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Title:
DEVICE AND METHOD FOR AGGLOMERATING COLLOIDS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/005165
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for agglomerating very finely distributed solids, colloids or fibers (pelletizing device), comprising a cell and a circular rotary disk for forming vortexes, said rotary disk being disposed in such a way as to be centrally rotatable about a horizontal axis of rotation. The invention further relates to the use of said device for agglomerating very finely distributed solids, colloids or fibers.

Inventors:
AY PETER (DE)
NARRA SATYANARAYANA (DE)
GLASER CLAUDIA (DE)
OYEGBILE BENJAMIN (DE)
Application Number:
PCT/EP2015/063750
Publication Date:
January 14, 2016
Filing Date:
June 18, 2015
Export Citation:
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Assignee:
BRANDENBURGISCHE TECH UNIVERSITÄT COTTBUS SENFTENBERG (DE)
International Classes:
B01F7/02; B01D21/08; B01J2/10; B01J2/14; B29B9/08
Foreign References:
DE3111854A11982-04-08
EP2008785A12008-12-31
FR1547050A1968-11-22
Other References:
PIETSCH, W.: "Agglomeration Process. Phenomena, technologies, equipment", 2002, WILEY VHC VERLAG
YUSA, M.: "Mechanism of Pelleting Flocculation.", INERNATIONAL JOURNAL OF MINERAL PROCESSING, vol. 4, 1977, pages 293 - 305
HERBERT OERTL: "Friedr. Vieweg & Sohn, Braunschweig/Wiesbaden", 2001, article "Führer durch die Strömungslehre"
Attorney, Agent or Firm:
HOPPE, Georg J. (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Vorrichtung zur Agglomeration von feinstverteilten Feststoffen, Kolloiden oder Fasern, aufweisend eine Zelle mit

- einem Gehäuse, optional mit einem im Wesentlichen kreisbogenabschnittsförmigen Boden und

- einer kreisförmigen Drehplatte zur Ausbildung von Wirbelströmungen, welche mittig auf einer horizontal verlaufenden Rotationsachse rotierbar angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Drehplatte derart angeordnet ist, dass der Abstand vom äußeren Rand der Drehplatte zu einer Wandung oder zum Boden 1 mm bis 5 mm, insbesondere

1 mm bis 3 mm beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Rotationsgeschwindigkeit der Drehplatte einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, aufweisend eine Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten Drehplatten, deren Abstand zueinander einstellbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, wobei die Drehplatte oder die Mehrzahl von Drehplatten Löcher aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, weiterhin ausweisend eine Einlassöffnung und eine

Auslassöffnung.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, aufweisend zwei, drei oder mehr Zellen, die nebeneinander angeordnet sind.

8. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7 zur Agglomeration von feinstverteilten Feststoffen, Kolloiden oder Fasern.

9. Verfahren zur Agglomeration von feinstverteilten Feststoffen, Kolloiden oder Fasern, insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, insbesondere aufweisend den Schritt der Agglomeration eines feinstverteilten Feststoffs, Kolloids oder von Fasern in einer Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Gehäuse einer Zelle zu im Wesentlichen 50 % mit Kolloid befüllt wird.

Description:
Vorrichtung und Verfahren zur Agglomeration von Kolloiden

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (Plattenreaktor) zur Agglomeration von feinstverteilten Feststoffen, Kolloiden oder Fasern, insbesondere im Größenbereich von wenigen Nanometern bis zum Bereich von einem Millimeter, insbesondere von Schlämmen, pastösen Gütern, Feinstpartikelsuspensionen die faserige Bestandteile enthalten können oder Flüssigkeiten, in denen kolloidale Bestandteile enthalten sind. Die Vorrichtung stellt in einer Ausführungsform einen rotierenden Plattenreaktor dar. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung einer derartigen Vorrichtung zur Agglomeration von Kolloiden und Feinpartikelsystemen.

