NO160830B - Fremgangsmaate for separering av faste partikler i et slam. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for separering av faste partikler fra den flytende bestanddel av et slam som inneholder faststoffer med en bred partikkelstørrelsefordeling, dvs. en størrelsefordeling hvor den ekvivalente diameter av partiklene i slammet spenner mellom minst 15 micron og 150 micron, i en siltrommelsentrifuge.

Systemer for å separere faste partikler fra væsker som anvender en dekanteringstype sentrifuge med siltrommel har vært begrenset til de minste størrelser av faste partikler som kan separeres.

Mens denne minimums partikkelstørrelse varierer med forskjellen

i spesifike gravitasjoner av væsken og de faste stoffer, dimen-sjonene og hastigheten på sentrifugen og den volumetriske gjennomføringsmengde, vil i praksis denne minimum partikkel-størrelse falle i området 1 til 15 mikron.

I et primært trinn av separasjonen, separerer sentrifugen

de partikler som er større enn minimumspartikkelstørrelsen fra slammet, men de partikler mindre enn minimums partikkel-størrelsen (referert til i det etterfølgende som "fine stoffer") forblir som forurensning i fluidet (sentrat) utsluppet fra sentrifugen. Sekundære og tertiære trinn av separasjonen blir så utført som gjenvinner de gjenværende fine stoffer fra sentratet. Det sekundære trinn innebærer, vanligvis bruken av

ien fellingstank mens det tertiære trinn kan innebære bruken

av en ytterligere dekanteringssentrifuge med hel trommel.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å tilveie-bringe en forenklet fremgangsmåte for å separere faste stoffer fra et slam, hvilket ser bort fra det tertiære trinn

av kjente systemer.

I samsvar med oppfinnelsen er det tilveiebragt en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes ved trinnene: (a) et sjikt av faststoffer etableres på silseksjonen av sentrifugen hvis maksimale radielle tykkelse er større enn 15 ganger den midlere partikkelekvivalent-diameter av nevnte faststoffer i slammet; (b) snekken til sentrifugen opereres ved en hastighet innenfor området av 0,5 - 10% av trommelhastigheten; og (c) minst en andel av det faststoff-forurensede sentrat returneres fra sentrifugen, separat og i avstand fra slaminnløpet til sentrifugen, til et punkt av silseksjonen av trommelen for slik å avsette sentratet på faststoffene som passerer over silseksjonen ved eller inntil et område av den maksimale faststofftykkelse.

I et foretrukket arrangement, returneres i det minste en del

av sentratet fra sentrifugen sammenblandet med sine stoffer fortrinnsvis ved hjelp av en fellingstank (eller lignende),

til det indre av silseksjonen til trommelen gjennom et ekstra materør og anordnet slik at det bevirker sentratet å bli avsatt på de faste stoffer som passerer over siktseksjonen, hvor de faste stoffer har blitt separert i den hele trommelseksjon av sentrifugen og danner et tykt sjikt.

Oppfinnelsen er beskrevet ytterligere i det etterfølgende,

kun gjennom et eksempel med henvisning til de vedlagte tegninger, hvor:.

Fig. 1 er en snittskisse av én kjent dekantertype sentrifuge

med siltrommel.,

fig. 2 er et skjematisk snitt av et typisk separasjonssystem 5

som innehar primære, sekundære og tertiære trinn,

fig. 3 er en skjematisk skisse av et separasjonssystem i

samsvar med den foreliggende oppfinnelse,

fig. 4 er en snittskisse av silseksjonen av en dekantertype

J sentrifuge med siltrommel for bruk med den foreligg-

ende oppfinnelse, og

fig. 5 er en snittskisse langs linjen X-X i fig. 4.

Det vises til fig. 1 hvor det er vist en konvensjonell dekantertype sentrifuge med siltrommel. Slam tilføres via et hovedtil-føringsrør 2 og mateåpninger 3 til en hel trommelseksjon 5.

Faste stoffer i slammet av høyere spesifikk gravitasjon enn

væsken beveger seg utad under sentrifugalkreftene som gene-

rerer ved rotasjonen av slammet i trommelseksjonen 5 og blir så ført ved en snekkeformet transportør 7 som roterer ved en ulik hastighet i forhold til trommelen. Under skruefremføringen beveges de faste stoffer oppsamlet på den sylindriske trommel-vegg 13 innad, og under deres passering gjennom en konisk trommel-seks jon 9, mot rotasjonsaksen av sentrifugen,gjennom væskeoverflaten 11 og langs en konisk seksjon 13, og således separere noe av væsken fra de snirkelfremførte faste stoffer ved sediment-dannelse. Deretter blir de faste stoffer ført oppover en silseksjon 15 hvor ytterligere fjerning av væske fra de faste partikler oppstår ved filtrering, hvor væsken passerer gjennom utsparinger i siktseksjonen 15 og tørre faste stoffer slippes ut fra et faststoffutløp 17. Et ekstra tilføringsrør 19 kan utstyres for å tilføre en væske, for å vaske de faste stoffer på sikteseksjonen 15 via ekstra mateåpninger 21. Denne vaskevæske blir oppsamlet i huset 23 til sentrifugen og slippes ut for på-følgende prosessbehandling, separat fra sentratet 24 (se fig. 2) om nødvendig.

