Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Eindicken einer Suspension, welche fließfähige Stoffe unterschiedlicher Dichte aufweist.

Üblicherweise beinhalten diese Suspensionen Feststoff und Flüssigkeit, meistens Wasser. Ein Beispiel derartiger Suspen- sionen sind Klärschlamme, welche insbesondere zur Volumenredu- zierung entwässert werden müssen, um anschließend in Deponien gelagert zu werden. In einigen Fällen können Klärschlamme ver- brannt werden, weshalb sie zur Reduzierung des diesbezüglichen Brennstoffbedarfs so weit wie möglich entwässert werden müs- sen. Andere Beispiele derartiger Suspensionen sind Schlämme aus der chemischen Industrie, dem Bergbau und der Wasseraufbe- reitung, wobei die Aufzählung nicht abschließend ist.

Derartige Suspensionen werden typischerweise mit Bandfiltern eingedickt und entwässert. Das Eindicken stellt den ersten Schritt der Entwässerung dar. Unter einem Eindicken versteht man eine Steigerung der Trockensubstanz der Suspension von ca. 1% auf maximal ca. 5%. Hierzu wird die Suspension gleichmäßig verteilt auf einen Bandfilter aufgebracht und unter Einfluss der Schwerkraft entwässert, wodurch bereits eine deutliche Vo- lumenreduzierung erreicht wird. Anschließend können sich wei- tere Entwässerungsprozesse anschließen, um die Trockensubstanz weiter zu erhöhen. Hierzu kann beispielsweise eine Bandfilter- presse verwendet werden, bei welcher die eingedickte Suspensi- on auf weitere Bandfilter aufgegeben wird, die durch Walzen geführt werden, wodurch die Suspension zusammengedrückt wird und dabei Flüssigkeit abgibt. Andere Entwässerungsprozesse können mit sogenannten Schneckenzentrifugen, auch Dekanter ge- nannt, oder mit Vakuumfiltern durchgeführt werden. Vorrichtun- gen zum Eindicken und Entwässern sind beispielsweise in der EP 0 365 165 A2 beschrieben.

Häufig ist eine effektive Trennung der Flüssigkeit vom Fest- stoff nur möglich, wenn der zuströmenden Suspension sogenannte Konditionierungsmittel zugegeben werden. Konditionierungsmit- tel sind häufig anorganische Primärflockungsmittel (Metallsal- ze) oder organische Sekundärflockungsmittel (Polyelektrolyte). Die Konditionie- rungsmittel begünstigen eine Agglomeration oder Flockenbildung der in der Suspension enthaltenen Feststoffe, wodurch die Ein- dickung unter Verwendung von Bandfiltern unterstützt oder erst ermöglicht wird. Ohne eine Agglomeration würde die Suspension zumindest teilweise durch die Öffnungen des Bandfilters flie- ßen, ohne dass eine nennenswerte Eindickung erreicht wird.

Die komplexe Optimierungsaufgabe bei der Trennung fließfähiger Stoffe unterschiedlicher Dichte unter Verwendung von Bandfil- tern hinsichtlich der einstellbaren Parameter Konditionie- rungsmittelmenge und Bandgeschwindigkeit besteht darin, einen möglichst hohen Trockensubstanzgehalt in der Feststoffphase und einen möglichst geringen Trockensubstanzgehalt in der Flüssigphase bei gleichzeitig wirtschaftlichem Einsatz der Konditionierungsmittel und maximalem Durchsatz während des ge- samten Entwässerungsprozesses und insbesondere während der Eindickung zu erzielen.

Da die Verweilzeit der Feststoffe in der Vorrichtung relativ groß ist, stellt der Trockensubstanzgehalt der austretenden Feststoffphase die Verhältnisse in der Vorrichtung nur mit er- heblicher Zeitverzögerung dar. Außerdem stehen keine zuverläs- sigen, kontinuierlich arbeitenden Trockensubstanz-Messungen für die Feststoffphase zur Verfügung. In der Vorrichtung, die in der EP 0365 165 A2 beschrieben ist, wird an verschiedenen Stellen ein Teil des Filtrats entnommen und dessen Eigenschaf- ten als Messgröße für den optimalen Betrieb der Vorrichtung verwendet .