Gegenstand dieser Erfindung ist in einem Aspekt eine Vorrichtung, aufweisend oder bestehend aus rotierenden Platten zur Agglomeration von Kolloiden, insbesondere von Feinstpartikelsystemen, Schlämmen, pastösen Gütern, Suspensionen, die faserige Bestandteile enthalten und/oder Flüssigkeiten. Der Reaktor ist in einer Ausführungsform derart gestaltet, dass in einem Spalt, der sich zwischen rotierenden Platten befindet, durch Ausbildung von Wirbelströmungen die Bildung von Agglomeratstrukturen erfolgt.

Mittels der Erfindung werden Agglomeratstrukturen direkt aus einer Suspension gebildet. Die erhaltenen Agglomeratstrukturen zeichnen sich durch ein verbessertes Entwässerungsverhalten aus. Weiterhin können die Agglomerate nach dem Schritt der mechanischen Entwässerung z. B. einer thermischen Trocknung zugeführt werden.

Mithilfe der Erfindung gelingt es, durch gezieltes Zuführen von Energie einen Agglomerationsprozess von Feinstpartikeln unmittelbar aus einer Feststoffsuspension zu erreichen, womit gleichzeitig eine Einsparung von Prozessschritten gegenüber herkömmlichen Verfahren zur Agglomeration (Entwässerung, Agglomeratbildung) erzielt wird.

Hintergrund der Erfindung

Die Verarbeitung von Suspensionen und Feinstpartikelsystemen wie Klärschlämme oder Gülle aus der Industrie, kommunalen Abwasserbehandlungsanlagen sowie biogenen Reststoffen (z. B. aus Biogasanlagen) stellt einen Prozess dar, der sich insbesondere in den Verfahrensstufen der mechanischen Entwässerung (Eindickung, mechanische Entwässerung durch bspw. Filtration) durch eine geringe Effizienz kennzeichnet.

Die Pelletierungsflockung, ein Zweig der Nasspelletierung, stellt ein spezielles Flockungsverfahren zur Herstellung strukturierter Agglomerate aus Feststoffsuspensionssystemen dar. Sie besitzt ein großes Potential im Bereich der Verarbeitung von Schlammsuspensionen und Feinstpartikelsystemen und bietet mehrere wichtige Vorteile im Vergleich zu den klassischen oder konventionellen Vorbehand- lungs- und Entwässerungstechniken.

Die Verarbeitungsabfälle (biogene Reststoffe) oder Restabfallschlämme aus verschiedenen Quellen wie der Landwirtschaft und der Milchindustrie, Zellstoff- und Papierherstellung, der kommunalen Wasser- und Abwasserbehandlung, Biogasproduktion und anderen ähnlichen Verarbeitungsbetrieben stellen Mischungssysteme bestehend in Flüssigkeiten suspendierten Feststoffen mit variablen Eigenschaften dar. Diese Suspensionen enthalten wertvolle Ressourcen an Biomassen, Nährstoffen und Wasser, die bei entsprechender Behandlung einer Wiederverwendung oder als Recyclingprodukt in den Stoff- und Energiekreislauf zurückgeführt werden können.

Der Prozess der Pelletierungsflockung von feindispersen Suspensionen (Abwässer, Reststoffe aus Biogasanlagen, etc.) stellt eine modifizierte Form des Konditionierungsverfahrens zur Behandlung von Suspension und Feinpartikelsystem (> 1 μιη) dar. Diese beinhaltet den Verfahrensschritt der Verdichtung der gebildeteten Pelletflocken (Mikroagglomerate) direkt in der Flüssigkeit basierend auf der Ausnutzung geeigneter Strömungen durch die Verwendung einer definierten Reaktorgeometrie und eines definierten Reaktordesigns.