Sentratet 24 i kappeseksjonen 5 frakter med seg fine stoffer

som ikke har blitt avsatt på trommelveggen ved sentrifugalkreftene og slippes ut fra et væskeutløp 25.

Fig. 2 viser et typisk arrangement av et kjent system for å separere faste partikler fra væske som innbefatter primære, sekundære og tertiære separasjonstrinns. Det primære separasjonstrinn utføres ved hjelp av en dekanteringstype sentrifuge med siktekappe som omtalt ovenfor. Under det sekundære trinn passeres sentratet 24 til en større fallingstank 27 til hvilke klumpdannemidler 29 kan tilføres for å agglomere de fine stoffer og avhjelpe felling. Klare sentrater 31 strømmer over denne fellihgstank 27 og konsentrert forurenset sentrat 33 trekkes ut fra bunnen av fellingstanken 27. Sentratet 33 passeres til det tertiære separasjonstrinn hvor fine stoffer 35 separeres og sentratet 37 fra dette trinn, dersom det fortsatt er forurenset, resirkuleres gjennom den sekundære prosess.

Blandingen 39 av væske og fine stoffer som passerer gjennom silseksjonen 15 av dekanteringssentrifugen kan pumpes til den sekundære og tertiære separasjon, avhengig av det ønskede resultat.

Den tertiære separasjon kan utføres ved en dekanteringssentrifuge 38 med hel kappe, et beltepressfilter, et vakuumtypefilter eller andre kjente utstyr for å slippe ut de fine stoffer 35 for blanding med utslippet 40 for tørre stoffer fra utløpet 17 for faste stoffer til dekantersentrifugen med siltrommel.

Den foreliggende oppfinnelse angår utformingen og driftsmetoden av sikteseksjonen 15 av en dekanteringstype sentrifuge med siltrommel og forholdet mellom størrelsen på silåpningen,

den radielle tykkelse av de faste stoffer som passerer over sikten og partikkelstørrelsesfordelingen av disse faste stoffer.

Analyser av silytelse har vært foretatt ved å bruke de følg-ende parametre: a) bruk av et sjikt faste stoffer på siktseksjonen 15 som har en radiell tykkelse som er større enn ti ganger den midlere partikkelstørrelse av de faste stoffer som rommes i slammet som prosessbehandles;

b) en relativt lav differensiell føringshastighet definert som forskjellen i kappehastighet og transportørhastighet og som er

i området av 0,5 - 10% av kappehastigheten; og

c) faste stoffer som har en bred partikkelstørrelsesfordeling definert som bredere enn området mellom partikkelekvivalent-diameter på 15 mikron og partikkelekvivalentdiameter på 150 mikron.

Analysene viser tre viktige aspekter av siloperasjonen når

i

disse parametre brukes:

1) Etterfulgt av den første separasjon av faste stoffer fra væsken, idet de faste stoffer føres klar av væskeoverflaten 11 og langs den koniske seksjon 13, oppstår en ytterligere separasjonsfase idet de faste stoffer når silen, og når væsken fanges i mellomrommene av de faste partikler fjernes ved sen-trifugalkraften og filtrerer gjennom silåpningene - referer-es dette til som det første filtreringstrinn. Dette oppstår over de første 20% til 40% av silens aksielle lengde. 2) En sluttseparasjonsfase oppstår da over den gjenværende del av den aksielle lengde av silen når ytterligere væske separeres ved filtrering gjennom silen, fulgt av noe tap av svært fine stoffer (mindre enn 10-15 mikron). Væsken separert under denne andre filtreringsfase er den som er festet ved overflate-spenning til det svært store overflateareal av disse fine stoffer og som passerer gjennom silåpningene. 3) Kun en liten mengde av fine stoffer (mindre enn 10-15 mikron) passerer gjennom sikten under de andre filtrerjngsfase. Ved å bruke en sikt med 200-250 mikron åpninger passerer omkring 90-95% av de faste partikler under 200-250 mikron over sikten med det sakte bevegende radielle tykke sjikt av faste stoffer og slippes ut fra utløpet 17 for faste stoffer, forutsatt av at sentrifugen opereres innenfor de ovenfor angitte parametre. Denne bruk av silen er fundamentalt forskjellig fra teknikk-ens stand for silbehandling i hvilke silene blir brukt for å separere faste stoffer og hvor alle faste stoffer under sil-åpningsstørrelsen passerer gjennom sikten med væskemassen og alle faste stoffer over den størrelse blir holdt på silen i en våt tilstand. Den foreliggende oppfinnelse bruker silen i forbindelse med de ovenfor angitte parametre for å separere væske i to filtreringsfaser, hvor den andre fase utføres gjennom uttømming av en liten mengde av fine stoffer som passerer gjennom silen mens det ledes tvers over silen en stor del av sine stoffer, hvilke dimensjoner er i hovedsak mindre enn silåpningene, sammen med større faste partikler som fremkomm-er fra sedimenteringsfasen.

