DE68910504T2

DE68910504T2 - Vorrichtung zur Entwässerung durch Elektroosmose und Zusammenpressen.

Info

Publication number: DE68910504T2
Application number: DE89313206T
Authority: DE
Inventors: Shiro Kondo; Osamu Muroi; Shigeru Sano; Takeshi Suwa
Original assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 1988-12-28
Filing date: 1989-12-18
Publication date: 1994-02-24
Anticipated expiration: 2009-12-19
Also published as: EP0384081A3; EP0384081B1; DE68910504D1; EP0384081A2; US5034111A

Description

Diese Erfindung betrifft eine Preßplatte für eine Vorrichtung des Filterpressentyps zur Entwässerung durch Elektroosmose und Zusammenpressen und betrifft solche Vorrichtungen zur Entwässerung, die diese Preßplatten enthalten, bei denen eine Flüssigkeit wie Schlamm oder Brei von Betriebswasser oder Abwasser zum Verbessern der Entwässerung unter Druck und elektroosmotisch entwässert wird. Insbesondere betrifft die Erfindung Verbesserungen der Entwässerungselektroden und diese tragende Scheidewände.
Vielen Arten von bekannter elektroosmotischer Entwässerung werden in der US-A-4 376 022 beschrieben, während elektroosmotische Entwässerung mit einer Filterpresse durch die US-A-3 773 640 vermittelt wird.
Vorrichtungen des Filterpressentyps zur Entwässerung durch Elektroosmose und Zusammenpressen, die Preßscheidewände aufweisen, werden in den Japanischen Patentveröffentlichungen 62-125 810, 62-125 811 und 62-125 812 beschrieben.
Fig. 1a-1c der beigefügten Zeichnungen stellen die Arbeitsschritte einer derartigen herkömmlichen Entwässerungsvorrichtung dar, die Preßplatten 2a und 2b und ein Paar Filtertücher 3 zwischen diesen umfaßt. Die Platte 2a weist eine Scheidewand 4 auf, die eine Elektrodenplatte 5a trägt. Die andere Platte 2b weist eine an ihr befestigte Elektrodenplatte 5b auf.
In dem ersten in Fig. 1a gezeigten Schritt werden die Preßplatten 2a und 2b zum Bilden eines dichten Zwischenraumes zwischen ihnen geschlossen. Abwasserschlamm wird durch Kanäle 6 gepumpt und zwischen die Tücher 3 eingepreßt. Filtrat dringt durch die Tücher 3 und fließt durch kleine Löcher in den Elektroden 5a und 5b und durch Kanäle 7 ab. Dies erzeugt einen Filterkuchen C aus Schlamm und stellt eine primäre Entwässerung dar.
In dem in Fig. 1b gezeigten zweiten Schritt wird komprimierte Luft zwischen die Platte 2a und die Scheidewand 4 geleitet, die zum Komprimieren des Schlammkuchens C dient. Dies entwässert den Filterkuchen weiter bis zu einem Wassergehalt von 80-85% und stellt eine sekundäre Entwässerung dar.
In einer späteren Stufe dieses Schrittes wird eine Gleichspannung beispielsweise von 40 Volt für 15 Minuten zwischen den Elektroden 5a und 5 b angelegt. Dies bewirkt Elektroosmose zum weiteren Fördern der Entwässerung und stellt eine tertiäre Entwässerung dar. Als Ergebnis wird der Wassergehalt auf 50% verringert, und das Filterkuchenvolumen wird stark verringert.
In dem letzten in Fig. 1c gezeigten Schritt werden die Preßplatten 2a und 2b geöffnet und die Tücher 3 werden zum Entnehmen des schließlich entwässerten Filterkuchens C abgesenkt.
Die Elektroden 5a und 5b. die teuer sind, werden leicht elektrochemisch beschädigt, während die Elektrode 5a außerdem starken mechanischen Belastungen durch die sie tragende Scheidewand 4 ausgesetzt ist. Herkömmlicherweise wurden die Elektroden aus Metallplatten oder beispielsweise aus Sinterkohlenstoff-Platten hergestellt.
