DE2914488C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Trommelfilter zum Abscheiden von in einer Flüssigkeit suspendiertem Material nach dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Zum Schutz unserer Umwelt ist Abwasserreinigung erforder­ lich. Ein spezieller Reinigungsprozeß gilt der Behandlung von Suspensionen, beispielsweise der Abscheidung von Zellu­ losefasern aus dem Abwasser einer Papierfabrik oder der Abscheidung von Feststoffen aus dem Abwasser von Haushalten. Es sind verschiedene Einrichtungen zur Behandlung von Sus­ pensionen in Anwendung. Vor allem wurden verschiedene Trommelfilter vorgeschlagen.

Aus der US-PS 24 99 412 ist ein Trommelfilter der eingangs genannten Art bekannt, bei dem der Innenraum der Filter­ trommeln durch radial sich erstreckende Wände in eine Viel­ zahl von Abteilen unterteilt ist, die mit den Trommeln ro­ tieren. Zur Erzeugung unterschiedlicher Drucke in verschie­ denen Abteilen sind diese mit zugeordneten Öffnungen ver­ bunden, die durch ein Ventil während der Rotation nacheinan­ der mit Anschlüssen für niedriges und hohes Vakuum und für Dampf oder Luft, die unter Druck stehen, verbindbar sind. Die zu behandelnde Suspension wird bei diesem Trommelfilter den beiden Trommeln von oben her zugeführt.

Es wurden auch schon verschiedene Trommelfilter vorgeschla­ gen, die teilweise in die zu behandelnde Suspension nieder­ gelassen sind, wie dies ähnlich bei dem Ringscheibenfilter nach der deutschen Patentschrift 8 83 594 der Fall ist, bei dem die auf der Außenseite des Mantels eines hohlwalzenför­ migen, drehbar gelagerten Stützkörpers angeordneten Filter­ scheiben in die in einem Gefäß befindliche Suspension tauchen.

Die bekannten Trommelfilter haben einen begrenzten Wirkungs­ grad. Bei den zwecks Leistungserhöhung mit Vakuum arbeiten­ den Trommelfiltern ist außerdem zur Druckregelung in den verschiedenen Abteilen erforderliche Drehventilvorrichtung kompliziert.

Die Erfindung hat deshalb die Aufgabe, ein verbessertes Trommelfilter zu schaffen, das eine höhere Leistung hat und weniger kompliziert ist als die herkömmlichen Filter.

Diese Aufgabe wird durch ein Trommelfilter der eingangs ge­ nannten Art gelöst, das die im kennzeichnenden Teil des Pa­ tentanspruchs 1 angegebenen Merkmale aufweist.

Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungs­ gemäßen Trommelfilters gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen

Fig. 1 eine Ausführungsform der Erfindung zeigt,

Fig. 2 eine schematische Ansicht zur Erleichterung des Verständnisses des Vorganges ist,

Fig. 3 ein Querschnitt ist, der die Filtertrommel mit Trägermitteln, Schirmeinrichtung, Rohrverbindungen usw. zeigt,

Fig. 4 die allgemeine Konstruktionsform der Trommelober­ fläche zeigt, und

Fig. 5 und 6 eine zweite Ausführungsform der Erfindung zeigen.

Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform besteht aus zwei in einem Gefäß 2 rotierenden zylindrischen Trommeln 1 mit gleichem Durchmesser, der jedoch in anderen Ausführungs­ formen ungleich sein kann. Wenigstens eine der Trommeln ist perforiert und mit einem Siebtuch versehen. Jede Trom­ mel ist in zwei, in Stirnwänden 4 des Gefäßes 2 montierten Trägermitteln 3 zapfengelagert. Wenn nur eine der Trommeln eine Filtertrommel ist, kann die andere Trommel von den Stirnwänden des Gefäßes mittels in der Mittellinie der Trom­ mel angeordneten Wellenzapfen getragen werden. Die zu be­ handelnde Suspension wird durch ein Einlaufrohr 5 in das Gefäß geleitet, in dem der Suspensionsstand durch einen Standgeber 6 überwacht wird. Die Standkontrolle kann alter­ nativ auch mittels Schwellenauslaß (nicht gezeigt) erfolgen. Der Hohlraum in jeder Filtertrommel ist durch eine mit den Trägermitteln 3 fest verbundene Schirmvorrichtung 7 in feste Sektionen eingeteilt. Die zylindrische Innenwand der Filtertrommel bildet in jeder aktiven Sektion eine Wand. In den verschiedenen Sektionen herrscht unterschiedlicher Druck, da eine, zwei oder mehr Sektionen im Hohlraum der Filtertrommel durch gesonderte Rohre 8 oder 9, oder durch Öffnungen in einer Schirmwand, oder durch die verschiedenen Unterdrucksektionen verbindende Rohre an ein Vakuumsystem angeschlossen sind. Wenigstens eine Sektion in jedem Filtertrommelhohlraum ist durch ein Rohr 10 mit einem Druckluftsystem verbunden. Wenigstens eine Sektion hat denselben Druck wie die umgebende Atmosphäre. Solche Sektionen können durch Öffnungen 11 in einer Schirmwand, oder eine Ablaufleitung zwichen den Sektionen oder einen kleinen Spalt zwischen der Schirmwand und der zylin­ drischen Innenwand der Trommel abgelassen werden.

