicht (40) aufgebracht. Durch das Einbringen von gasförmigen Druckmedien in die Druck­ zone (41) wirkt auf die im Siebteil (36) befindliche Schlammschicht (40) nicht nur das Zentrifugalfeld, son­ dern auch noch zusätzlich der Gasüberdruck, wodurch die kapillargebundene Feuchtigkeitsfront in der Schlamm­ schicht (40) nach außen verschoben und die mit Flüssig­ keit gesättigte Schlammschichtdicke sehr stark verringert wird. Die Wirkung des überlagerten Gasdruckes auf den er­ reichbaren Trockenstoffgehalt im Schlamm ist sehr groß. So konnte, wie praktische Versuche gezeigt haben, bei einem Schlamm, dessen Partikeldurchmesser unter einem Mi­ krometer lagen, schon durch Anlegen eines Luftdruckes von nur 4 bar der Trockenstoffgehalt des Schlammes von bisher 44% auf weit über 60% gesteigert werden. Je nach der Zusammensetzung des entwässerten Schlammes kann der auf die Schlammschicht wirkende Gasdruck erhöht oder auch verringert werden, und zwar bis nahe an die Grenze eines Gasdurchbruches. Solange nicht mit Gasdurchbruch bzw. Leerblasen der Schlammschicht gearbeitet wird, ist der Gasverbrauch sehr gering, da die Flüssigkeit in den Kapillaren durch das Gas nur weiter heruntergedrückt wird. Im übrigen kann der Gasdruck auch sehr vorteilhaft permanent wirkend oder aber auch periodisch wirkend auf die Schlammschicht (40) aufgebracht werden. Als Druckgas kann sowohl Luft als auch Heißgas oder auch Heißdampf verwendet werden. Die Verwendung von Heißgas als Druckgas ermöglicht ein vollständiges Trocknen des im Klärteil der Zentrifuge vorentwässerten Schlammes vor Austritt aus der Zentrifuge.

Im Betrieb der in Fig. 1 dargestellten Vollmantel- Schneckenzentrifuge steht die über dem Siebteil (36) be­ findliche Druckzone (41) permanent unter Gasdruck. Im linken Teil der Zentrifuge findet, wie bei den herkömmli­ chen Vollmantel-Schneckenzentrifugen die Trennung bzw. das Absetzen des durch die Leitung (43) in die Zentrifuge eingebrachten Feststoff-Flüssigkeitsgemisches und das Austragen der geklärten Flüssigkeit (Pfeil 44) aus der Zentrifuge statt. Durch das als Stauscheibe ausgebildete Stauelement (38), das wie eine Schleuse wirkt, ist der Klärteil vom Siebteil (36) abgetrennt. Um einen kontinu­ ierlichen Feststofftransport im Bereich des Siebteils (36) zu gewährleisten, ist jede der als Stauscheiben ausgebildeten Stauelemente (38, 39) sehr vorteilhaft außen mit wenigstens einer spaltförmigen Ausnehmung für den Durchtritt des Dickschlammes versehen. Durch die Gas­ druckbeaufschlagung im Siebteil (36) der Zentrifugentrom­ mel wird die Flüssigkeit aus den Kapillaren des Fest­ stoffkuchens nach außen kolbenartig herausgedrückt und durch die Sieböffnungen nach außen ausgetragen. Nach Ver­ lassen der Druckzone (41) wird der auf diese Weise wei­ testgehend entwässerte Feststoffkuchen nach Durchtritt durch die Ausnehmung in dem als Stauscheibe ausgebildeten Stauelement (39) auf dem konischen Vollmantelteil hoch­ transportiert und in Pfeilrichtung (45) aus der Zentri­ fuge drucklos ausgetragen.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Vollmantel-Schneckenzen­ trifuge mit zylindrisch-konischem Vollmantelteil (46) ist der daran anschließende zylindrische Siebteil (47) ver­ hältnismäßig lang ausgebildet und auf einen kleineren Radius gelegt als der Vollmantelteil (46). Links von der an der Schneckenhohlwelle (48) angeordneten, als Schleuse wirkenden Stauscheibe (49) befindet sich, wie üblich, die Sedimentationszone bzw. der Klärteil, während auf der rechten Seite der Stauscheibe (49) die lang ausgebildete Siebzone (47) dem Waschen, Trockenschleudern und Nach­ trocknen des Feststoffkuchens durch die Druckgasbeauf­ schlagung über die Leitung (50) vorbehalten ist. Die als Stopfschnecke ausgebildete Schleuse (51) dient als druckloser Feststoffabwurf in das in der Zeichnung nicht näher dargestellte, ebenfalls in drei Bereiche unter­ teilte Zentrifugengehäuse. Die hierbei als Schleusen wir­ kenden Elemente können als kreisringförmige Trennscheiben mit außen liegendem Ringspalt als Staublech, das den Schneckenwendelgang abschließt und außen eine Durch­ trittsöffnung aufweist, als pneumatisch oder auch druck­ mittelbeaufschlagte flexible Barriere mit veränderlichem Durchtrittsspalt oder als Stopfschneckenabschnitt mit verengtem Schneckenwendelgangquerschnitt ausgeführt sein. Für den Fall, daß auch der Klärteil der Zentrifuge unter Gasdruck steht, kann die abgetrennte Flüssigkeit über ein Drosselventil oder über ein Siphon in den drucklosen Raum ausgetragen werden. Ebenso kann der Feststoffaustrag an­ statt über eine Stopfschnecke über eine Quetschdüse er­ folgen.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Vollmantel-Schneckenzen­ trifuge mit zylindrisch-konischem Trommelmantel (52) ist der konische Trommelmantelteil (53) vollständig als Sieb­ mantel ausgebildet und dieser Bereich wiederum durch eine außen an der Schneckenhohlwelle (54) angeordnete, als Schleuse wirkende Stauscheibe (55) vom Klärteil auf der linken Seite abgetrennt, während am rechten Ende wiederum eine Stopfschnecke (56) vorgesehen ist, mit deren Hilfe der Feststoff aus der Zentrifuge drucklos abgeworfen wird. Die Zuführung des gasförmigen Druckmediums erfolgt auch hierbei über eine in der Schneckenhohlwelle (54) an­ geordnete Druckleitung (57).