Der Prozess der Pelletierungsflockung verbindet Prozessabläufe der Aufbauagglomeration mit/oder der Mischeragglomeration. Bei Agglomerationsvorgängen im Mischer erfolgt die Agglomeratbildung durch die Erzeugung von Relativbewegungen im Mischgut durch Mischorgane sowie wahlweise Rotation des Mischbehälters (Schubert, H.: Handbuch der mechanischen Verfahrenstechnik. Viley- VHC, 2003]. Es kommt im Mischgut zu Partikelkollisionen und Zusammenstößen, in deren Ergebnis sich Agglomerate bilden. [Pietsch, W.: Agglomeration Process. Phenomena, technologies, equipment. Wiley VHC Verlag, 2002]. Durch die fortlaufenden Abroll- und Umwälzvorgänge werden die gebildeten Agglomerate einerseits verdichtet, andererseits kommt es aber auch zu Abrieb (Abrasion) insbesondere an der Partikeloberfläche bzw. zum Bruch der Agglomerate. Während bei der Mischeragglomeration die Feinanteile wieder an andere Agglomerate angelagert werden, bleibt bei der Pelletierungsflockung der Abrieb sowie Restflocken als Feinanteil in der Suspension zurück. Die gebildeten Agglomerate werden im Verlauf des Prozesses stetig verdichtet.

Als Hauptursache sind die durch einwirkende Stoßenergie im Verlauf des Prozesses ablaufende Verdichtungsvorgänge insbesondere im Agglomeratinneren zu nennen. Während dieses Prozesses wird gleichzeitig Flüssigkeit aus dem Agglomeratinneren ausgetragen. Im Ergebnis entstehen formstabile, transportfähige„Grünpellets". Dieser Prozess wird als mechanische Synäräse beschrieben und bildet die Grundlage der Pelletierungsflockung. Der Begriff mechanische Synärese ist der Gelbildung entliehen, bedeutet dort Kontraktion und beschreibt das spontane Schrumpfen mit Flüssigkeitsabgabe [Yusa, M.: Mechanism of Pelleting Flocculation., Inernational Journal of Mineral Processing, 4: 293 - 305, 1977].

Bei der Pelletierungsflockung hingegen ist unter mechanischer Synärese die Wasserabgabe aus den sich bildenden Pelletflocken zu verstehen, die durch externe Kräfte hervorgerufen wird. Der dazu notwendige Eintrag an mechanischer Energie wird durch die Verwendung eines geeigneten Reaktors mit geeigneter Geometrie verwirklicht. Der Energieeintrag, der zur Agglomeratbildung von Feinpartikeln aus Suspensionen notwendig ist, erfolgt durch die sich in einem Spalt unter bestimmten Voraussetzungen ausbildende Taylor-Couette-Strömung. Diese entstehende Strömung zwischen den Zylindern des Reaktors ist hauptsächlich von der Rotationsgeschwindigkeit sowie davon abhängig, ob der innere oder der äußere Zylinder rotiert. Rotiert ausschließlich der äußere Zylinder, bildet sich eine gleichmäßige laminare Strömung (ohne Verwirbelung) zwischen den beiden Zylindern aus. Rotiert gleichzeitig zusätzlich der innere Zylinder mit einer gegenüber dem Außenzylinder wesentlich geringeren Geschwindigkeit bleibt die Strömung erhalten. Bei höheren Rotationsgeschwindigkeiten des inneren Zylinders zerfällt die Strömung in Streifen, da die durch die Zentrifugalkraft beschleunigte Flüssigkeit am inneren Zylinder nach außen drängt; hierdurch entstehen Wirbel, die senkrecht zur Rotationsachse stehen (Taylor-Wirbel). Diese Wirbel werden im Reaktorraum von den beiden Begrenzungswänden durch sogenannte Ekman-Wirbel (rotierende Wirbelströmung) induziert und gehen kontinuierlich aus der laminaren Strömung hervor. Bei einer weiteren Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit des inneren Zylinders ordnen sich die Linien in einer Wellenform an, die ebenfalls um den Zylinder zu rotieren beginnt. [Herbert Oertl (jr) (Hrsg.): Prandtl, Führer durch die Strömungslehre, 10. Auflage, Friedr. Vieweg & Sohn, Braunschweig/Wiesbaden 2001]

Nach der Vorkonditionierung des Schlamms mit Flockungsmitteln werden Agglomerate im Stand der Technik entweder mit zylindrischen oder kegelförmigen Couettreaktoren und -Strömungen hergestellt. Die zylindrischen oder kegelförmigen Couettreaktoren und -Strömungen haben den Nachteil eines stark begrenzten effektiven Agglomerationsraumes. Dies macht sowohl die Befüllung mit großen Volumina, als auch die Realisierung hoher Produktionsmengen an Schlämmen bzw. Agglomeraten schwierig zu handhaben.