Fig. 3 viser skjematisk et system i samsvar med den foreliggende oppfinnelse som ser bort fra det tertiære separasjonstrinn. Isteden returneres det konsentrerte forurensede sentrat 33 fra det sekundære separasjonstrinn til silseksjonen 15 av dekanteringssentrifugen i det"primære trinn og alle separerte faste-stoffer leveres til enkeltutløpet 17. Her mates det forurensede sentrat (blandet med ytterligere klumpdannelsesmiddel 30, hvis nødvendig for å øke agglomeringen av de fine partikler) via hjelpematerøret 19, til silseksjonen 15 av sentrifugens sil-kappe i det primære separasjonstrinn.

Som vist i fig. 4 og 5 fraktes det forurensede sentrat 33 gjennom et flertall dyser 41 til de faste stoffer 42, hvilke blir ført over silen 15 ved de punkter hvor den radielle tykkelse av faststoffsjiktet er ved et maksimum og ved punkter nær overgangen mellom fase 1 og fase 2 av filtreringsseksjonene på sikten. Når den opereres innenfor de ovenfor angitte parametre, passerer de agglomererte fine stoffer i det forurensede sentrat 33 over silen og er fanget i den sakte bevegende radielt tykke sjikt av faste stoffer, og slippes ut fra ut-løept 17 for faste stoffer, mens væsken separert ved filtrer-ingen passeres gjennom det radielt tykke sjikt av faste stoffer og den utsparede sil etter hvert som blandingen 39 av væske/ fine stoffer som frakter en liten del av fine stoffer til det sekundære separasjonstrinn for resirkulasjon.

Dysene 41 er plassert for slik å slippe ut de forurensede sentrat 33 til den tykkeste radielle seksjon av faste stoffer som blir ført over silen. Et multippelt arrangement av dyser 41 brukes for å sikre jevn fordeling av det forurensede sentrat 33. Deleplater 43 som vist i fig. 4 er forsynt slik at ved å justere den aksielle posisjon av det andre væskerør 19, vil den aksielle stilling av det punktet ved hvilket det forurensede sentrat 33 leveres til silen 15 kan plasseres for best ytelse, dvs. mellom fasen 1 og fase 2 av filtreringssonene på silen.

Ved å bruke det ovenfor angitte system, er det ikke lenger be-hov for den tertiære fase av separasjonen. De fine stoffer som går tapt til sentratet under den første separasjonsprosess for faste stoffer/væske blir resirkulert for utvinning i det tykke faststoffsjikt på silseksjonen av sentrifugen. Alle faste stoffer slippes ut fra sentrifugen av det primære separasjonstrinn, som dermed også gir ytterligere fordel ved forenklet håndtering av faste stoffer som etterfølger separasjonen.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for separering av faste partikler fra den flytende bestanddel av et slam som inneholder faststoffer med en bred partikkelstørrelsefordeling, dvs. en størrelsefordel-ing hvor den ekvivalente diameter av partiklene i slammet spenner mellom minst 15 micron og 150 micron, i en siltrommelsentrifuge, karakterisert ved trinnene: (a) et sjikt av faststoffer etableres på silseksjonen (15) av sentrifugen (1) hvis maksimale radielle tykkelse er større enn 15 ganger den midlere partikkelekvivalent diameter av nevnte faststoffer i slammet; (b) snekken (7) til sentrifugen (1) opereres ved en hastighet innenfor området av 0,5 - 10% av trommelhastigheten (5); og (c) minst en andel av det faststoff-forurensede sentrat returneres fra sentrifugen, separat og i avstand fra slaminn-løpet (2) til sentrifugen, til et punkt av silseksjonen (15) av trommelen for slik å avsette sentratet på faststoffene som passerer over silseksjonen ved eller inntil et område av den maksimale faststofftykkelse.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at minst en andel av sentratet fra sentrifugen, forurenset med finfaststoffer, returneres til det indre av silseksjonen av trommelen gjennom et hjelpematerør (19), hvor røret (19) er slik anordnet at sentratet bevirkes til å avsettes på faststoffene som passerer over silseksjonen (15), idet faststoffene er separert i den seksjonen (5) av sentrifugen som har hel kappe og som danner nevnte sjikt av faststoffer.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at nevnte andel av sentratet fra sentrifugen returneres til det indre av silseksjonen (15) gjennom en fellingstank (27).

4 . Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at flokkulerende materiale blandes med det forurensede sentrat, før dets retur til det indre av silseksjonen (15) av trommelen, for å øke agglomerering av fine partikler.