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PONDUS Verfahrenstechnik GmbH

Mischer

für verfahrenstechnische Anlage

Häufig müssen verschiedene Stoffströme miteinander vermischt werden. Auf einer Kläranlage werden Rohschlämme in den Faulschlamm eingemischt oder Mittel zur Konditionierung den Schlämmen zugeführt werden. Neben einer schnellen innigen Vermischung ist dabei auch die Betriebssicherheit von ausschlaggebender Bedeutung. Verschiedene Mischertypen mit Einbauten neigen zur Bildung von Verstopfungen.

Mit Blendenmischern wird dieses Problem elegant umgangen. Der Schlammstrom muß nicht geteilt werden, es ragen keine störenden Einbauten in die Strömung. Unterschieden wird zwischen:

Rohrmischern zur Einmischung von Hilfsstoffen

Strahlmischern zur Einmischung von Schlämmen

Im folgenden werden beide Typen gesondert beschrieben.

Rohrmischer im Einsatz Schlammmischer Dosierung Hilfsstoffe Polymere Kalk Eisen Salze Klärschlamm Kläranlagen

Rohrmischer auf einer Kläranlage

Rohrmischer direkt vor Kammerfilterpresse

Rohrmischer

Die Aufgabe

Klärschlämme werden heute überwiegend durch Zugabe von Flockungsmitteln konditioniert, nämlich mit:

Synthetischen Polymeren in 0,05 bis 0,2%iger wässriger Lösung meist bei Zentrifugen und Siebbandpressen, seit einiger Zeit auch bei Kammerfilterpressen

Eisensalz-Lösungen und Kalkmilch bei der Entwässerung mit Filterpressen

Wissenschaftlich ist noch einiges unklar. Hinsichtlich der Vermischung von Flockungsmitteln und Schlamm ist es wünschenswert, dass dieser Vorgang zur Vermeidung unerwünschter Nebenreaktionen schnell, d.h. bei relativ hohem Energieeintrag auf engem Raum, erfolgen muss. Zur Verteilung im molekularen Bereich muss erfahrungsgemäß unbedingt ein turbulenter Strömungszustand hergestellt werden. Dazu ist bei einer zähflüssigen, nichtnewtonschen Flüssigkeit wie Klärschlamm eine beträchtliche Energiedichte nötig. Für diese Aufgabe haben wir den PONDUS-Rohrmischer entwickelt.

Unsere Lösung

Beim PONDUS-Rohrmischer handelt es sich um einen statischen Mischer, der durch Strahlturbulenz mischt. Der Schlamm wird in einer Düse soweit beschleunigt, dass er in dem nachfolgenden Mischraum turbulent strömt und sich dabei mit der Flockmittellösung vermischt. Beim Verlassen des Rohrmischers ist der Mischvorgang abgeschlossen. Die turbulente Strömungsenergie ist weitestgehend aufgezehrt. Dieser Mischvorgang erfordert einen Druckverlust von ca. 0,5 bar für den Mischer.

Vorteile

Der PONDUS-Rohrmischer ist auf die Eigenschaften von Klärschlamm abgestimmt und verstopfungsunempfindlich, leicht zu reinigen sowie verschleiß- und korrosionsfest. Er besitzt keine beweglichen Teile und hat einen geringen Platzbedarf.

Der Rohrmischer wird in beliebiger Lage - waagerecht oder horizontal - in die Rohrleitung eingebaut. Die Montage ist unproblematisch und leicht durchzuführen. Ein nachträglicher Einbau kann vom Klärwerkspersonal vorgenommen werden.

Gegenüber herkömmlichen Reaktionsmischern mit langsam laufenden Rührwerken wurde auf vielen Kläranlagen durch die bessere Einmischung der Konditionierungsmittel mit dem PONDUS-Rohrmischer eine Chemikalien-Einsparung von bis zu 25 % erreicht. Hinzu kommt noch einer Verkürzung der Eindick- bzw. Entwässerungszeit.

Standardbaugrößen für Rohrmischer

Baugrößen Rohrmischer

Anwendung

Der PONDUS-Rohrmischer kann zur Vermischung aller gängigen flüssigen Konditionierungsmittel mit Klärschlamm verwendet werden.

