Steffen, Claudia (Idastrasse 1, München, 81479, DE)
Kühn, Horst (Am Tütberg 32, Fallingbostel, 29683, DE)
Steffen, Claudia (Idastrasse 1, München, 81479, DE)
| 1. | Vorrichtung zum Eindicken oder Entwässern von Schlämmen, Sedimente aus Gewässern oder dergleichen, insbesondere von Überschußschlämmen in Klär anlagen mit folgenden Merkmalen : eine zweioder mehrgängige Exzenterschneckenpumpe (10) mit einer Pum penwelle (14) an einem Ende und einem Ansauganschluß für Dünnschlamm (28) am anderen Ende eine mit der Antriebswelle (14,18) gekoppelte Antriebsvorrichtung ein zwischen Exzenterschneckenpumpe (10) und Antriebsvorrichtung ange ordnetes Fördermittel, das von der Antriebsvorrichtung angetrieben und in einem länglichen Gehäuse (16) angeordnet ist, durch das sich die Pumpen welle (14) hindurch erstreckt, wobei im Gehäuse (16) eine Trennvorrichtung in Form eines Siebzylinders (22) für die Trennung von Schlamm und Flüs sigkeit vorgesehen ist ein Filtratablauf (26) auf der stromaufseitigen Seite des Siebzylinders (22) und einem Dickschlammablauf auf der Stromabseite des Siebzylinders (22) einer Zuführvorrichtung für Flockungsmittel, die mit dem Ansauganschluß der Exzenterschneckenpumpe (10) und/oder dem Verbindungsbereich zwi schen der Exzenterschneckenpumpe (10) und dem Siebzylinder (22) verbun den ist, wobei der Siebzylinder (22) um seine Achse drehbar gelagert und von der An triebsvorrichtung rotierend antreibbar ist und wobei der Siebzylinder (22) an der Innenwandung Förderelemente aufweist zur Förderung des Schlamms zum Dickschlammablauf hin. |
| 2. | Vorrichtung zum Eindicken oder Entwässern von Schlämmen, Sedimente aus Gewässern oder dergleichen, insbesondere von Überschußschlämmen in Klär anlagen mit folgenden Merkmalen eine zweioder mehrgängige Exzenterschneckenpumpe (10) mit einer Pum penwelle (14) an einem Ende und einem Austritt für Dickschlamm am ande ren Ende ein der Exzenterschneckenpumpe vorgeordnetes Fördermittel, das von der Antriebsvorrichtung angetrieben ist und das in einem länglichen Gehäuse (16) angeordnet ist, durch das sich die Pumpenwelle (14) erstreckt eine Trennvorrichtung für die Trennung von Schlamm und Flüssigkeit im Gehäuse (16) zwischen Exzenterschneckenpumpe (10) und Antriebsvorrich tung ein Filtratablauf auf der stromaufseitigen Seite der Trennvorrichtung und ei nem Schlamrneinlauf am Eingang auf der Pumpenwellenseite der Exzenter schneckenpumpe (10) und eine Zuführvorrichtung für ein Gemisch aus Dünnschlamm und Flockungsmittel auf der Stromaufseite des Fördermittels, wobei die Trennvorrichtung einen von der Antriebsvorrichtung rotierend antreibba ren Siebzylinder (22) im Gehäuse (16) aufweist, welchen die Pumpenwelle (14) umgibt und wobei der Siebzylinder (22) Förderelemente (23) aufweist zur Förderung des Schlamms zum Einlauf der Exzenterschneckenpumpe (10). |
| 3. | Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Förder mittel als Schneckengang oder Segmente eines Schneckengangs ausgebildet sind. |
| 4. | Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneckengang oder die Segmente sich annähernd bis zur Pumpenwelle (14) erstrecken. |
| 5. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenwelle (14) und der Siebzylinder (22) über eine Getriebeanordnung der Antriebsvorrichtung so antreibbar sind, daß der Siebzylinder gegenüber der Pumpenwelle mit unterschiedlicher Drehzahl und/oder Drehrichtung antreibbar ist. |
| 6. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der innerhalb des Siebzylinders (22) befindliche Bereich der Pumpenwelle (14) mit Förderelementen (60) versehen ist, vorzugsweise mit einer Förderschnecke. |
| 7. | Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderelemente oder der Schneckengang sich radial bis annähernd zum Siebzylinder (22) er strecken. |
| 8. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (24) des Gehäuses (16) in Richtung der Exzenterschneckenpumpe (10) bzw. der Antriebsvorrichtung ein Gefälle aufweist, an dessen Ende der Fil tratablauf (26) angeordnet ist. |
| 9. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführvorrichtung einen Rotationsflügelmischer aufweist. |