Das Verfahren der Pelletierungsflockung bzw. Flockenpelletierung stellt hohe Anforderungen an die Reaktorgeometrie und das Reaktordesign.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den Durchsatz des Pelletierungsprozesses zu verbessern.

Die verschiedenen Vorteile, die sich aus der Erfindung ergeben, können wie folgt zusammengefasst werden: i) Erzeugung von Flocken oder Agglomeraten mit höherer Dichte, Stabilität und Feststoffgehalt; ii) verbesserte Entwässerungseigenschaften, was einen entscheidenden Einfluss zur Senkung der Kosten hat; iii) Herstellung von hochwertigen und wiederverwendbaren Endprodukten, deren Eigenschaften für spezielle Anwendungen durch den Einsatz von geeigneten Reaktoren und angepasster Geometrie einstellbar sind.

Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Agglomeration von feinstverteilten Feststoffen, Kolloiden oder Fasern, insbesondere von Schlämmen, pastösen Gütern, Feinpartikelsystemen und/oder Flüssigkeiten (Pelletiervorrichtung) mit alternativer Reaktorgeometrie und neuem Reaktordesign bereit, die es ermöglicht, die Agglomeration suspendierter Partikel (mit einer Größe > 1 μιη) zu verbessern sowie einen Durchsatzsteigerung an behandelbaren Gütern, wie zum Beispiel Klärschlämmen oder Gülle, zu realisieren.

In einem Aspekt betrifft die Erfindung einen Plattenreaktor mit rotierenden Platten (Drehplatten), welcher große Mengen des Materials aufnehmen kann und somit die Zeit und Kosten der Behandlung reduziert. Die Erfindung kann in verschiedenen bereits existierenden Methoden der Klärschlammaufbereitung bzw. der Aufbereitung flüssiger und/oder schlammförmiger biogener Reststoffe integriert werden. Dies führt zu einer deutlichen Absenkung der Verfahrenskosten und gleichzeitig zu hochqualitativen, wiederverwertbaren Endprodukten. Mit der Implementierung des Verfahrens der Pelletierungsflockung bzw. Flockenpelletierung in den herkömmlichen Aufbereitungsprozess ist es möglich, Agglomeratstrukturen (Grünpellets) zu erzeugen, die sich durch einen hohen Feststoffanteil (bis zu 40 bis 50 %) auszeichnen. Die Restsuspension (das Überstands- wasser) ist nahezu feststofffrei, wodurch ein anschließenden Prozessschritt der mechanischen Entwässerung wesentlich effizienter abläuft (s. Figur 1).

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Agglomeration (Pelletiervorrichtung), weist mindestens eine Zelle auf, die ein Gehäuse aufweist, optional mit einem im Wesentlichen kreisbogenabschnittsförmigen, also nach unten gewölbtem, Boden und mindestens einer kreisförmigen Drehplatte (Drehscheibe) zur Ausbildung von Wirbelströmungen, welche mittig auf einer horizontal durch das Gehäuse verlaufenden Rotationsachse rotierbar angeordnet ist. Der gewölbte Boden der Vorrichtung ermöglicht es, dass die mindestens eine rotierende Drehplatte sich mit geringem Abstand entlang des gewölbtem Bodens entlangbewegt.

In einer Ausführungsform hat die Zelle einen im Wesentlichen horizontalen Boden, der mindestens eine kreisbogenabschnittsförmige Aussparungen oder Rinne aufweist, innerhalb derer die Drehplatte mit geringem Abstand zur Wandung der Aussparung verläuft. In einer Ausführungsform ist der Abstand der Drehplatte sowohl zum Boden der Aussparung als auch zur seitlichen Wandung der Aussparung gering.

In einer Ausführungsform der Vorrichtung liegt die Drehachse der Drehplatte nur knapp oberhalb des Bodens der Vorrichtung, so dass fast die Hälfe der Drehplatte innerhalb der Rinne im Boden der Vorrichtung verläuft. Somit wird das Volumen des Spalts zwischen Drehplatte und Wandung erhöht.