In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist eine der Trommeln in fester Lage an den Stirnwänden 4 montiert. Diese Trommel ist mit einem Zahnring 12 versehen und wird von einem Zahnrad 13 gedreht, dessen Welle in der Stirn­ wand 4 zapfengelagert ist. Die Triebmittel können alter­ nativ ein Schneckengetriebe, einen Kettentrieb o. dgl. ent­ halten. Die Triebwelle des Zahnrades 13 ist an einen Elektro­ motor, hydraulischen Motor oder an irgendeine andere ge­ eignete Kraftquelle gekuppelt. Die zweite Trommel ist mit ihren Trägermitteln 3 zwischen den Stirnwänden 4 durch Schlitze, Führungsleisten o. dgl. beweglich montiert und wird durch mechanische Federmittel 14, einen pneumatischen Zylinder, hydraulischen Zylinder o. dgl. gegen die festste­ hende Trommel gedrückt. Die Druckkraft der Mittel 14 ist verstellbar und wird so angesetzt, daß der durch die genannte Kraft bewirkte Anlagedruck zwischen den Trommeln nicht vermindert wird, wenn die bewegliche Trommel rückwärts geschoben wird. Die bewegliche Trommel wird von durch die Druckkraft der Federmittel 14 bewirkten Reibkräften zwischen den zwei Trommeln gedreht. Wenn die zu behandelnde Suspension Stoffe enthält, die die Reibung zwischen den Trommeln ver­ mindern, kann die bewegliche Trommel mit einem Zahnring oder anderen Übertragungsmitteln oder Treibmitteln versehen werden, die zwecks Gewährleistung der Drehung mit der fest­ stehenden Trommel zusammenwirken.

Auf den Trommeln angehäufter Schlamm wird durch Schab­ eisen 15 mit leichtem Anlagedruck gegen die Trommeln von diesen entfernt.

Eine zweite, in Fig. 5 und 6 gezeigte Ausführungsform hat ebenfalls zwei zylindrische, in einem Gefäß 2 rotierende Trommeln 1. Diese Trommeln sind perforiert und mit Siebtuch versehen. Jede Trommel ist in zwei Trägermitteln 3 zapfen­ gelagert, die in den Stirnwänden 4 des Gefäßes 2 durch exzentrische, in Buchsen 22 in den Stirnwänden des Gefäßes angebrachte Wellenzapfen 21 montiert sind.