Schließlich kann, wie die Fig. 4 zeigt, die Schneckenzen­ trifuge auch nur mit einem zylindrischen Trommelmantel ausgestattet sein, wobei die linke Hälfte als Vollmantel (58) und die rechte Hälfte als Siebmantel (59) ausgebil­ det ist, die durch zwei an der Schneckenhohlwelle (60) angeordnete Trennscheiben (61 und 62) und Stopfschnecke (63) in zwei Druckzonen (64, 65) und in eine druckfreie Zone (66) für den Feststoffaustrag unterteilt ist. In der Schneckenhohlwelle (60) ist wiederum eine axial verlau­ fende Druckgasleitung (67) vorgesehen, durch die über Zweigleitungen (68 und 69) die gasförmigen Medien unter Druck in die Druckzonen (64 und 65) eingeführt werden. Diese Ausgestaltung der Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit Siebteil hat den besonderen Vorteil, daß die Druckzo­ nen (64 und 65) auch mit unterschiedlichen Gasdrücken be­ aufschlagt werden können, was sich wiederum sehr günstig auf den Entwässerungs- und Trocknungseffekt des im Sieb­ bereich nachbehandelten Dickstoffes auswirken kann. Im übrigen können im Bereich des Siebteils je nach Bedarf gegebenenfalls auch Wasch- und Trocknungsvorgänge vorge­ nommen werden, um dadurch die Schlammentwässerung zu ver­ bessern und den dabei gewonnenen Feststoff leicht und um­ weltfreundlich deponieren, weiterverarbeiten oder auch verbrennen zu können. Das Sieb selbst kann je nach der Zusammensetzung des zu entwässernden Schlammes und der mechanischen Belastung in an sich bekannter Weise aus einem Spaltsieb, einem mehrlagigen Drahtgewebe, oder einem Filtergewebe aus einem metallischen oder kerami­ schen Sinterwerkstoff bestehen. Auch kann das Aufbringen eines gasförmigen Druckmediums auf die Schlammschicht im Bereich des Siebteils der Zentrifuge unabhängig davon er­ folgen, ob die Schlammschicht im Siebbereich zuvor aufge­ staut wurde oder nicht. Das Siebteil kann im übrigen auch an der Förderschneckenwendel oder am Schneckentragrohr bzw. an der Schneckenhohlwelle angeordnet sein.

Claims (4)

1. Verfahren zum Entwässern von Schlamm, insbesondere zum Entwässern von Klärschlamm, in einer Vollmantel- Schneckenzentrifuge mit Siebteil, wobei der im Klär­ teil der Zentrifuge vorentwässerte Schlamm im Sieb­ teil einer Nachentwässerung unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Siebteils ein gasförmiges Medium unter Druck von innen auf die Schlammschicht aufgebracht wird.

2. Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit Siebteil zur Durchführung des Verfahrens zum Entwässern von Schlamm, insbesondere zum Entwässern von Klärschlamm, wobei die Welle der Förderschnecke als Hohlwelle ausgebildet ist, durch die der Schlamm in die Zentrifuge eingeführt wird, nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß außen an der Schnecken­ hohlwelle (37, 48, 54, 60) wenigstens zwei Stauele­ mente (38, 39, 49, 51, 55, 56, 61, 62, 63) mit Ab­ stand voneinander angeordnet sind, wobei jeweils ein Stauelement (38, 49, 55, 61) vor und das andere Stauelement (39, 51, 56, 63) hinter dem Siebteil (36, 47, 53, 59) in die Dickschlammschicht ein­ taucht, und wobei in der Schneckenhohlwelle (37, 48, 54, 60) wenigstens eine Leitung (42, 50, 57, 67) für die Zuführung von gasförmigen Druckmedien auf die Schlammschicht im Bereich des Siebteils vorgesehen ist.

3. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Stauelemente (38, 39, 49, 55, 61, 62) als Stauscheiben ausgebildet sind.

4. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Stauscheiben ausgebildeten Stauelemente (38, 39, 49, 55, 61, 62) außen mit wenigstens einer spaltförmigen Ausnehmung für den Durchtritt des Dickschlamms versehen sind.