| 10. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Siebzylinder (22) eine Spülvorrichtung zugeordnet ist, die Spülflüssigkeit auf die Außenseite des Siebzylinders (22) richtet. |
| 11. | Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine mindestens eine Düse (35) aufweisende Spülleiste (34) parallel zur Wellenachse stationär angeordnet ist. |
| 12. | Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine mindestens eine Düse aufweisende Spülleiste quer zur Achse der Pumpenwelle gelagert und von einem Spülantrieb angetrieben ist zur ständigen oder intermittierenden Spülung der Siebfläche. |
| 13. | Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Spülleiste mit der Drehung der Siebzylinder gekoppelt ist. |
| 14. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuervorrichtung für die Spülleiste vorgesehen ist, die die Bewegung der Spülleiste und/oder die Abgabe von Spülflüssigkeit steuert, z. B. zeitabhängig. |
Es ist bekannt, bei der Klärschlammbehandlung eine Eindickung vorzunehmen. Sie stellt die einfachste und kostengünstigste Art der Aufkonzentration von Feststoffen dar und kann sowohl statisch als auch maschinell erfolgen. Bei der statischen Ein- dickung wird die Schwerkraft ausgenutzt, damit sich Feststoffteilchen mit einer im Vergleich zum Wasser höheren Dichte am Boden eines Absetzbeckens absetzen. Die statische Eindickung kann durch den Zusatz von Flockungshilfsmitteln unterstützt werden, die die Wasserbindungskräfte reduzieren oder aufheben.
Bei der maschinellen Eindickung wird unterschieden zwischen Maschinen, die unter Ausnutzung des natürlichen Schwerefeldes arbeiten, wie Siebreaktoren, Schnecken- pressen und Bandeindickem, und Zentrifugen, die zur Fest-/Flüssig-Trennung ein künstliches Schwerefeld erzeugen. Durch eine Eindickung können Suspensionen bis ca. 90-95 % des Wassers entzogen werden. Bei noch weitergehendem Wasserent- zug spricht man von Entwässerung. Der Übergang zwischen beiden Prozessen ist fließend. Mit zunehmendem Trockengrad steigt der Aufwand für den Entzug des verbliebenen Wassers überproportional an. Entsprechend sind die nach dem Stand der Technik verwendeten Entwässerungsaggregate auf die Verwendung von hohen Drücken oder starken Zentrifugalkräften ausgelegt.
Bei Eindickungs-oder Entwässerungsaggregaten werden generell Flockungshilfs- mittel zugesetzt, wobei es bekannt ist, daß die Trennung verbessert wird, wenn eine auf die Schlammeigenschaften angepaßte Eimnischstrecke oder ein Flockungsreak- tor der eigentlichen Eindickung vorgeschaltet wird.
In dem Reaktor wird die Verweilzeit so eingestellt, daß eine für den nachgeschalte- ten Eindickungsprozeß günstigste Flockengröße und mechanische Beanspruchbar- keit der Flocken erreicht wird.
Die bekannten maschinellen Vorrichtungen zur Schlammkonzentration erfordern einen nicht unerheblichen Aufwand an Platz, Technik und Kosten, der oft für klei- nere Betriebe oder kleine und mittlere Kläranlagen nicht betrieben werden kann.
Hierzu gehört auch der Energieaufwand für deren Betrieb.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine maschinelle Vorrichtung zum Ein- dicken oder Entwässern von Schlämmen, Sedimenten aus Gewässern oder derglei- chen, insbesondere für Überschußschlamm in Kläranlagen zu schaffen, in der eine Förderung des Schlamms mit einer Eindickung oder Entwässerung gekoppelt ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 2 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind eine Exzenterschneckenpumpe und ein Fördermittel in Reihe angeordnet. Dem Gehäuse für das Fördermittel ist eine Trenn- vorrichtung in Form eines Siebzylinders zugeordnet, welche Flüssigkeit vom Schlamm trennt, wobei das Gehäuse einen Filtratablauf und einen Ablauf für den konzentrierten Schlamm aufweist. Darüber hinaus ist eine Zuführvorrichtung für Flockungsmittel vorgesehen, die Flockungsmittel dem Ansaugbereich der Exzenter- schneckenpumpe und/oder dem Verbindungsbereich zwischen Exzenterschnecken- pumpe und dem Fördermittel zuführt. Eine Einmischstrecke mit Zuführung kann auch weiter vorverlegt bzw. ein Flockenreaktor oder eine andere Art der Vorkondi- tionierung vorgeschaltet werden.