Wenn die an der Scheidewand angebrachte Elektrode 5a eine Metallplatte ist, wird sie gewisse strukturelle Vorteile haben, beispielsweise im Hinblick auf die Biegefestigkeit, sie wird aber ebenso gewisse elektrochemische Nachteile haben.
Wenn andererseits die Elektrode 5a eine Sinterkohlenstoff-Platte ist, dann muß sie aus einem besonderen Kohlenstoffmaterial hergestellt werden, das für die Elektroosmose vorteilhaft ist. Derartiges Material ist jedoch im allgemeinen spröde und biegt sich nicht. Folglich muß für große Abmessungen eine Elektrode aus diesem Material geteilt werden, damit sie nicht durch hohen Druck zerbrochen wird.
Das Vorsehen von geteilten Elektroden auf einer flexiblen Scheidewand würde jedoch Schwierigkeiten des Anlegens einer gleichmäßigen Spannung an die Elektroden, einen komplexen Aufbau der einzelnen Träger und Verstärkungen, Schwierigkeiten beim Vorsehen von Flüssigkeitskanälen durch die Elektroden und eine leichte Aussetzung den Einflüssen von Elektrodenreaktionen nach sich ziehen.
Die vorliegende Erfindung strebt danach, eine Vorrichtung zur Entwässerung durch Elektroosmose und Zusammenpressen mit einem verbesserten Verbundscheidewand-Aufbau zum Tragen von geteilten Kohlenstoff-Elektroden zu schaffen sowie eine Preßplatte zur Verwendung in einer derartigen Entwässerungsvorrichtung.
Erfindungsgemäß ist eine Preßplatte für eine Vorrichtung des Fllterpressentyps zur Entwässerung durch Elektroosmose und Zusammenpressen vorgesehen, mit:
- einem elektrisch isolierenden Rahmen, der in seiner Stirnfläche eine Vertiefung aufweist zum Zusammenpassen mit der Vertiefung in der Stirnfläche einer anderen Preßplatte, so daß eine geschlossene Kammer zum Entwässern einer Speiseflüssigkeit gebildet wird, wenn die Platten mit ihren Stirnflächen aneinanderstoßen;
- einer elektrisch isolierenden Scheidewand, die an ihrem Rand zum Auskleiden der Vertiefung an dem Rahmen befestigt und unter dem Einfluß eines unter Druck stehenden, zwischen die Scheidewand und den Rahmen gedrückten Fluids verschiebbar ist:
- einer Metallkernplatte, die in der Scheidewand zum Aussteifen der Scheidewand außer an ihrem Rand eingebettet und mit einem Pol einer elektrischen Gleichstromquelle verbindbar ist;
- elektrischen Leitern, die in elektrischer Verbindung an der Kernplatte angebracht sind und durch die Scheidewand hindurchtreten; und
- mehreren elektrisch mit den Leitern verbundenen, geteilten Kohlenstoff- Flushelektrodenplatten über der Scheidewand und der Kernplatte.
Erfindungsgemäß ist außerdem eine Vorrichtung des Filterpressentyps zur Entwässerung durch Elektroosmose und Zusammenpressen vorgesehen, mit:
- einer ersten elektrisch isolierenden Preßplatte wie oben beschrieben und einer zweiten elektrisch isolierenden Preßplatte, die parallel gehalten und in Stirnflächenstoß bewegbar ist, welche zweite Preßplatte in ihrer Stirnfläche eine Vertiefung aufweist, die mit der Vertiefung in der Stirnfläche der ersten Preßplatte zusammenpaßt, so daß eine geschlossene Kammer zum Entwässern von Speiseflüssigkeit gebildet wird, wenn die Platten aneinanderstoßen; und
- einer Elektrodenplatte, die in der Vertiefung der zweiten Preßplatte parallel mit den geteilten Elektrodenplatten der ersten Preßplatte gehalten und mit dem anderen Pol der Stromquelle verbunden ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Beispiels nur unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben, in denen:
Fig. 1a-1c schematische Querschnitte sind, die Schritte des Betriebs einer herkömmlichen Entwässerungsvorrichtung zeigen;
