DE2911899A1

DE2911899A1 - Verfahren zur entwaesserung von faserfoermigen organischen abfallmaterialien

Info

Publication number: DE2911899A1
Application number: DE19792911899
Authority: DE
Inventors: Vere Maffet
Original assignee: UOP LLC
Current assignee: Honeywell UOP LLC
Priority date: 1978-03-29
Filing date: 1979-03-27
Publication date: 1979-10-04
Also published as: ES478987A1; JPS54152347A; IT7921391A0; CA1082983A; FR2421148A1; GB2019237A; IT1113227B

Description

Verfahren zur Entwässerung von faserförmigen organischen Abfallmaterialien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung von faserförmigem organischem Abfall, wie kommunalem Abwasserschlamm oder Holzpulpeabfälle. Spezieller betrifft die Erfindung ein Verfahren zur mechanischen Entwässerung von Abwasserschlamm, besonders kommunalem Abwasserschlamm, worin der unentwässerte Beschickungsstrom in eine zylindrische mechanische Entwässerungszone mit einer porösen zylindrischen Seitenwand geführt und darin durch ein rotierendes schraubenförmiges Blatt unter Druck gesetzt wird. Die Erfindung befaßt sich direkt mit einem Entwässerungsverfahren unter Verwendung einer Presse, worin die Flüssigkeit, die aus dem Beschickungsstrom entfernt wurde, durch eine Druckoberfläche abläuft, welche eine aus dem Beschickungsstrom gesammelte Schicht von Fasern umfaßt.

Es wurde erkannt, daß es vorteilhaft ist, Wasser mechanisch aus verschiedenen Abfall- und Nebenproduktschlämmen, wie kommunalem Abwasserschlamm, zu entfernen. Im speziellen Fall von kommunalem Abwasserschlamm vermindert die mechanische Entwässerung die Menge an Material, das beseitigt oder transportiert werden muß, oder die Menge an Wasser, das während verschiedener Trockenstufen verdampft werden muß, wie bei der Herstellung fester Düngemittel oder Bodenverbesserungsmittel. Viele verschiedene Typen von Entwässerungsapparaturen wurden entwickelt, doch dürfte keine weit verbreitete Anwendung gefunden haben und angenommen worden sein.

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Eine Type einer mechanischen Entwässerungsapparatur ist ein zusammenhängendes Filterband, das langsam durch den Feststoffsammelbereich und Feststoffentfernungsbereich gezogen wird. Die Vorrichtung gemäß der US-PS 2 09 7 529 ist von diesem Typ und kann zur Entwässerung von kommunalem Abwasserschlamm verwendet werden. Andere Schlammentwässerungsmaschinen, die ein sich bewegendes Filterband benutzen, sind in den üS-PSen 4 008 158 und 4 019 431 gezeigt. Eine Abwasserschlammentwässerungsvorrichtung vom Band- oder Förderbandtyp ist auch in der US-PS 3 984 329 gezeigt.

Die US-PSen 3 695 173, 3 9 38 434 und 4 041 854 zeigen Apparaturen zur Entwässerung von kommunalem Abwasserschlamm, worin eine spiralförmige Schneckenfördereinrichtung in einer zylindrischen und kegelstumpfförmigen Entwässerungskammer mit perforierten Wänden rotiert. Diese Druckschriften beschreiben alle Apparaturen, worin die Außenkante der Schneckenfördereinrichtung auf der Innenfläche der perforierten Wand kratzt oder schabt. Die Patentschriften enthalten spezielle Schraubenfeder-Wischblätter, Schlitzreinigungsblätter oder Bürsten, die an der Außenkante des schraubenförmigen Blattes für ständigen Kontakt mit der Innenfläche der perforierten Wand befestigt sind, um so diese von Feststoffen zu reinigen. Die beiden letzten Patente dieser Gruppe sind auch relevant bezüglich ihrer technischen Lehre einer alternativen Ausführungsform, bei der der zylindrische Endabschnitt des schraubenförmigen Förderblattes nicht genau der Innenfläche der perforierten Wand folgt, sondern stattdessen einen Durchmesser von etwa der Hälfte des Durchmessers der Ausgangsöffnung für entwässerte Feststoffe hat.