Der Siebzylinder ist im Gehäuse drehbar gelagert und ebenfalls von der Antriebsvor- richtung angetrieben. Die Antriebswelle zwischen Antriebsvorrichtung und Exzen- terschneckenpumpe benötigt ein Gelenk, da die Exzenterschneckenpumpe im Be- reich des Antriebsendes eine kreisförmige Umlaufbewegung macht. Der Antrieb des Siebzylinders liegt daher vorzugsweise in dem Bereich der Antriebswelle, der nicht mit verschwenkt wird, wenn die Exzenterschneckenpumpe angetrieben wird. Der Siebzylinder ist mit Förderelementen versehen, beispielsweise in Form eines Schneckengangs oder Segmenten eines Schneckengangs. Wird mithin der Siebzy- linder in Drehbewegung versetzt, wird gleichzeitig eine Förderwirkung erzeugt und der Schlamm von der Schneckenpumpe fort durch den Siebzylinder hindurch geför- dert. Der Siebzylinder kann alle bekannten Siebausführungsformen aufweisen, d. h.
Löcher, Schlitze oder dergleichen, von einem flexiblen Tuch gebildet sein, aus Kunststoff bestehen oder ein Spaltsieb aus Metall sein. Es versteht sich, daß die Förderelemente im Hinblick auf Durchmesser und Steigung und auch die Drehzahl Einfluß haben auf die Aufenthaltszeit der Flocke, die Wasserabgabe, den Durchsatz, die Filtratqualität, den Feststoffgehalt des eingedickten bzw. entwässerten Schlam- mes usw.
Im einfachsten Fall wird ein Sieb aus flachem Blechmaterial um eine Schnecke herum gespannt, die ihrerseits in geeigneter Weise im Gehäuse drehbar gelagert wird.
Durch die Zusammenfassung dieser beiden Prozesse Förderung und Eindickung bzw. Entwässerung in einem Arbeitsschritt wird der Aufwand an Platz, Technik und Kosten reduziert.
Exzenterschneckenpumpen, insbesondere auch zur Förderung von Feststoff enthal- tenden fließfähigen Medien sind an sich bekannt. Es ist ferner bekannt, eine Förder- schnecke einer Exzenterschneckenpumpe vorzuschalten, um der Exzenter- schneckenpumpe Schlamm zuzuführen, jedoch gestatten die bekannten Ausfüh- rungen keinen generellen oder zusätzlichen Wasserentzug. Bei der Erfindung ist jedoch bei der Ausführungsform, die im folgenden zuerst beschrieben wird, die Rei- henfolge beider Fördervorrichtungen umgekehrt. Die Exzenterschneckenpumpe dient zum einen dem Fördern des Dünnschlamms und zum anderen der Durch- mischung von Dünnschlamm und Flockungsmittel. Allerdings kann diese Durch- mischung auch im Anfangsbereich der Fördermittel erfolgen. Es ist jedoch auch vorteilhaft, in den Verbindungsbereich zwischen den beiden Fördervorrichtungen Flockungshilfsmittel zuzuführen.
Der Siebzylinder mit den Förderelementen bildet die eigentliche Trennvorkehrung von geflocktem Schlamm und Flüssigkeit.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung. erfordert wenig Platz, da eine zusätzliche Pumpe eingespart wird. Auch der Energieaufwand ist kleiner, da ein Pumpvorgang entfällt.
Mit der Vorrichtung ist neben der Eindickung auch eine Entwässerung von Suspen- sionen möglich. Durch die zwangsfördernde Wirkung der Exzenterschneckenpumpe können bei einem entsprechenden Gegendruck hohe Drücke erzeugt werden.
Ein entsprechender Gegendruck kann beispielsweise erzeugt werden durch Ausge- staltungen der Vorrichtung im Hinblick auf Siebkörperkonstruktion, Abtransport des eingedickten/entwässerten Schlamms, Förderleistung sowie Anordnung oder Aus- führung der Förderelemente des Siebzylinders.
Eine Anwendung der Erfindung kann auf das Eindicken bzw. Entwässern von Über- schußschlänunen, Schwimmschlämmen, Flotatschlämmen, Primärschlämmen, Faul- schlämmen oder anderen Suspensionen erfolgen, allgemein überall dort, wo eine Volumenentlastung erwünscht ist.