Sofern mehrere Drehplatten in einer Zelle angeordnet sind, sind diese vorteilhafter Weise in regelmäßigen und einstellbaren Abständen parallel zueinander auf derselben Rotationsachse angeordnet. Die Rotationsgeschwindigkeit der mindestens einen Drehplatte ist einstellbar.

Der genannte geringe Abstand zwischen Drehplatte und Wandung kann sich in diesem Fall auch auf den Abstand von zwei nebeneinander liegenden Drehplatten zueinander beziehen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung (Pelletiervorrichtung) weist mindestens eine Zelle auf, kann aber in alternativen Ausführungsformen mehrere Zellen umfassen, insbesondere zwei, drei, vier oder fünf Zellen, die insbesondere nebeneinander angeordnet sind. Die Einstellung der Abstände der Drehplatten und deren Rotationsgeschwindigkeit kann für jede Zelle individuell eingestellt werden.

Jede Zelle der Vorrichtung, die als ein System von Batch-Reaktoren angesehen werden kann, weist, bevorzugt mittig angeordnet, mindestens eine Drehplatte auf, die während des Pelletierprozesses mit einer einstellbaren Geschwindigkeit rotierbar ist. Die Drehplatte (beispielsweise aus Acryl- Kunststoff oder in Abhängigkeit von den Suspensionseigenschaften aus einem anderen Material gefertigt) ist in einer Ausführungsform von der Mitte der Scheibe zur Außenkante perforiert, um die Reinigung und die Entfernung von Resten und Pelletflocken zu erleichtern. In einer anderen Ausführungsform ist die mindestens eine Drehscheibe ohne Perforationen ausgeführt.

Die Platten werden in einer Ausführungsform in einem Abstand von ca. 1 mm bis 5 mm, insbesondere 1 mm bis 3 mm von der Reaktorwand und dem Boden (bzw. der im Boden befindlichen Aussparung/Rinne) angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform, in der eine Zelle eine Mehrzahl von Drehplatten aufweist, beträgt der Abstand der Drehplatten zueinander im Wesentlichen 1 mm bis 5 mm, insbesondere 1 mm bis 3 mm. Die Dosierung und Durchmischung der Suspension, welcher bevorzugt Flockungsmittel zugegeben wird, sowie die Verdichtung der Agglomerate erfolgen in diesem Reaktor (s. Figuren 2 und 3). Um einen kontinuierlichen Prozess zu erreichen, wird die seitliche Begrenzungswand des Reaktors bevorzugt so gestaltet, dass eine regelmäßige Entleerung möglich ist. Dazu wird in die Seitenwand in einer Ausführungsform ein Austragssystem aufweisend oder bestehend aus einer beweglichen Platte und optional einem darunter liegenden Siebband angeordnet. Nach Öffnen der Platte, die in einer Ausführungsform außerdem die Funktion eines Überlaufwehres erfüllt, können Agglomerate der Zielkorngröße gemeinsam mit einem Teilstrom Überstandswasser aus dem Reaktor entnommen werden. Das Überstandswasser läuft durch das Siebband ab und wird bevorzugter Weise in den Prozess zurückgeführt. Die erzeugten Agglomerate werden auf dem Siebband zurückgehalten und aus dem Prozess zur weiteren Trocknung ausgetragen. Da im Prozess bereits Grünpellets mit entsprechenden Strukturen und Größen erzeugt wurden, schließt sich als nachfolgende Stufe in einer Ausführungsform ein thermischer Trocknungsprozess an, in welchem die Agglomeratstrukturen erhalten bleiben. Die so erhaltenen getrockneten Pellets stellen ein fertiges, verkaufsfähiges Produkt dar.

In einer Ausführungsform der Vorrichtung ist an einer geeigneten Stelle eine Auslassöffnung angeordnet, über die Flüssigkeit und Agglomerate die Vorrichtung verlassen können. Um eine erste Trennung der Flüssigkeit (Überstandswasser) zu ermöglichen, ist vorteilhafter Weise ein flüssigkeitsdurchlässiges Material (Siebband) vorgesehen. Weiterhin kann die Vorrichtung eine Einlassöffnung an einem oberen Abschnitt der Vorrichtung aufweisen, über den die Vorrichtung befüllbar ist.