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Das vorliegende Verfahren ist durch verschiedene Punkte einschließlich des definierten Ringraumes zwischen der Außenkante des Schneckenförderblattes und der Innenfläche der perforierten Außenwand unterscheidbar. Dieser Raum beginnt an dem ersten Ende der Schneckenfördereinrichtung, wo die Beschickungs als erstes in Berührung mit der Fördereinrichtung tritt, und setzt sich über die gesamte Länge der porösen Wand bis zum Auslaß der Apparatur fort. Ein kleinerer Abstand zwischen den parallelen Windungen der perforierten Außenwand unterscheidet auch das Erfindungskonzept.

Die Erfindung liefert ein einfaches, wirtschaftliches und wirksames Verfahren zur mechanischen Entwässerung organischer Abfallstoffe, das dazu in der Lage ist, Abwasserschlammauslaufströme mit einem Gehalt über 50 Gewichts-% Feststoffe zu erzeugen. Eine Ausführungsform der Erfindung kann allgemein gesagt als ein Verfahren zur Entwässerung faserförmiger organischer Abfallmaterialien gekennzeichnet werden und beteht darin, daß man einen Beschickungsstrom, der organische Abfallmaterialien umfaßt und wenigstens 50 Gewichts-% Wasser und wenigstens 5 Gewichts-% Fasern auf Trockenbasis enthält, in ein erstes Ende einer ersten Entwasserungszone einführt, die eine zylindrische Kammer mit einer zylindrischen porösen Wand umfaßt, welche von parallelen Windungen, die in einem Abstand von 0,0075 bis 0,013 cm voneinander beabstandet sind, gebildet wird, den Beschickungsstrom in der ersten Entwasserungszone auf einen Überatmosphärendruck bringt, indem man eine Schneckenfördereinrichtung mit einem schneckenförmigen Blatt rotieren läßt, welches an dem ersten Ende der ersten Entwässerungszone beginnt und

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mittig in der zylindrischen Kammer angeordnet ist, während sie die an einem zweiten Ende der ersten Entwässerungszone verfügbare öffnung auf weniger als die verfügbare Querschnittsfläche der zylindrischen Kammer verengt, wobei das Blatt der Schnekkenffördereinrichtung eine spiralförmige Außenkante besitzt, die von der Innenfläche der porösen Wand um einen Abstand von 0,08 bis 5,0 cm entlang der Länge der porösen Wand entfernt ist, und die Schneckenfördereinrichtung ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser oberhalb 2 : 1 hat, daß man eine im wesentlichen zusammenhängende und unbewegte bzw. nicht durchgerührte zylindrische Schicht von Filtermedium, die aus dem Beschickungsstrom stammende Fasern umfaßt, in einem Ringraum zwischen der Innenfläche der porösen Wand der zylindrischen Kammer und der spiralförmigen Außenkante der Schneckenfördereinrichtung aufrechterhält und gleichzeitig die organischen Abfallstoffe, die zwischen den Kanälen des schneckenförmigen Blattes der Schenkkenfördereinrichtung liegen und von der zylindrischen Schicht des Filtermediums umgeben sind, von dem ersten Ende der ersten Entwässerungszone zu dem zweiten Ende der ersten Entwässerungszone überführt, daß man Wasser radial aus der ersten Entwässserungszone durch die poröse Wand und durch die zylindrische Filtermediumschicht abzieht und einen ersten Feststoffstrom der Entwässerungszone mit einem höheren organischen Abfallfeststoffgehalt als der Beschickungsstrom von dem zweiten Ende der ersten Entwässerungszone abzieht.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt entlang einer vertikalen Ebene einer Entwässerungszonenapparatur, die verwendet werden kann, um das vorliegende Verfahren durchzuführen, und

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Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt eines kleinen Teils des Schneckenförderblattes und der porösen Wand, die in Fig. 1 gezeigt sind.

In Fig. 1 tritt zu entwäsemder Rohabwasser schlämm oder ein anderes organisches Abfallmaterial in die Apparatur durch einen Einlaßtrichter 1 ein und wird abwärts zu dem ersten Ende einer Entwässerungszone geführt, wo das Material in Berührung mit einer Schneckenfördereinrichtung mit einem schneckenförmigen Blatt 4 gelangt. Die Welle 2 der Schneckenfördereinrichtung erstreckt sich aus der zylindrischen Kammer heraus, die die Entwässerungszone umgibt, durch eine Dichtung und ein Lager 5 und ist mit einer nicht gezeigten Antriebseinrichtung verbunden, die die Schneckenfördereinrichtung dreht. Die Drehung der Schneckenfördereinrichtung setzt die organischen Abfallstoffe unter Druck, indem sie diese zu dem zweiten Ende der Entwässerungszone hin und gegen die zylindrischen poröse Wand 3, welche die Schneckenfördereinrichtung umgibt, stößt. Das äußere Ende der Fördereinrichtung ist von einem Lager 7 in der Mitte eines Armkreuzes oder Querträgers 6 unterstützt. Das Armkreuz wird seinerseits von einer mit Gewinde versehenen Kappe 8 gehalten, welche eine Öffnung 12 an dem zweiten Ende der Entwässerungszone hat. Das äußere Ende der Arme des Armkreuzes wird zwischen einer hervortretenden Lippe 13 auf der Innenfläche der Kammer sowie der Kappe gehalten.