Das austretende Filtrat hat eine starke Neigung zur Belagbil- dung auf medienberührten Oberflächen. In der kommunalen Abwas- serreinigung bereitet vor allem Magnesium-Ammonium-Phosphat (MAP) große Schwierigkeiten. Die Substanz neigt zum Inkrustie- ren und kann mit der Zeit ganze Rohrleitungssysteme verstop- fen. Besonders die Linsen medienberührter, optischer Messsys- teme können innerhalb kürzester Zeit belegen und müssen sehr aufwendig gereinigt werden, um zuverlässig reproduzierbare Messergebnisse zu liefern.

Verschiedene Messtechniken, insbesondere zum berührungslosen Messen verschiedener Parameter, sind in der EP 1241 464 Bl, der US 3 309 956 A, der US 5400 137 A, der US 5 489 977 A, der EP 0775 907 Bl, der DE 102015 105 988 B3, der DE 102006 050 921 B3, der DE 102010 047 046 Al und der DE 3832 901 C2 offenbart .

Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Eindicken einer Suspension, welche fließfähige Stoffe unterschiedlicher Dichte aufweist, vorzuschlagen, welche eine Abhilfe für die oben be- schriebene Situation schaffen und welche eine effektive Eindi- ckung der Suspension bei minimaler Konditionierungsmittelmenge und maximalem Durchsatz ermöglichen. Diese Aufgabe wird mit den in den Ansprüchen 1 und 9 angegebe- nen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Ge- genstand der Unteransprüche.

Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Eindicken einer Suspension, welche fließfähige Stoffe un- terschiedlicher Dichte aufweist, umfassend

- eine Vorkonditionierungseinrichtung zum Vorkonditionieren der Suspension, mit welcher ein Konditionierungsmittel der Suspension zugegeben werden kann,

- eine Beschickungseinheit, mit welcher die Suspension zur Vorkonditionierungseinrichtung gefördert werden kann,

- eine Dosiereinheit, mit welcher das Konditionierungsmittel zur Vorkonditionierungseinrichtung gefördert werden kann,

- wobei die Vorkonditionierungseinrichtung einen ersten Messkanal mit einem ersten Freistrahlabschnitt aufweist, in welchem die vorkonditionierte Suspension einen Freistrahl bildet,

- eine erste Messeinrichtung, mit welcher die Transmission der vorkonditionierten Suspension im Freistrahl (FS) berührungslos bestimmbar ist,

- einen Bandfilter zum schwerkraftbetriebenen Entwässern der Suspension, und

- eine stromabwärts der Vorkonditionierungseinrichtung angeordnete und mit dieser kommunizierende Aufgabeeinheit, mit welcher die vorkonditionierte Suspension auf den Bandfilter aufgegeben werden kann.

Wie eingangs erwähnt, wird beispielsweise in der EP 0365 165 A2 an verschiedenen Stellen die Eigenschaften des Zentrats ge- messen und zum Steuern oder Regeln der dort gezeigten Vorrich- tung verwendet. Wie ebenfalls erwähnt, stellen sich die Reak- tionen der Eigenschaften des Zentrats beispielsweise infolge der Änderung der Konditionierungsmittelmenge erst nach einer vergleichsweise langen Zeit ein. Hinzu kommt, dass sich die Zusammensetzung der Suspension in vielen Fällen, beispielswei- se bei Klärschlamm, relativ schnell ändert. Insofern lassen sich beispielsweise die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen nicht optimal steuern oder regeln, was insbeson- dere dazu führt, dass nicht die optimale Konditionierungsmit- telmenge verwendet wird, sondern über- oder unterdosiert wird.

Aufgrund der Tatsache, dass vorschlagsgemäß die erste Messein- richtung so angeordnet ist, dass die Transmission der vorkon- ditionierten Suspension gemessen wird, bevor die Suspension mittels der Aufgabeeinheit auf den Bandfilter aufgegeben wird, kann auf Änderungen in der Zusammensetzung der Suspension, die sich in einer Änderung der Transmission zeigt, innerhalb einer vergleichsweise kurzen Zeit beispielsweise mit einer Änderung der Konditionierungsmittelmenge reagiert werden. Folglich kann die Vorrichtung im Optimum oder im Bereich des Optimums be- trieben werden.