Der Reaktor wird bevorzugt zu ca. 50 % mit Suspension befüllt (Arbeitsbereich für die erfolgreiche Agglomeratbildung).

Die Erfindung betrifft eine einem weiteren Aspekt die Verwendung der hier beschriebenen Vorrichtung (Pelletiervorrichtung) zur Agglomeration von Kolloiden.

Weiterhin betrifft die Erfindung in einem weiteren Aspekt ein Verfahren zur Agglomeration von Kolloiden, insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung der hier beschriebenen Art, insbesondere aufweisend den Schritt der Agglomeration eines Kolloids in der hier beschriebenen Vorrichtung.

Die Erfindung nutzt den Prozess der "Nasspelletierung" (Flockungspelletierung / Pelletierungs- flockung) als Behandlungsverfahren, durch welchen feuchte Agglomerate direkt im Dispersionsmedium oder der flüssigen Phase gebildet werden, was anschließende Fest-Flüssig- Trennung der Suspension erhöht. Die Bildung von Pelletflocken (feuchte Pellets) in diesem Prozessablauf wird in einer Ausführungsform durch den Vorgang der mechanischen Synärese erreicht.

Die Konditionierung und die Erzeugung von Agglomeraten im erfindungsgemäßen Reaktor kann durch eine Vielzahl von Möglichkeiten erfolgen, von denen jede auf die spezifischen Anforderungen einer eingesetzten Suspension zugeschnitten wird. Die Erfindung kann unmittelbar nach der vorläufigen Charakterisierung der Suspension und der Bestimmung der erforderlichen Art und Menge des Konditioniermittels (Flockungsmittels) in Betrieb genommen werden. Beispiel

Im Rahmen von Versuchen an einer Laboranlage der erfindungsgemäßen Vorrichtung konnte die Bildung von Pellets aus einer geflockten Kaolin-Suspension dargestellt werden. Der Versuchsapparat, bestehend aus drei Platten (entspricht einer Zelle), die jeweils im Abstand von 3 bis 6 mm montiert waren, hatte eine Abmessung von 180mm x 180mm x 60mm Die beiden außenliegenden Platten bestehen aus Plexiglas (um die Vorgänge sichtbar zu machen) und sind feststehend. Die mittlere ist aus PVC gefertigt und rotierte mit einer Drehzahl von 145 bis 175 U/min. Der Reaktor wurde mit einer Kaolinsuspension (Trockensubstanz (TS) -Gehalt 2 - 4 %) befüllt, in Rotation versetzt und das Flockungsmittel (3 bis 5 kg Flockungsmittel/t TS) zudosiert. Nach einer Verweilzeit von 5 bis 20 min war die Pelletbildung abgeschlossen.

Die Vorrichtung wurde nun entleert und die Pellets mittels Filtration vom Überstandswasser getrennt. In Abhängigkeit vom TS-Gehalt der Kaolinsuspension, der zudosierten Flockungsmittelmenge, sowie den Prozessparametern wurden Pellets im Größenbereich zwischen 2 mm bis 6 mm erhalten, wobei der Hauptanteil im Bereich von 3 mm bis 5 mm Korngröße lag. In der nachfolgenden Tabelle sind die technischen Daten sowie Versuchsparameter zusammengestellt.

Tabelle 1: Technische Daten und Prozessparameter

Reaktorgröße (180 x 180 x 60) mm

Herstellungsmaterial Plexiglas

Operationsmodus diskontinuierlich; kontinuierlich

Drehgeschwindigkeit 145 - 175 U/min

Flockungsmittel hochmolekulare kationische &

nichtionische Polymere

Flockungsmitteldosierung 3 - 5 kg/t TS

Suspensionskonzentration 2 - 4 Ma-%

Abstand Wand-Platte 3 - 5 mm

Verweildauer 5 - 20 min

Trennungsmethode Siebentwässerung (Maschenweite 0,5 mm)