Der Antrieb für die gemeinsame Welle ist vorzugsweise auf dem abströmseitigen Ende des Siebzylinders angeordnet. Es ist auch eine Anordnung des Antriebs am gegenüberliegenden Ende möglich.
Damit sich die Trennvorrichtung nicht zusetzt, ist nach einer Ausgestaltung der Er- findung eine Spülvorrichtung vorgesehen, die Spülflüssigkeit ständig oder intermit- tierend auf die Austrittsseite des Siebzylinders richtet. Es kann eine mindestens eine Spüldüse aufweisende Spülleiste verwendet werden, die parallel zur Wellenachse angeordnet ist. Bei einer anderen Ausführungsform kann ebenfalls eine mindestens eine Düse aufweisende Spülleiste vorgesehen werden, die beweglich angetrieben ist zur ständigen oder intermittierenden Spülung der Siebfläche. Die Bewegung der Spülleiste kann mit der Drehung des Siebzylinders gekoppelt sein, entweder mecha- nisch, indem eine entsprechende getriebemäßige Untersetzung erfolgt oder auch durch eine elektronische Ansteuerung.
Die Düsen der Spülvorrichtung können Rundstrahl-oder Flachstrahldüsen sein, wie sie an sich bekannt sind.
Bei einer alternativen Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe gemäß Patentan- spruch 2 sind ebenfalls Exzenterschneckenpumpe und Siebzylinder von derselben Welle gemeinsam angetrieben. Der Klärschlamm, der dem Flockungsmittel zu ge- mischt ist, wird über eine geeignete Zuführung dem zugeordneten Ende des Siebzy- linders zugeführt, d. h. dem Ende des Siebzylinders, welche der Exzenterschnecken- pumpe abgewandt ist. Am stromaufseitigen Ende des Siebzylinders ist ein Filtratab- laß, während der Dickschlamm über die Exzenterschneckenpumpe ausgetragen wird.
Es ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch denkbar, zusätzlich zu den Förderelementen in dem Siebzylinder die Pumpenwelle, welche sich durch den Siebzylinder hindurch erstreckt, bis zur Exzenterschneckenpumpe ebenfalls mit För- derelementen zu versehen, vorzugsweise mit einer Förderschnecke. Der Gang der Förderschnecke und die Förderelemente des Siebzylinders müssen naturgemäß in- einandergreifen, ohne sich zu berühren oder einen entsprechenden radialen Abstand voneinander haben. Dabei können Schneckengänge, soweit sie in beiden Fällen vor- gesehen sind, sich jeweils bis nahe zur Welle bzw. nahe zum Sieb erstrecken.
Eine Exzenterschneckenpumpe ist in der Lage, eine relativ große Förderhöhe bereit zustellen. Umgekehrt besitzt sie nur eine relativ geringe Saughöhe. Es muß vermie- den werden, daß der Saugstrom abreißt, da sonst Gefahr besteht, daß die Exzenter- schneckenpumpe trocken läuft und dadurch sich selbst zerstört. Bei Anwendungen, in denen eine große Förderhöhe zu überwinden ist, ist daher die zuletzt beschriebene Vorrichtung von Vorteil. Dabei kann es zweckmäßig sein, die Zufuhr des Dünn- schlamms über eine geeignete Förderpumpe zu bewerkstelligen. Bei der umgekehr- ten weiter oben beschriebenen Anordnung kann auf eine gesonderte Förderpumpe vollständig verzichtet werden, wenn eine geringe Saughöhe und eine geringe För- derhöhe vorliegt. Die Vorteile, die in Verbindung mit der ersten beschriebenen Lö- sung angegeben werden, sind auch bei der zweiten Lösung gleichermaßen vorhan- den.
Für den Entwässerungsbetrieb ist ebenfalls die zweite Lösung vorteilhaft, in der die Zufuhr des Dünnschlamms über eine geeignete Förderpumpe erfolgt, vor allem wenn als Dünnschlamm vorkonditionierter oder bereits eingedickter Schlamm ver- wendet wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Aus- führungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt im Schnitt schematisch eine Ausführungsfonn einer Vorrichtung nach der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung.