Aufgrund der Bestimmung der Transmission am Freistrahl hat die Neigung der vorkonditionierten Suspension zur Belagbildung auf medienberührten Oberflächen keinen Einfluss auf die Messung.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung

- eine Abgabeeinheit, mit welcher die eingedickte Suspension vom Bandfilter entnommen werden kann, und

- eine Antriebseinrichtung zum Antreiben des Bandfilters umfassen, wobei der Bandfilter derart bewegt wird, dass die Suspension von der Aufgabeeinheit zur Abgabeeinheit gefördert wird. Mit der Antriebseinrichtung kann die Bewegung des Bandfilters automatisiert werden. Zudem kann die Bandgeschwindigkeit und folglich die Verweilzeit der Suspension auf dem Bandfilter ge- ändert werden. Mit der Abgabeeinheit kann die eingedickte Sus- pension vom Bandfilter entnommen werden, beispielsweise, um die eingedickte Suspension weiteren Vorrichtungen zuzuführen, in welchen weitere Entwässerungsprozesse durchgeführt werden.

Eine weitergebildete Ausführungsform kann sich dadurch aus- zeichnen, dass die Vorrichtung

- eine Auffangeinrichtung, in welcher das von der auf dem Bandfilter befindlichen Suspension abgegebene Bandfilter- Filtrat aufgefangen werden kann,

- einen zweiten Messkanal, welcher mit der

Auffangeinrichtung kommuniziert und einen zweiten Freistrahlabschnitt bildet, und

- eine zweite Messeinrichtung aufweist, mit welcher die Transmission des Bandfilter-Filtrats berührungslos bestimmbar ist.

Mit der zweiten Messeinrichtung kann kontrolliert werden, ob die in der Vorkonditionierungseinrichtung ermittelte optimale Konditionierungsmittelmenge tatsächlich zu einer optimalen Entwässerung führt. Sollte dies nicht der Fall sein, kann die von der Dosiereinheit zugeführte Konditionierungsmittelmenge korrigiert werden. Zudem kann die ermittelte Transmission des Bandfilter-Filtrats dazu verwendet werden, um die Bandge- schwindigkeit anzupassen.

Bei einer weitergebildeten Ausführungsform kann die Vorrich- tung zumindest eine Entwässerungseinrichtung umfassen, mit welcher die von der Abgabeeinheit entnommene, eingedickte Sus- pension entwässert werden kann. In dieser Ausführungsform kann die eingedickte Suspension weiter entwässert werden, nachdem sie den Bandfilter verlassen hat. Beispielsweise kann die ein- gedickte Suspension einem Dekanter, einem Vakuumfilter oder einer Bandfilterpresse zugeführt werden, um den Trockensub- stanzgehalt weiter zu erhöhen.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung

- eine weitere Auffangeinrichtung, in welcher das von der in der Entwässerungseinrichtung befindlichen Suspension abgegebene Entwässerungsfiltrat aufgefangen werden kann,

- einen dritten Messkanal, welcher mit der weiteren Auffangeinrichtung kommuniziert und einen dritten Freistrahlabschnitt bildet, und

- eine dritte Messeinrichtung aufweisen, mit welcher die Transmission des Entwässerungsfiltrats berührungslos bestimmbar ist.

Mit der dritten Messeinrichtung kann kontrolliert werden, ob die in der Vorkonditionierungseinrichtung ermittelte optimale Konditionierungsmittelmenge tatsächlich zu einer optimalen Entwässerung führt. Sollte dies nicht der Fall sein, kann die von der Dosiereinheit zugeführte Konditionierungsmittelmenge korrigiert werden.

Eine weitergebildete Ausführungsform kann sich dadurch aus- zeichnen, dass die erste Messeinrichtung und/oder die zweite Messeinrichtung und/oder die dritte Messeinrichtung mit einer Steuereinheit zusammenwirkt, mit welcher die Beschickungsein- heit, die Dosiereinheit und/oder die Antriebseinrichtung in Abhängigkeit der bestimmten Transmission oder der Änderung der bestimmten Transmission ansteuerbar sind. Auf der Steuereinheit können Optimierungsalgorithmen hinter- legt werden, so dass die Vorrichtung automatisiert zumindest hinsichtlich der Konditionierungsmittelmenge und dem Durchsatz optimal oder nahe dem Optimum und damit wirtschaftlich betrie- ben werden kann. An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass der Begriff „Steuereinheit" nicht so zu verstehen ist, dass die Algorithmen eine Steuerung der Vorrichtung durchführen. Vielmehr wird eine Optimierung durchgeführt.