Fasormaterial aus dem eintretenden Beschickungsstrom sammelt .·; i 'Jh in oinom Ringraum zwischen der Außenkante der Schneckenf '/1"Jf-Tf: i nr Lchtung und der Innenfläche der porösen Wand an. 'tl-Vriv.t'.r v/ird radial durch diese angesammelte Faserschicht und

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durch die poröse Wand hindurch ausgepreßt. Das Wasser wird zu einem Sammelbehälter 10 durch eine Haube 9 geführt, welche letztere die oberen Abschnitte der porösen Wand umgibt, und wird dann durch die Leitung 11 abgezogen.

Die bevorzugte Konstruktion der zylindrischen porösen Wand 3 ist im einzelnen in Fig. 2 gezeigt. Die Wand wird von parallelen Spiralwicklungen eines sich verjüngenden Drahtes 14 gebildet, welcher an der kleineren Außenkante jeder Wicklung an mehrere Verbindungsstäbe 15 geschweißt ist. Die Verbindungsstäbe sind nach der Mittelachse des von der Wand gebildeten Zylinders ausgerichtet. Die breitere Kante einer jeden Wicklung blickt nach innen zu dem Blatt 4 der Schneckenfördereinrichtung, wobei jede Wicklung um einen gleichmäßigen Abstand 16, durch welchen Wasser hindurchgehen kann, von der nächsten getrennt ist. Die Innenfläche der porösen Wand ist von der Außenkante des schneckenförmigen Blattes durch einen vorzugsweise konstanten Abstand "d" getrennt.

Diese Zeichnung dient nur einem klaren Verständnis des Erfindungskonzeptes und ist nicht dazu bestimmt, den Erfindungsgedanken zu beschränken.

Große Mengen organischer Abfallstoffe werden täglich aus vielen Quellen erzeugt. Wenn hier der Ausdruck "organischer Abfallstoff" verwendet wird, soll er kohlenstoffhaltige Substanzen einschließen, die direkt oder indirekt aus lebenden oder früher lebenden Organismen stammen. Spezielle Beispiele sind etwa Abwasserschlamm, Fett, Fleischabfälle, Knochenmehl, Lederabfälle, Haar, Dünger aus tierischen Quellen, Rübenpulpe, Obststeine, Pflanzen- und Fruchtschalen und -stücke, Konser-

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servenanlagenabfälle, Eier und Eierschalen, Stroh und Tierlager, Bagasse, Gärungs- und Destillationsrückstände aus pflanzlichen Quellen, Ausflüsse aus Protein- oder Zuckerherstellungsanlagen, Seetang, Holzschnitzel, Holzpulpe, Papiermühlenabfälle und -ausflüsse und pharmazeutische Abfälle. Der organische Abfallbeschickungsstrom umfaßt vorzugsweise kommunalen Abwasserschlamm, der in einer kommunalen Abwasserbehandlungsanlage erzeugt wurde. Er kann primärer, sekundärer oder tertiärer Schlamm sein, der aufgeschlossen oder unaufgeschlossen ist. Vorzugsweise enthält der Beschickungsstrom zu dem Verfahren 15 bis 25 Gewichts-% Feststoffe und wenigstens 5 % Pasern auf Trockenbasis. Der Beschickungsstrom aus organischem Abfallmaterial kann jedoch so wenig wie 0,4 Gewichts-% Feststoffe oder so viel wie 50 Gewichts-% Feststoffe in dem speziellen Fall von kommunalem Abwasserschlamm enthalten. Ein typischer unentwässerter kommunaler Abwasserschlamm enthält wenigstens 50 Gewichts-% Wasser und eine große Menge anorganischer Asche. Andere Komponenten von kommunalem Abwasserschlamm sind beispielsweise verschiedene lösliche Salze und Mineralien, wasserlösliche Kohlenwasserstoffverbindungen, Kohlenwasserstoffe und CeI-lulosefasern, wie aus Papierprodukten und pflanzlichem Grünfutter.