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Entwässerungsvorrichtung ist:
Fig. 3 und 4 perspektivische Ansichten von jeweils einer aktiven Preßplatte und einer passiven Preßplatte der Entwässerungsvorrichtung von Fig. 2 sind;
Fig. 5 eine etwas vergrößerte Teilansicht in Querschnitt der Entwässerungsvorrlchtung von Fig. 2 ist und die benachbarte aktive und passive Platten zeigt; und
Fig. 6 eine stark vergrößerte Teilansicht in Querschnitt der aktiven Platte von Fig. 3 ist.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen sind die Anordnung und der Aufbau, die in Fig. 2 gezeigt sind, im wesentlichen herkömmlich. Die Entwässerungsvorrichtung umfaßt eine Filterpresse 12. die einen Vorderrahmen 14, einen Rückrahmen 16 und ein Paar horizontale Schienen 18 aufweist, die an dem Vorder- und dem Rückrahmen befestlgt sind. Die Schienen 18 tragen eine an dem Rahmen 14 befestigte vorderseitige passive Preßplatte 19, eine Anzahl von abwechselnden aktiven und passiven Preßplatten 20 und 22, eine rückseitige passive Preßplatte 23 und eine rückseitige Platte 24, die an dem Rahmen 16 befestigt sein kann. Die Platten 20,22,23 und 24 können mit einem Antrieb 26 auf den Schienen 18 verschoben werden.
Die Rahmen 14 und 16 tragen oben eine horizontale Welle 28, die durch einen an dem Rückrahmen 16 angebrachten Antrieb 30 gedreht werden kann. An der Welle 28 sind Paare von Klltertüchern 32 aufgehängt die durch Drehen der Welle 28 abgesenkt und angehoben werden können. Jedes Paar Tücher 32 ist zwischen benachbarten Preßplatten 19,20,22 oder 23 angeordnet. Die Tücher 32 sind mit fluchtenden Löchern versehen, die jeweils mit einer Dichtungsscheibe 34 iluchten und sich nach unten öffnen (Fig. 5).
Die Rahmen tragen außerdem ein Paar horizontale Stromschienen 36, die jeweils mit dem positiven und dem negativen Pol einer nicht gezeigten Gleichstromquelle verbunden sind. Eine der Schienen 36 ist durch Kabel 38 mit den aktiven Platten 20 verbunden; die andere Schiene 36 ist durch andere Kabel 38a mit den passiven Platten 19,22 und 23 verbunden.
Gemäß Fig. 3, 5 und 6 weist jede aktive Platte 20 einen im wesentlichen rechteckigen Rahmen 40 auf, der aus Polypropylen bestehen kann. Der Rahmen 40 weist auf jeder Seite eine weite Vertiefung 42 (Fig. 5 und 6) und einen flacheren Umfangssitz 44 um die Vertiefung herum auf. Die Vertiefung 42 ist mit einer Preßscheidewand 46 ausgeschlagen, die aus Naturgummi, Neoprengummi oder einem anderen elektrisch isolierenden flexiblen Material bestehen kann.
Die Scheidewand 46 weist einen Mittelteil 48 auf, sowie einen dünnen Teil mit im wesentlichen derselben Breite um den Mittelteil herum und einen Umfangsrand 52, der an dem Sitz 44 befestigt ist. Der Rand 52 weist Rillen 54 (Fig. 3) auf, die über seiner äußeren Oberfläche ausgebildet sind.
Der Rahmen 40 weist horizontale Kanäle 56,58 und 60 auf, die angrenzend an seine Umfangsfläche durch ihn hindurchlaufen. Der obere mittlere Breikanal 56 fluchtet mit einem Loch 62. das durch jede Scheidewand 46 hindurchgeht. Zwei der drei Abflußkanäle 58 stehen durch Leitungen 63 mit den Scheidewandrand-Rillen 54 in Verbindung. Der obere Luftkanal 60 öffnet sich durch eine Leitung 64 aus dem Rahmen 40 heraus und auf die Innenseite der Scheidewand 46.
Der mittlere Scheidewandteil 48 weist eine große Anzahl von äußeren Vorsprüngen 66 derselben Höhe auf und wird durch eine Kernplatte 68 verstärkt, die in ihn eingebettet ist. Die Kernplatten 68 auf beiden Seiten sind elektrisch mit dem zugeordneten Kabel 38 jeweils durch einen Schraubenbolzen 69 und einen Draht 71 verbunden. Diese Platten 68 können aus Eisen, Titan, Aluminium oder einem anderen verhältnismäßig gut elektrisch leitenden Metall bestehen.