Die zu behandelnde Suspension wird durch ein Einlaufrohr im unteren Teil des Gefäßes in das Gefäß geleitet. Der genannte untere Gefäßteil bildet einen Abfallbehälter 27, über dem ein Schirm 23 angeordnet ist, um Erhöhung der Konzentration der im Gefäß befindlichen Suspension zu ver­ hüten und um den kapillaren Abbau im Schlamm zu erleichtern. Der Abfallbehälter 27 ist mit einer Reinigungsklappe 24 versehen. Der Hohlraum in jeder Trommel ist durch eine mit den Trägermitteln 3 fest verbundene Schirmeinrichtung 7 in feste Sektionen eingeteilt. Die zylindrische Innenwand jeder Trommel bildet in jeder aktiven Sektion eine Wand. Jede Sektion ist an ein Vakuumrohr 8 bzw. ein Druckluftrohr 10 in jeder Trommel angeschlossen. Jede Trommel ist mit einem auf dem Gehäuse der Trommel 1 angeordneten Zahnring 12 versehen. Jede Trommel wird von einem auf den Trägermitteln 3 montierten gesonderten Motor 13 angetrieben. In den Stirn­ seiten 4 sind Öffnungen für Motoren, Rohranschlüsse usw. so angeordnet, daß die Trommeln und ihre Trägermittel eine begrenzte Bewegung in Beziehung zu den exzentrisch liegen­ den Wellenzapfen 21 ausführen können. Jeder Wellenzapfen 21 ist mit einer Anschlußplatte 25 versehen, auf der ein hydraulischer Zylinder 14 montiert ist, der durch die An­ schlußplatte 25 und den Wellenzapfen 21 die Trommeln durch Überführung eines Drehmomentes zu den Trägermitteln 3 und den Trommeln 1 zueinander drückt. Die Anschlußplatte 25 dient auch als ein Trägermittel für die Schabeisen 15. Die Trommeln sind mit Dichtringen 26 versehen, die den Austritt von Flüssigkeit aus dem Gefäß 2 durch die Löcher in dessen Stirnseiten 4 verhindern.

Wie Fig. 4 zeigt, ist eine Anzahl Nuten 16 mit U- oder V- förmigem Querschnitt in axialer Richtung entlang der Außen­ oberfläche der Trommeln verlaufend angeordnet. Der Boden der Nuten ist mit einer Anzahl Öffnungen 17 versehen. Über den Nuten 16 und der Außenoberfläche der Trommel ist ein Stützgitter 18 aus Stahl oder Messing oder Synthesefasern o. dgl. angeordnet, über dem ein Filtersieb 19 z. B. aus feinmaschigem Synthetfasermaterial angebracht ist. Das Filtersiebmaterial kann alternativ Stahl oder Messing oder Tuch sein.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung, unter Bezugnahme auf Fig. 1-4, ist folgende. Die zu behandelnde Suspension wird durch das Einlaufrohr 5 in das Gefäß 2 geleitet, in dem der Stand innerhalb vorbestimmter Werte durch den Standgeber 6 geregelt wird. In Fig. 2 ist das Filtersieb 19 mit der Suspension im Gefäß unter dem Stand A in Berührung. Die Maschen des Filter­ siebes sind ungefähr gleich der mittleren Teilchengröße der Suspension oder kleiner als sie, so daß die Außenoberfläche des Filtersiebes mit einer Schicht von Teilchen bedeckt ist, während eine geringe Flüssigkeitsmenge durch das Sieb hin­ durchgeht. Der Teilchenbelag auf der Außenseite des Siebes erhöht das Trennvermögen des Filters, d. h. kleine Teilchen in der Suspension bleiben im Teilchenbelag haften. Während der Drehung in den in Fig. 2 gezeigten Richtungen nehmen die Dicke und Dichte des Belages auf dem Sieb laufend zu, bis ein Stand B erreicht ist.

Zwischen dem Schabeisen 15 und dem Stand A bilden die vor­ erwähnten Öffnungen 16 in den Trommelwänden eine Verbindung zwischen dem Trommelinneren und der Umgebungsluft und be­ wirken einen Umgebungsluftdruck innerhalb der angrenzenden Sektion der Trommel. Der erhöhte Druck, der in einem gege­ benen Punkt zwischen den Ständen A und B auf den abgelager­ ten Schlamm wirkt, ist gleich dem Abstand zwischen diesem Punkt und Stand B, multipliziert mit der Dichte der Suspen­ sion. Die in die Trommel zwischen den Ständen A und B ein­ gehende Flüssigkeit wird durch Öffnungen 11, Fig. 3, in die angrenzende Unterdrucksektion abgeleitet. Wenn ein Punkt auf der Trommeloberfläche nach C gedreht wurde, wird der Druckgradient durch den Schlammbelag erhöht, da die Sektion C-F durch das Vakuumrohr 8 evakuiert ist. Der erhöhte Druckgradient verursacht eine Erhöhung des Flüssigkeits­ flusses durch das Filtersieb. Der Schlammbelag wird dadurch zusammengepreßt und wächst, wodurch der Flüssigkeitsfluß durch den Schlammbelag abnimmt. Diese Abnahme ist beträchtlich, wenn ein Stand D erreicht ist. Auf diesem Stand treffen die Beläge der zwei Trommeln einander und werden tiefer in den Spalt zwischen den zwei Trommeln geführt und durch mechanischen Druck stärker zusammengepreßt. Hierdurch wird weitere Flüssigkeit aus dem Schlammbelag entfernt. Der Druck erreicht einen höchsten Wert im Punkt E. Während des Zusammenpressens wird die Schlammstruktur abgebaut, wodurch eine wesentliche Menge Porenwasser in den Schlammteilchen gelöst wird und in die Trommel fließt.