Es ist oftmals erwünscht, etwas oder das meiste Wasser in dem organischen Abfallstoff zu entfernen, bevor dieser verbraucht oder beseitigt wird. Beispielsweise das Trocknen von Abwasserschlamm erzeugt ein festes Material, das zu einem sehr guten Düngemittel oder Bodenverbesserungsmittel geformt werden kann. Die trockene Form des Schlammes ist bevorzugt, da sie bei dem gleichen Feststoffgehalt leichter ist, weniger zu Geruchsbelä-

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stigungen führt, leicht in Säcken gelagert werden kann und leicht mit üblichen Verteilereinrichtungen für trockene Düngemittel ausgestreut werden kann. Es kann erwünscht sein, andere organische Abfallstoffe zu entwässern, um den Flussigkeitsablauf zu begrenzen, um Beseitigungsprobleine zu vermindern, um das Abfallstoffgewicht, das zu transportieren ist, zu vermindern, um Wasser für die Wiederverwendung zurückzugewinnen oder um die Abfallstoffe für weitere Verarbeitung vorzubereiten. Das Erfindungskonzept ist daher nützlich für viele verschiedene Anwendungsgebiete.

Wasser kann normalerweise aus organischen Abfallstoffen durch Anwendung von Wärme ausgetrieben werden. Dieses Verfahren erfordert jedoch normalerweise den Verbrauch von zunehmend teurem Brennstoff und führt zu eigenen Problemen, wie zur Abgabe von Rauchgas und Wasserdampf. Es ist daher erwünscht, organische Abfallstoffe so weit wie möglich durchführbar mechanisch zu entwässern und die thermische Trocknung lediglich als Endtrocknung oder Sterilisationsstufe zu benutzen.

Trotz des Anreizes, den die Vorteile einer mechanischen Entwässerung ergibt, wurden die verschiedenen Filtrationseinrichtungen mit kontinuierlichem Band offensichtlich nicht bis zu einem Punkt entwickelt, wo sie entwässerte Abwasserschlamme erzeugen, die mehr als etwa 25 bis 30 Gewichts-% Feststoffe enthalten. Diese Begrenzung scheint auch auf die Extruderpressenapparatur anzuwenden zu sein, die in der oben genannten US-PS 3 695 173 beschriebne ist, da nach den dortigen Angaben Schlammfiltrate erzeugt werden, die 66 bis 71 % Feuchtigkeit enthalten.

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Es scheint daher so zu sein, daß der Stand der Technik keine Methode einer mechanischen Entwässerung von Abwasserschlamm hatte, welche einen Ausflußstrom erzeugt, der einen Feststoffgehalt von 40 Gewichts-% erreicht oder übersteigt.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur mechanischen Entwässerung von organischem Abfallmaterial zu bekommen. Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, ein einfaches und wirksames Verfahren zur Entwässerung von kommunalem Abwasserschlamm zu erhalten. Noch ein anderes Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur mechanischen Entwässerung von kommunalem Abwasserschlamm auf einen Feststoffgehalt größer als 60 Gewichts- % und vorzugsweise oberhalb 75 Gewichts-% zu bekommen.

Das Verfahren wird in einer Entwässerungszone durchgeführt, die eine poröse zylindrische Kammer mit einem ersten Ende, welches mit Ausnahme für eine Einlaßleitung für organische Abfallstoffe und für eine Öffnung für eine rotierende Antriebswelle abgedichtet ist, und ein zweites Ende mit einer Öffnung für den Austrag der entwässerten organischen Abfallstoffe umfaßt. Die Endabschnitte der Kammer, die in Nachbarschaft zu dem mittigen porösen Abschnitt der Kammer liegen, sind vorzugsweise unperforiert, um größere Strukturfestigkeit zu ergeben. Die Kammer sollte ein Verhältnis von Länge zu Innendurchmesser oberhalb 2 : 1 und vorzugsweise von etwa 4 : 1 bis etwa 20 : 1 haben. Der Innendurchmesser dieser Kammer ist vorzugsweise gleichmäßig entlang der Länge der Kammer. Ein größerer Abschnitt des Abstandes zwischen den Enden der Kammer ist dazu gewidmet, eine poröse Außenwand zu liefern, durch welche Wasser hindurchgeht.