Jede Metallplatte 68 trägt eine Anzahl von länglichen horizontalen und vertikalen elektrischen Leitern 70, die sich durch die (oder von der) Scheidewand 46 frei erstrecken und im wesentlichen mit den Vorsprüngen 66 bündig sind. Die Leiter 70 können aus nichtrostendem Stahl, Kupfer, Aluminium, Titan oder Kohlenstoff bestehen.
Jeder Leiter 70 ist an der Metallplatte 68 durch eine Senkkopfschraube 72 (Fig. 6) aus rostfreiem Stahl mit einem zwischen ihnen aufgetragenen elektrisch leitenden Klebstoff befestigt. Die Lücken zwischen dem Leiter 70 und der Scheidewand 46 werden durch Dichtmaterial 73 verschlossen.
Die Metallplatte 68 ist daher durch isolierendes, korrosionsschützendes Material umgeben, ausgenommen dort, wo die Leiter 70 hervortreten. Dies verhindert vollständig, daß die Platte 68 durch Säuren oder Alkalien korrodiert wird, die während der elektrolytischen Reaktion auf den Elektroden erzeugt werden.
Die äußere Oberfläche des Leiters 70 ist mit einem Kohlenstoffmaterial 74 überzogen, das durch einen elektrisch leitenden Klebstoff befestigt ist. Dieses Material 74 kann eine Kohlenstoffplatte mit durch Kohlenstoff verbundenen Kohlefasern, eine Graphitschicht oder glasartiger Kohlenstoff sein.
Vier geteilte, im wesentlichen rechteckige Elektrodenplatten 76, von denen eine in Fig. 3 gezeigt ist, sind jeweils mit einer Anzahl von am Umfang angeordneten, äußeren, eingelassenen Sitzen 77 versehen, die jeweils ein durch sie hindurchgehendes Loch aufweisen. Die Elektroden 76 sind an den Leitern 70 durch gespaltene Plastik-Druckknöpfe 78 befestigt, die federnd durch die Sitze 77 und die Überzüge 74 in die Leiter 70 einschnappen. Der Kopf jedes Druckknopfes 78 springt nicht von dem Sitz 77 vor.
An den Boden des Sitzes 77 ist eine dunne Schicht 79 aus Polyvinylchlorid oder einem anderen elektrisch isolierenden Material in engem Kontakt mit dem Kopf des Druckknopfes 78 gebacken oder geklebt. Die Schicht 79 isoliert die obere Oberfläche der dünnen Bodenwand des Elektrodensitzes 77.
Die Elektroden 76 können leicht durch Abschneiden der Druckknöpfe 78 mit einer Kneifzange oder dergleichen entfernt werden. Diese Schnappbefestigung erlaubt die schnelle Auswechslung von beschädigten Elektroden.
Die Plastik-Druckknöpfe 78 und isolierenden Schichten 79 leiten keine Elektrizität und werden nicht durch eine elektrolytische Reaktion aufgelöst. Dies verhindert ein elektrolytisches Auflösen der dünnen Bodenwand der Elektrodensitze 77 und sichert folglich die Befestigung der Elektroden 76 an den Leitern 70.
Jeder Leiter 70 erstreckt sich angrenzend und parallel zu einer der vier Seiten jeder Elektrode 76. Diese Anordnung verringert die Biegekräfte, die auf die Elektroden 76 über die Leiter 70 ausgeübt werden, und gleicht die elektrische Versorgung der Elektroden aus.
Die Elektroden 76 werden sowohl durch die Scheidewandvorsprünge 66 als auch durch die Leiter 70 gestützt. Jede Elektrodenplatte 76 weist drei rechtwinklige Ecken auf, die durch die breiteren Vorsprünge 66 gestützt werden, die nicht durch die Bewegung der Scheidewand 46 zerbrochen werden können. Die Elektrode 76 weist eine große Anzahl von durch sie hindurchgehenden kleinen Löchern 80 in Abstand zu den Vorsprüngen 66 und den Leitern 70 auf.