Wenn die Trommeloberfläche den Punkt C erreicht hat, wird der Druck in der Trommel auf einen Wert nur etwas unter Umgebungsdruck erhöht. Der Schlammbelag auf dem Filtersieb nahe Sektion I wird einem Hochdruckluftstoß von der Innen­ seite der Sektion I ausgesetzt, wodurch der Schlammbelag gelöst, und das Filtersieb gereinigt wird. Der Schlammbelag wird durch die Schabeisen 15 entfernt.

Die in jede Filtertrommel eingehende Flüssigkeit wird durch die Vakuumleitungen 8 und 9 evakuiert. Durch die bewegliche Anordnung einer oder beider Trommeln in hori­ zontaler oder vertikaler Richtung ohne Verminderung des Anlagedruckes zwischen den Trommeln 1 ist es möglich, Schlämme zu behandeln, die Teilchen verschiedener Größe enthalten. Da der Anlagedruck zwischen den Trommeln durch die Einrichtung 14 verstellbar ist, können die speziellen Forderungen jeder Suspension erfüllt werden. Der Trocken­ gehalt des abgeschiedenen Schlammes kann außerdem innerhalb weiterer Grenzen geändert werden.

Da die Trommeln von einer oder zwei äußeren Kraftquellen getrieben werden, kann die Drehgeschwindigkeit der Trommeln den Eigenschaften der zu behandelnden Suspension entspre­ chend geändert werden. Die Trommeln können auch verschiedene Drehgeschwindigkeiten haben, um den Abbau der Schlammstruktur während der Verdichtung im Spalt zwischen den Trommeln zu verstärken.

Claims (8)

1. Trommelfilter zum Abscheiden von in einer Flüssigkeit suspendiertem Material mit einem Gefäß (2), in dem parallel zueinander zwei miteinander zusammenwirkende, gegensinnig umlaufende, an ihren Stirnseiten abgedichtete Filtertrommeln (1) angeordnet sind, bei der der Innen­ raum der Filtertrommeln (1) durch Wände (7) in Abteile (AB, CDEF, GH, I) unterteilt ist, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wände (7) stationär sind und ihre zu den Innenseiten der Filtertrommeln (1) weisenden Kanten gegen die Innenseiten der Filtertrommeln (1) abgedich­ tet sind und daß in wenigstens einem Abteil (CDEF, GH) eine zu einer Vakuumquelle führende Leitung (8, 9) mündet.

2. Trommelfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Trommel (1) quer zu ihrer Achse verschiebbar gelagert ist und eine Spannvorrichtung (14) vorgesehen ist, die diese Trommel (1) gegen die andere Trommel (1) drückt.

3. Trommelfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Trommel (1) stationär gelagert und von einer ihr zugeordneten Antriebsvorrichtung (13) ange­ trieben ist und daß die andere Trommel (1) in sie antreibenden Reibkontakt mit der erstgenannten Trommel (1) steht (Fig. 1).

4. Trommelfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Trommel (1) mit einer ihr gesondert zugeordneten Antriebsvorrichtung (12) versehen ist (Fig. 6).

5. Trommelfilter nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einem zweiten Abteil (I) eine zu einer Druckluftquelle führende Leitung (10) mündet und daß wenigstens ein drittes Abteil (AB) unter Atmosphärendruck steht.

6. Trommelfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Wand (7), die ein unter Atmosphärendruck stehendes Abteil (AB) von einem unter Vakuumdruck stehenden Abteil (C, D, E, F) trennt, Abflußöffnungen (11) für Flüssigkeit vorgesehen sind.

7. Trommelfilter nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommeln (1) in ihren Außenseiten axiale Nuten (16) aufweisen, in deren Boden sich Öffnungen (17) befinden.

8. Trommelfilter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der Trommeln (1) von Stützgittern (18) und darauf befindlichen Maschenfiltern (19) umschlossen ist, deren Maschenweite gleich oder kleiner als die mittlere Größe der Materialteilchen in der Suspension ist.