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Diese poröse Wand soll zylindrisch sein und hat vorzugsweise den gleichen Innendurchmesser wie der Rest der Kammer, jedoch mit der Ausnahme, daß eine hervortretende Lippe an dem zweiten Ende der Kammer vorgesehen sein kann, um die Anordnung einer Vorrichtung am Ende der Kammer zu unterstützen.

Die poröse Wand besteht vorzugsweise aus einer zusammenhängenden Länge eines keilförmigen Stabes, der an mehrere Verbindungsteile geschweißt ist, welche entlang der Länge der porösen Wand verlaufen, wie in der Zeichnung gezeigt ist. Diese Konstruktion ergibt eine zusammenhängende spiralige Öffnung mit einer selbstreinigenden Form. Das heißt, die kleinste Öffnung zwischen zwei benachbarten parallelen Windungen liegt an der Innenfläche der porösen Wand, wodurch man einen sich kontinuierlich verbreiternden Raum bekommt, welcher gestattet, daß irgendwelche Teilchen, die durch die öffnung hindurchgehen, weiter nach außen getragen werden. Die Auswärtsbewegung dieser Teilchen wird durch das radial fließende Wasser unterstützt. Keilförmige gewundene Siebe der erwünschten Form sind im Handel erhältlich und werden auch als Siebe verwendet, um eingesperrtes feinteiliges Material in Kohlenwasserstoffumwandlungsreaktoren zu begrenzen. Andere Typen poröser Wandkonstruktionen, die diesen Kriterien genügen, können hier aber auch verwendet werden.

Der Abstand zwischen benachbarten Windungen oder die äquivalente Struktur anderer Siebmaterialien, die in der porösen Wand verwendet werden, sollten im Bereich von etwa 0,0075 bis etwa 0,013 cm liegen.

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Eine Schneckenfördereinrichtung mit einem schneckenförmigen oder spiralförmigen Blatt ist mittig in der zylindrischen Kammer befestigt. Die mittige Hauptachse dieser Fördereinrichtung erstreckt sich vorzugsweise zusammen mit der Hauptachse der zylindrischen Kammer und der porösen zylindrischen Wand. Die Kammer und die poröse Wand sind daher konzentrisch um die Schneckenfördereinrichtung. Es ist wichtig für die Leistung des Verfahrens, daß die Außenkante des Blattes der Schneckenfördereinrichtung von der Innenfläche der porösen Wand um einen Abstand größer als 0,08 cm, aber kleiner als 5,0 cm entfernt ist. Vorzugsweise ist die Außenkante der Schneckenfördereinrichtung 0,2 bis 2,0 cm von der Innenfläche der porösend Wand entfernt. Es ist besonders bevorzugt, daß ein Mindestabstand von 0,44 cm zwischen der Außenkante der Schneckenfördereinrichtung und der porösen Wand vorgesehen ist. Dieser Abstand sollte im wesentlichen gleichmäßig entlang der Länge sein, so daß die beiden Elemente nebeneinander liegen.

Der Zweck dieser Trennung zwischen der Schneckenfördereinrichtung und der Wand ist der, daß man eine relativ undurchrührte oder unbewegte Schicht von faserförmigem Filtermedium auf der Innenfläche der porösen Wand bekommt. Dieses Filtermedium hat eine Ringform und ist konform mit der Innenfläche der porösen Wand und dem Zylinder, der durch die Außenkante der Schneckenfördereinrichtung gefegt wird. Der Ausdruck "undurchrührt bzw. unbewegt" soll bedeuten, daß diese Filterschicht nicht durch irgendein mechanisches Element, das sich zu der porösen Wand von dem Blatt aus erstreckt, durchmischt oder zerschnitten wird.

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Obwohl die Ringschicht des Filtermediums, die die Innenfläche der Entwässerungszone bedeckt/ frei von mechanischer Bewegung ist, wird sie nicht stagnieren und ungestört sein, da sie den Kräften und dem Abrieb ausgesetzt ist, die aus der Rotation der Schneckenfördereinrichtung resultieren. Die damit verbundenen Scherkräfte erstrecken sich radial nach außen durch die Filterschicht zu der porösen Wand und bringen so eine Verdrehungskraft in der gesamten Schicht hervor und verursachen etwas Vermischen des Filtermediums. Diese Verdrehung kann tatsächlich bewirken, daß die Ringschicht des Filtermediums mit der Schnekkenfördereinrichtung rotiert. Die Rotationsgeschwindigkeit und die lineare Geschwindigkeit der Filterschicht zu dem zweiten Ende der zylindrischen Kammer wird wahrscheinlich immer geringer als jene organischer Abfallfeststoffe sein, die in den Kanälen der Schneckenfördereinrichtung sich befinden. Es besteht die Theorie, daß das Filtermedium wegen der ständigen Bewegung, die entlang seiner beiden Oberflächen auftritt, selbstreinigend sein kann. Diese Wirkung kann den überlegenen Effekt der vorliegenden Erfindung gegenüber herkömmlichen Verfahren erklären, in denen die Grenzfläche zwischen einem Filterband und angesammeltem Material im wesentlichen statisch ist.