Gemäß Fig. 4 und 5 weist jede passive Preßplatte 19,22,23 (nicht gezeigt) einen Aufbau ungefähr ähnlich wie die aktive Platte 20 auf, hat jedoch keine Scheidewand.
Die passive Platte weist einen Rahmen 140 auf, der auf jeder Seite mit einer weiten Vertiefung 142 entsprechend den Vertiefungen 42 der aktiven Platten versehen ist. Durch den Rahmen 140 sind ein Breikanal 156, Abflußkanäle 158 und ein Luftkanal 160 in entsprechender Flucht mit den Kanälen 56,80 und 60 der aktiven Platten ausgebildet. Einer der Abflußkanäle 158 öffnet sich durch Leitungen 163 in die Vertiefungen 142.
An dem Boden jeder Vertiefung 142 jeder passiven Zwischenplatte 22 sind zwei horizontale Leiter 168 befestigt, die mit dem zugeordneten elektrischen Kabel 38a verbunden sind. Diese Leiter 168 tragen eine Anzahl von vertikalen Leitern 170, die durch Senkschrauben 172 an deren äußeren Oberflächen befestigt sind. Die äußeren Oberflächen der vertikalen Leiter 170 können mit einem Kohlenstoffmaterial ähnlich den Überzügen 74 (Fig. 6) überzogen sein.
Die vertikalen Leiter 170 tragen vier (eine ist in Fig. 4 gezeigt) Elektrodenplatten 176, die im wesentlichen die gleichen wie die Elektroden 76 sind und ähnlich wie die Elektroden 76 an den Leitern durch Plastik-Druckknöpfe 178 befestigt sind. Jede Elektrode 176 weist eine Anzahl von durch sie hindurchgehenden kleinen Löchern 180 auf.
Solche Elektroden und Leiter wie 176,168 und 170 sind auch auf einer Seite jeder passiven Endplatte 19,23 vorgesehen, die zu der benachbarten aktiven Platte 20 weist.
Gemäß Fig. 2 ist der Vorderrahmen 14 mit einem Breieinlaß 82, Abflußauslässen 84 und einem Lufteinlaß (nicht gezeigt) in entsprechender Flucht mit den Breikanälen 56 und 156, den Abflußkanälen 58 und 158 und dem Luftkanal 160 versehen.
In dem ersten Arbeitsschritt treibt der Antrieb 26 die Endplatte 24 an, so daß die Preßplatten 19,20,22 und 23 zusammen gegen den Rahmen 14 gedrückt werden. Dies bewirkt, daß die benachbarten Preßplatten geschlossene Filterräume zwischen den weiten Vertiefungen 42 und 142 auf dieselbe Weise wie in Fig. 1a gezeigt bilden. Brei wird dann durch den Einlaß 82, die Kanäle 56 und 156 und die Dichtungsscheiben 34 gepumpt, so daß er zwischen den Tüchern 32 in dem geschlossenen Raum gesammelt wird und diese Tücher 32 aufbläht. Dies erzwingt, daß eine Menge von Filtrat aus dem Brei durch die Tücher 32 dringt und durch die Elektrodenlöcher 80 und 180, die Scheidewandecken-Rillen 54, die Leitungen 63 und 163, die Kanäle 58 und 158 und die Auslässe 84 abfließt.
In dem zweiten Schritt wird komprimierte Luft auf dieselbe Weise wie in Fig. 1b gezeigt durch die Kanäle 60 und 160 und die Leitungen 64 eingeleitet, so daß die Scheidewände 46 aufgebläht werde, welche die Kuchen zusammendrücken. die aus dem Brei entstanden sind. In einer späteren Stufe dieses Schrittes wird eine Gleichspannung zwischen den Elektroden 76 und 176 von benachbarten aktiven und passiven Platten angelegt. Dies erzwingt daß eine weitere Menge von Filtrat abfließt.
In dem letzten Schritt werden die Preßplatten in der gleichen Weise wie in Fig. 1c gezeigt voneinander getrennt, so daß die Kuchen entfernt werden können.
Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht daher, daß die Scheidewände, die die Elektroden tragen, eine gleichmäßigere Kompression des Schlammes bewirken, Die einzelnen geteilten Elektroden nehmen die geteilten Drücke regelmäßiger auf, so daß sie weniger zum Zerbrechen neigen. Dies vereinfacht, verkürzt und gleicht außerdem die elektrischen Wege zu den Elektroden aus.