In Fig. 1 ist eine Exzenterschneckenpumpe 10 zu erkennen, die zwei-oder mehr- gängig sein kann und an sich bekannt ist. Die Schneckenwelle 12 der Pumpe 10 ist gekoppelt mit einer Welle 14, die in einem Gehäuse 16 angeordnet ist. Welle 14 und Exzenterschneckenpumpe 10 sind von einer gemeinsamen Welle 18 von einem An- triebsmotor 17 angetrieben. In Fig.-1 ist eine Lagervorrichtung 19 für die Welle 18 zu erkennen sowie eine Kupplung 20 mit Gelenk 21, damit die Welle 14 mit der Schleckenwelle"pendeln"kann. Alternativ hierzu kann ebenfalls eine flexible Kuppelstange, beispielsweise ein Flexishaft der Fa. Mono Pumps eingesetzt werden, wodurch das Gelenk entfällt. Der Vorteil beim Einsatz der gelenklosen, flexiblen Kuppelstange liegt darin, daß weniger Bauteile erforderlich sind und daß die Ge- lenklosigkeit zu einer größeren Baulänge führt, die wiederum eine größere Ausle- gung der Trenneinheit (Sieblänge) ermöglicht. Ein Siebzylinder 22 im Gehäuse 16 ist von der Welle 18 angetrieben. An der Innen- seite des Siebzylinders 22 ist ein Schneckengang 23 angeordnet, der sich radial bis annähernd zur Welle 14 erstrecken kann. Er kann aus Metall oder Kunststoff ge- formt sein, und die Steigung der Wendel kann unterschiedlich gewählt werden je nach der Pumpendrehzahl, welche für die Förderzwecke geeignet ist. Auch die Länge des Schneckengangs 23 ist auf diese Parameter einstellbar zu wählen.
Der Boden 24 des Gehäuses 16 hat in Richtung Exzenterschneckenpumpe 10 ein Gefälle und am Ende einen Ablaß 26 für das Filtrat. Am vorderen Ende des Schneckengangs 23 ist ein Ablaß 26a für das konzentrierte Medium (Dickschlamm) vorgesehen.
Der Siebzylinder kann aus einem korrosionsbeständigen Metall oder Kunststoffina- terial bestehen. Die Öffnungen können von Schlitzen, Spalten oder dergleichen ge- bildet sein, die in Längs-oder in Querrichtung angeordnet sind. Anstelle eines Me- tall-oder Kunststoffsiebes kann auch ein Metall-oder Kunststoffgewebe oder der- gleichen vorgesehen werden.
Dünnschlamm wird gemäß Pfeil 28 dem Ansaugbereich der Exzenterschnecken- pumpe 10 zugeführt. In diesem Bereich kann mit Hilfe einer Zufuhr-und Mischvor- richtung Flockungsmittel zugeführt werden, wie durch Pfeil 29 angezeigt. Das Flockungsmittel kann alternativ oder zusätzlich auch in den Verbindungsbereich zwischen dem Gehäuse der Exzenterschneckenpumpe 10 und dem Gehäuse 16 zuge- führt werden. In diesem Bereich kann auch ein Flockungshilfsmittel von einer Zu- führvorrichtung (nicht gezeigt) zugeführt werden.
Der Siebzylinder 22 ist ständig oder von Zeit zu Zeit zu spülen, damit sie sich nicht zusetzt. Bei 34 ist eine stationäre Spülleiste für Spüldüsen 35 gezeigt, um die Sieb- zylinder 22 zu spülen. Die Spülleiste kann auch quer zur Achse des Siebzylinders oszillierend angetrieben werden Die Lagerung und der Antrieb hierfür sind nicht im einzelnen dargestellt. Auch die Steuervorrichtung für die Bewegung der Spülleisten bzw. der Sprühbetrieb ist hier nicht gezeigt. Sie kann mit der Drehung des Siebzy- linders 22 gekoppelt sein oder zeitabhängig arbeiten.
Die bei der Ausführungsform nach Fig. 2 gezeigten Bauteile gleichen weitgehend denen nach Fig. l, so daß gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Die Förderrichtung bei der Ausführungsfonn nach Fig. 2 ist jedoch entgegengesetzt, wie an den langen Pfeilen zu erkennen. Aus einem Mischer (nicht gezeigt) wird ent- sprechend Pfeil 50 ein Gemisch aus Dünnschlamm und Flockungsmittel zugeführt und in das Gehäuse 16 vor dem Siebzylinder 22 eingetragen. Die Mischung wird mit Hilfe einer Schnecke 60 auf der Welle 14 und dem Schneckengang 23 des Siebzy- linders 22 nach rechts transportiert, wobei Filtrat über die Ablaßöffnung 26 abgelas- sen wird. Das Konzentrat wird von der Exzenterschneckenpumpe 10 gefördert und bei 56 ausgetragen, wobei eine relativ große Höhe überwunden werden kann, bei- spielsweise zu einem höher gelegenen Stapeltank.