Die Schneckenfördereinrichtung dreht sich, um die organischen Abfallstoffe zu dem Auslaß der Entwässerungszone zu bewegen, und preßt dabei das Material in der Entwässerungszone zusammen und bewirkt so, daß Wasser radial durch die Filtermediumschicht und die poröse Wand fließt. Die Schneckenfördereinrichtung kann mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 150 U/Min, gedreht werden. Es ist bevorzugt, die Entwässerungszone derart zu

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betreiben, daß die Schneckenfördereinrichtung mit 20 bis 60 U/Min, sich dreht. Nur ein mäßiger Überatmosphärendruck ist in der Entwässerungszone erforderlich. Ein Druck von weniger als 35 at ist ausreichend, wobei der Druck vorzugsweise geringer als 8 at ist. Das Verfahren kann bei Umgebungstemperaturen betrieben werden, wobei Temperaturen unterhalb 32 C bevorzugt sind. Es ist daher nicht nötig, Heiz- oder Kühlelemente entlang der Länge der Entwässerungszone vorzusehen.

Die Schneckenfördereinrichtung sollte ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser oberhalb 2 : 1 und vorzugsweise im Bereich von 4 : 1 bis 20 : 1 haben. Eine einstückige Einheitsschneckenfördereinrichtung ist bevorzugt. Die Konstruktion der Schneckenfördereinrichtung kann stark variiert werden. Der Steigungsoder Helixwinkel des Blattes braucht sich nicht entlang der Länge der Schneckenfördereinrichtung zu ändern. Konstante Steigung ist jedoch nicht wesentlich für das erfolgreiche Arbeiten mit dem Verfahren, und die Steigung kann, wenn erwünscht, variiert werden. Eine andere übliche Variable ist das Kompressionsverhältnis der Schneckenfördereinrichtung bzw. des Schlangenbohrers. Das Kompressionsverhältnis betrifft die Veränderung in der Gewindegangtiefe entlang der Länge der Schneckenfördereinrichtung, wobei die Gewindegangtiefe von der Oberfläche der Welle der Schneckenfördereinrichtung zu der Außenkante des spiralförmigen Blattes gemessen wird. Entsprechend der hier angewendeten Ausdrucksweise bedeutet ein Kompressionsverhältnis von 10 : 1, daß die Gewindegangtiefe an dem Ende und der Schneckenfördereinrichtung ein Zehntel so groß wie die Gewindegangtiefe am Anfang oder dem Beschickungsaufnahmeende der

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Schneckenfördereinrichtung ist. Das Kompressionsverhältnis der Schneckenfördereinrichtung liegt vorzugsweise unterhalb 15 : 1 und stärker bevorzugt im Bereich von 1 : 1 bis 10 : 1. Geeignete Schneckenfördereinrichtungen, Antriebsteile und Reduziergetriebe sind leicht von Firmen erhältlich, die diese Dinge für die Verwendung in Extrudern für Kunststoffe usw. liefern.

Das vorliegende Verfahren wurde mehrere Stunden kontinuierlich durchgeführt, ohne daß ein Verstopfen der porösen zylindrischen Wand oder eine Abnahme der Gesamtleistung feststellbar waren. Das Verfahren ist in der Lage, einen extrem hohen Wasserentzug zu erreichen.