Zur besseren Veranschaulichung der im Reaktor ablaufenden Strömungsverhältnisse und Vorgänge dienen die Abbildungen gemäß Figur 5. In den Figuren 6 und 7 sind die experimentell erhaltenen Korgrößenverteilungen dargestellt. Figuren

Es zeigen:

Figur 1: Nasspelletierung von Schwebstoffen A) Lose und sperrige Flocken sedimentieren mit geringem Feststoffanteil, B) Sehr kompakte Pelletflocken sedimentieren mit hohem Feststoffanteil;

Figur 2: Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit drei Zellen im Batch-Modus;

Figur 3: Alternativer Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit drei Zellen im Batch-Modus;

Figur 4: Schritt-für-Schritt-Darstellung der Suspensionsbehandlung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (Pelletiervorrichtung).

Figur 5: Darstellung von Front- und Rückansicht einer Pelletiereinheit sowie der relativen Bewegung von Aggregaten und Fluid in dem erhaltenen Turbulenz-Flussfeld auf beiden Seiten einer rotierenden Platte einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Figur 6: Das Diagramm zeigt beispielhaft die nach Beendigung eines Pelletierversuchs erhaltenen Korngrößenverteilungen in Abhängigkeit der Plattendrehzahl.

Figur 7: Das Diagramm zeigt beispielhaft die nach Beendigung eines Pelletierversuchs erhaltenen Korngrößendichteverteilungen in Abhängigkeit der Plattendrehzahl.

Figur 2 zeigt eine seitliche schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Agglomeration von feinstverteilten Feststoffen, Kolloiden oder Fasern mit drei Zellen la, lb, lc, die in der hier gezeigten Ausführungsform identisch ausgestaltet sind. Jede Zelle la, lb, lc weist ein Gehäuse 2 mit einem zumindest in einem Abschnitt im Wesentlichen kreisbogenabschnittsförmigen Boden auf. In jeder Zelle la, lb, lc der Vorrichtung 1 ist in Funktionsstellung eine kreisförmige Drehplatte 3 zur Ausbildung von Wirbelströmungen angeordnet, wobei die kreisförmige Drehplatte 3 mittig auf einer horizontal verlaufenden Rotationsachse 4 rotierbar angeordnet ist. Der Rand der Drehplatte 3 verläuft in einem konstanten Abstand zu dem kreisbogenabschnittsförmigen Boden der Zelle.

Die in der Figur 3 dargestellt Vorrichtung 1' entspricht im Wesentlichen der in der Figur 1 dargestellten Vorrichtung 1, wobei in jeder Zelle eine Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten Drehplatten 3' angeordnet ist, deren Abstand zueinander einstellbar ist.

Der Batch-Prozess zur Bildung der Agglomerate durchläuft in einer Ausführungsform vier Stufen, die in Figur 4 dargestellt sind:

• Füllen des Reaktors mit der Suspension und anfängliche Einstellung der Misch- und Drehzahlen (Schritt I in Figur 4).

• Dosieren und Mischen der benötigten Menge an Konditionierungsmittel (Flockungsmittel) mit der Suspension (Schritt II in Figur 4). • Anpassen der Reaktorgeschwindigkeit auf ein optimales Niveau zur Agglomeratbildung und Verdichtung (Schritt III in Figur 4).

• Abschalten des Reaktors und das Abtrennen der Restflüssigkeit von den erzeugten Agglomeraten (Schritt IV in Figur 4).

Figur 5 zeigt eine Vorderansicht (A) und eine Rückansicht (B) einer erfindungsgemäßen Pelletiervorrichtung. Eine rotierende Platte 1 ist senkrecht in der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet und weist eine rotierende Welle 3 auf, mittels derer die Platte 1 um eine horizontal angeordnete Rotationsachse in Rotation versetzt wird. Die sich bildenden Agglomerate 4 sind gezeigt. (Bezugszeichen der Figur 5A und 5B: 1) rotierende Platte; 2) Frontplatte; 3) rotierende Welle; 4) Agglomarate.) Figur 5C zeigt schematisch die in der erfindungsgemäßen Pelletiervorrichtung erzeugten Wirbelströmungen.