Claims

1. Preßplatte (20) für eine Vorrichtung des Filterpressentyps zur Entwässerung durch Elektroosmose und Zusammenpressen, mit:

- einem elektrisch isolierenden Rahmen, der in seiner Stirnfläche eine Vertiefung (42) aufweist zum Zusammenpassen mit der Vertiefung in der Stirnfläche einer anderen Preßplatte, so daß eine geschlossene Kammer zum Entwässern einer Speiseflüssigkeit gebildet wird, wenn die Platten mit ihren Stirnflächen aneinanderstoßen;

- einer elektrisch isolierenden Scheldewand (46), die an ihrem Rand zum Ausklelden der Vertiefung an dem Rahmen befestigt und unter dem Einfluß eines unter Druck stehenden, zwischen die Scheidewand und den Rahmen gedrückten Fluids verschiebbar ist;

- einer Metallkernplatte (68), die in der Scheidewand zum Aussteifen der Scheidewand außer an ihrem Rand eingebettet und mit einem Pol einer elektrischen Gleichstromquelle verbindbar (38) ist;

- elektrischen Leitern (70), die in elektrischer Verbindung an der Kernplatte angebracht sind und durch die Scheidewand hindurchtreten; und

- mehreren elektrisch mit den Leltern verbundenen, geteilten Kohlenstoff- Flushelektrodenplatten (76) über der Scheidewand und der Kernplatte.

2. Preßplatte nach Anspruch 1, worin die geteilten Elektrodenplatten (76) im wesentlichen rechteckig sind und auf mehreren sich von der Scheidewand erstreckenden Vorsprüngen (66) abgestützt werden, die in der Nähe der Ecken der geteilten Elektrodenplatten von größerer Fläche sind und in Abstand zueinander zum Bilden von Abflußkanälen zwischen den geteilten Elektrodenplatten und der Scheidewand angeordnet sind.

3. Preßplatte nach Anspruch 1 oder 2, worin die geteilten Elektrodenplatten durch elektrisch isolierende Plastik-Druckknöpfe (78) an den Leitern befestigt sind.

4, Preßplatte nach Anspruch 3, worin die Druckknöpfe Köpfe aufweisen, die in Vertiefungen (77) in den geteilten Elektrodenplatten aufgenommen werden, wobei der Boden jeder Vertiefung einen elektrisch isolierenden Belag (79) aufweist.

5. Preßplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die geteilten Elektrodenplatten über Kohlenstoff-Überzüge (74), die an den äußeren Oberflächen der Leiter befestigt sind, elektrisch mit den Leitern verbunden sind.

6. Preßplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die Leiter mit Hilfe eines elektrisch leitenden Klebstoffs an der Kernplatte befestigt sind.

7. Vorrichtung des Filterpressentyps zur Entwässerung durch Elektroosmose und Zusammenpressen mit:

- einer ersten elektrisch isolierenden Preßplatte (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und einer zweiten elektrisch isolierenden Preßplatte (22), die parallel gehalten und in Stirnflächenstoß bewegbar ist, welche zweite Preßplatte in ihrer Stirnfläche eine Vertiefung (142) aufweist, die mit der Vertiefung (42) in der Stirnfläche der ersten Preßplatte zusammenpaßt, so daß eine geschlossene Kammer zum Entwässern von Speiseflüssigkeit gebildet wird, wenn die Platten aneinanderstoßen; und

- einer Elektrodenplatte (176), die in der Vertiefung der zweiten Preßplatte parallel mit den geteilten Elektrodenplatten (76) der ersten Preßplatte gehalten und mit dem anderen Pol der Stromquelle verbunden (38) ist.