Es wurde gefunden, daß durch Anwendung von zwei oder mehr getrennten Entwässerungszonen-Passagen ein sehr hoher Feststoffgehalt erreicht werden kann. Beispielsweise wurde kommunaler Abwasserschlamm mechanisch auf einen Feststoffgehalt von etwa 94 Gewichts-% in drei Durchgängen durch eine Entwässerungszone erreicht, die eine Schneckenfördereinrichtung mit 2,54 cm Außendurchmesser enthielt. Die Anfangsstufe in diesem Verfahren mit drei Durchgängen bestand darin, eine Menge von teilweise entwässertem Feststoff aus der Entwässerungszone zu sammeln und dann die Zufuhr des unentwässerten Abwasserschlammes zu der Entwässerungszone anzuhalten.Das gesammelte Material wurde dann durch die Entwässerungszone unter den gleichen Betriebsbedingungen wie beim ersten Durchgang geführt, und das weiter entwässerte feste Material wurde erneut gesammelt. Das gesammelte Material aus dem zweiten Durchgang wurde dann in die Entwässerungszone eingespeist, die noch in der gleichen Weise

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wie bei dem ersten Durchgang betrieben wurde. Der resultierende entwässerte Abwasserschlamm war wenigstens so trocken wie erforderlich oder erwünscht für die Endpelletisierung zur Gewinnung von Düngemittelpellets war.

Dieses Entwässerungsverfahren mit mehreren Durchgängen kann in einem Ansatzsystem unter Benutzung einer einzelnen Entwässerungszone durchgeführt werden. Alternativ kann es unter Verwendung von zwei oder mehr getrennten und nicht miteinander verbundenen Entwässerungszonen in einer Reihe durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Feststoffstrom von zwei Entwässerungszonen der ersten Stufe mit gleichmäßiger Größe in eine einzige dritte Entwässerungszone eingeführt werden, die auch die gleiche Konstruktion hat und mit den gleichen Bedingungen wie die beiden ersten Entwässerungszonen betrieben wird. Vorzugsweise erzeugen diese beiden Entwässerungszonen der ersten Stufe Entwässerungszonenfeststoffströme mit im wesentlichen dem gleichen Feststoffgehalt. Die Entwässerungszonenfeststoffströme werden physikalisch aus ihren zylindrischen Entwässerungszonen ausgetragen, bevor sie miteinander vermischt werden, was vorzugsweise bei oder nahe bei Umgebungsatmosphärendruck erfolgt.

Der Betrieb der Entwässerungszone kann so eingestellt werden, daß der Feststoffgehalt des Feststoffstromes reguliert wird, indem man den in der Entwässerungszone aufgebrachten Druck variiert. Diese Einstellung erfolgt durch Veränderung der gesamten verfügbaren Querschnittsfläche der öffnung oder öffnungen an dem Auslaß der Entwässerungszone. Die Querschnittsfläche kann automatisch variiert werden auf der Grundlage mehrerer meßbarer Parameter, wie des bestimmten Feststoffgehaltes des

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Feststoffstromes, des Druckes in der Entwässerungszone oder der Drehkraft auf die Welle der Schneckenfördereinrichtung. Eine bevorzugte Steuerirtethode für das Verfahren besteht darin, daß man die Geschwindigkeit bemißt, mit der unentwässerte feste Abfallmaterialien in die Entwässerungszone eingeführt werden, und indem man die Geschwindigkeit bemißt, mit der Wasser aus der Entwässerungszone entfernt wird, und indem man Signale, die repräsentativ für diese beiden Fließgeschwindigkeiten sind, zu einer automatischen Steuereinrichtung überführt. Diese Steuereinrichtung ist auf den Feststoffgehalt des unentwässerten Abwasserschlammes programmiert, der mit geeigneter Vorsorge nicht über kurze Zeitdauer hinaus fluktuieren sollte, sowie auf die erwünschte Wasserentziehungsgeschwindigkeit. Durch Vergleich der gemessenen Wasserentziehungsgeschwindigkeit mit der erwünschten Geschwindigkeit kann ein geeignetes Steuersignal erzeugt werden. Dieses Signal wird dann zu einer Einstelleinrichtung übertragen, die die verfügbare Querschnittsfläche der Austragöffnung an dem zweiten Ende der Entwässerungszone variiert. Die an dem Austragende der Entwässerungszone erforderliche Verengung kann recht klein sein, und in einigen Fällen kann überhaupt keine Verengung erforderlich sein.