Bei einer Eisen-/Kalkkonditionierung wird je ein Rohrmischer vorgesehen. Bei der Konditionierung mit polymeren Flockungsmitteln kommt nur ein Rohrmischer zum Einsatz. Die Rohrmischer arbeiten einwandfrei bis zu einer Schwankungsbreite zwischen 50 und 100 % des Schlammnenndurchsatzes, für den sie ausgelegt sind.

Einbauvarianten für Rohrmischer

Stahlmischer Schlammmischer Dosierung Hilfsstoffe Polymere Kalk Eisen Salze Klärschlamm Kläranlagen

Aufbau eines Strahlmischers

Strahlmischer

Die Aufgabe

Bei der mechanischen Eindickung des Überschußschlammes vor der Faulung unter Verwendung von polymeren Flockungsmitteln werden Konzentrationen von über 6 bis 10 % TR erreicht. Dadurch wird der Schlamm in hohem Maße zäh und läßt sich mit den herkömmlichen Methoden nicht ausreichend mit dem Faulschlamm vermischen. Wegen seines höheren spezifischen Gewichtes - infolge hohem TR-Gehaltes und niedriger Temperatur - sammelt er sich am Boden des Faulraumes an; insbesondere, wenn der Umwälzschlamm nicht an der tiefsten Stelle angesaugt wird. Er nimmt nicht an der alkalischen Faulung teil, sondern geht in die saure Gärung über, bei der vor allem gut lösliches Kohlendioxid gebildet wird. Davon ist zunächst nichts zu bemerken, erst nach Wochen oder Monaten hat sich in den Schlammballen soviel Gas gebildet, daß die - wegen des Wasserdruckes hohe - Löslichkeitsgrenze überschritten wird und sich Blasen bilden. Diese bleiben aber erst einmal in der Schlammatrix gefangen; die Ballen werden nur leichter. Wenn sie endlich aufsteigen, sinkt der Druck, und wie bei einer geöffneten Seltersflasche bilden sich blitzschnell weitere Blasen. Die Schlammballen schießen nach oben und es kommt zum gefürchteten "Überkochen" des Faulturmes.

Unsere Lösung

Zur Erreichung der notwendigen Mischgüte reicht es nicht aus, Rohschlamm mit Umwälzschlamm in "Hosenrohren" im Verhältnis 1 : 1 oder 1 : 2 zu "impfen". Bei den üblichen Strömungsgeschwindigkeiten und kleinen Volumenströmen fließt Klärschlamm schon bei vergleichsweise niedrigen Konzentrationen laminar, so daß keine Vermischung stattfindet.

Der PONDUS-Strahlmischer ist eine Weiterentwicklung des bekannten PONDUS-Rohrmischers und nutzt ebenfalls den Effekt der Strahlturbulenz. Im Einlauf wird der Umwälzschlamm beschleunigt und mischt sich im nachfolgenden Mischraum innig mit dem Rohschlamm. Durch eine induzierte Rückströmung wird die Längsvermischung der beiden Ströme verbessert und es werden Schwankungen der Volumenströme ausgeglichen. Da hier eine Mischung bis in den molekularen bereich nicht erforderlich ist, reichen geringere Druckverlust als beim Rohrmischer aus.

Der Mischvorgang erfordert bei genauer Einhaltung der Auslegungsbedingungen einen Druckverlust von rund 0,25 bar. Bei abweichenden Schlammeigenschaften kann der Strahlmischer durch Austausch des Einlaufteiles angepaßt werden.

Das Schema zeigt vereinfacht eine Faulanlage, die im Heizkreislauf mit Umwälzpumpe, Wärmetauscher und Strahlmischer ausgerüstet ist.
Der PONDUS-Strahlmischer wird standardmäßig in Edelstahl gefertigt. Gefährdete Teile sind verschleißgeschützt ausgeführt.

Strahlmischer im Schlammkreislauf

Standardbaugrößen für Strahmischer

Strahlmischer Typentabelle

Die Auslegung der Strahlmischer erfolgt nach den Volumenströmen und den möglichen Druckdifferenzen. Durch den Austausch interner Mischelemente kann der Stahlmischer auch im Nachhinein in weiten Bereichen den Gegebenheiten angepasst werden.

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