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Claims

Dr. Hans-Heinrich Wilrath f Dr. Dieter Weber Dipl.-Phys. Klaus Seifert PATENTANWÄLTE D - 6200 WIESBADEN 1 26.3.1979 Postfach 6145 Gustav-Frejrag-Straße 25 Dr. We /Wh &■ (0 61 21) 37 27 20 Telegrammadresse: WILLPATENT Telex: 4-186 247 Case 1841 UOP Inc., Ten UOP Plaza - Algonquin & Mt. Prospect Roads, Des Piaines, Illinois 60016, USA Verfahren zur Entwässerung von faserförmigen organischen Abfallmaterialien Priorität: Serial Ko. 831 "437 vom 29. März 1978 in USA Patentansprüche

1. Verfahren zur Entwässerung von faserförmigen organischen Abfallmaterialien, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) einen Beschickungsstrom organischer Abfallmaterialien, der wenigstens 50 Gewichts-% Wasser und wenigstens 5 Gewichts-%

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Fasern, auf Trockenbasis, enthält, in ein erstes Ende einer ersten Entwässerungszone, die eine zylindrische Kammer mit einer zylindrischen porösen Wand, welche von parallelen, 0,0075 bis 0,013 cm voneinander beabstandeteten Windungen oder Wicklungen gebildet ist, umfaßt, einführt.

b) den Beschickungsstrom in der ersten Entwässerungszone auf über Atmosphärendruck bringt, indem man eine Schneckenfördereinrichtung mit einem spiralförmigen oder schneckenförmigen Blatt rotieren läßt, welche an dem ersten Ende der ersten Entwässerungszone beginnt und mittig in der zylindrischen Kammer angeordnet ist, während die an dem zweiten Ende der ersten Entwässerungszone verfügbare öffnung auf weniger als die verfügbare Querschnittsfläche der zylindrischen Kammer verengt ist, das Blatt der Schneckenfördereinrichtung eine spiralförmige Außenkante besitzt, die von der Innenfläche der porösen Wand entlang der Länge der porösen Wand um einen Abstand von 0,08 bis 5,O cm entfernt ist, und die Schneckenfördereinrichtung ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser oberhalb 2 : 1 besitzt,

c) eine im wesentlichen zusammenhängende und undurchrührte zylindrische Filtermediumschicht, die aus dem Beschickungsstrom stammende Fasern umfaßt, in einem Ringraum zwischen der Innenfläche der porösen Wand der zylindrischen Kammer und der spiralförmigen Außenkante der Schneckenfördereinrichtung hält und gleichzeitig die zwischen den Kanälen des schneckenförmigen Blattes der Schneckenfördereinrichtung befindlichen und von der zylindrischen Filtermediumschicht umgebenen organischen Abfallstoffe von dem ersten Ende der

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ersten Entwässerungszone zu dem zweiten Ende der ersten Entwässerungszone überführt,

d) Wasser radial aus der ersten Entwässerungszone durch die poröse Wand und durch die zylindrische Filtermediumschicht abzieht und

e) einen ersten Entwässerungszonenfeststoffstrom mit einem höheren Gehalt an organischen Abfallfeststoffen als der Beschickungsstrom aus dem zweiten Ende der ersten Entwässerungszone abzieht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkante der Schneckenfördereinrichtung von der Innfläche der porösen Wand um einen Abstand von 0,2 bis 2,0 cm entfernt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Schneckenfördereinrichtung zwischen 4 : 1 und 20 : 1 liegt und daß die Schnekkenforderetnrichtung mit 10 bis 150 U/Min, gedreht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die organischen Abfallstoffe in der Entwässerungszone aufgebrachte Maximaldruck geringer als 35 at, vorzugsweise geringer als 8 at ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Abfallstoffe kommunaler Abwasserschlamm sind.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffstrom der ereten Entwässerungszone über 40 Gewichts-% Feststoffe umfaßt.

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7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man den Feststoffstrom der ersten Entwasserungszone, der aus der ersten Entwasserungszone abgezogen wurde, vom Druck befreit bzw. auf Außendruck bringt und dann in eine zweite Entwässerungszone überführt, die bei im wesentlichen den gleichen Bedingungen wie die ersten Entwässerungszone arbeitet und im wesentlichen gleich wie die erste Entwasserungszone aufgebaut ist, und weiters Wasser mechanisch aus dem Feststoffstrom extrahiert und so einen Feststoffstrom der zweiten Entwässerungszone bildet, der mehr als 50 Gewichts-% Feststoffe enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man den Feststoffstrom der ersten Entwasserungszone mit einem Feststoffstrom einer dritten Entwasserungszone vermischt, bevor man ihn in die zweite Entwasserungszone einführt, und daß der Feststoffstrom der dritten Entwasserungsζone einen Feststoffgehalt besitzt, der im wesentlichen gleich demjenigen des Feststoffstromes der ersten Entwässerungszone ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffströme der ersten und der dritten Entwasserungszone bei im wesentlichen Umgebungsatmosphärendruck miteinander vermischt werden.

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