In einer weitergebildeten Ausführungsform kann die Steuerein- heit zumindest einen Signalgeber aufweisen, welcher ein Hin- weissignal ausgibt, wenn die Änderung der bestimmten Transmis- sion einen bestimmten Wert über- oder unterschreitet. Es ist nicht zwingend notwendig, dass die Vorrichtung vollautomati- siert betrieben wird. In nicht wenigen Fällen wird die Vor- richtung von einem Team von Mitarbeitern des Betreibers der Vorrichtung überwacht, welches bestimmte Betriebsparameter je nach aktuellem Zustand der Vorrichtung ändert. Die Möglich- keit, ein Hinweissignal an das Team von Mitarbeitern zu geben, wenn die Änderung der bestimmten Transmission einen bestimmten Wert über- oder unterschreitet, unterstützt das Team dabei, rechtzeitig entsprechende Gegenmaßnahmen einzuleiten, um die Vorrichtung optimal oder nahe dem Optimum und damit wirt- schaftlich betreiben zu können.

Bei einer weitergebildeten Ausführungsform können die erste Messeinrichtung und/oder die zweite Messeinrichtung und/oder die dritte Messeinrichtung derart eingerichtet sein, dass die Reflexion der vorkonditionierten Suspension, des Bandfilter- zentrats bzw. des Entwässerungsfiltrats berührungslos bestimm- bar ist. Mit der Reflexion wird neben der Transmission eine weitere Eigenschaft der vorkonditionierten Suspension, des Bandfilterzentrats und/oder des Entwässerungsfiltrats be- stimmt. Die Messung der Reflexion kann einerseits als eine Re- dundanz für den Fall dienen, dass die Messung der Transmission aus welchen Gründen auch immer gestört ist oder ausfällt. An- dererseits kann die Bestimmung der Transmission auf Plausibi- lität hin geprüft werden. Insgesamt wird die Zuverlässigkeit des Betriebs der Vorrichtung erhöht.

Eine Ausbildung der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ein- dicken einer Suspension, welche fließfähige Stoffe unter- schiedlicher Dichte aufweist, mit einer Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend die folgenden Schritte:

- Fördern der Suspension zur Vorkonditionierungseinrichtung mittels der Beschickungseinheit,

- Fördern des Konditionierungsmittels zur

Vorkonditionierungseinrichtung mittels der Dosiereinheit,

- Vorkonditionieren der Suspension mittels der Vorkonditionierungseinrichtung,

- Leiten eines Teils der vorkonditionierten Suspension durch den ersten Messkanal mit einem ersten Freistrahlabschnitt, in welchem die vorkonditionierte Suspension einen Freistrahl bildet,

- Berührungsloses Bestimmen der Transmission der vorkonditionierten Suspension mittels der Messeinrichtung im ersten Freistrahl, und

- Aufgeben der vorkonditionierten Suspension auf den Bandfilter .

Die technischen Effekte und Vorteile, die sich mit dem vor- schlagsgemäßen Verfahren erreichen lassen, entsprechen denje- nigen, die für die vorliegende Vorrichtung erörtert worden sind. Zusammenfassend sei insbesondere darauf hingewiesen, dass aufgrund der Messung der Transmission der vorkonditio- nierten Suspension vor Aufgabe auf den Bandfilter die Konditi- onierungsmittelmenge schnell an Änderungen in der Zusammenset- zung der Suspension, die sich in Änderungen der Transmission äußern, angepasst werden kann. Hiermit kann eine länger andau- ernde Über- oder Unterdosierung vermieden und die Vorrichtung mit der optimalen oder nahezu optimalen Konditionierungsmit- telmenge betrieben werden. Aufgrund der Bestimmung der Trans- mission am Freistrahl hat die Neigung der vorkonditionierten Suspension zur Belagbildung auf medienberührten Oberflächen keinen Einfluss auf die Messung.

Eine weitergebildete Ausbildung sieht vor, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

- Fördern einer Konditionierungsmittelmenge (DP) in die Vorkonditionierungseinrichtung mit der Dosiereinheit,

- Ändern der Konditionierungsmittelmenge (DP) durch Ansteuern der Dosiereinheit mittels der Steuereinheit in Abhängigkeit der Änderung der bestimmten Transmission (T), und

- Optimieren der Konditionierungsmittelmenge (DP) unter Verwendung der relativen Änderung der Transmission (T).

Wie eingangs erwähnt, stellt die Konditionierungsmittelmenge einen wesentlichen Parameter für den optimalen Betrieb der Vorrichtung dar. In dieser Ausbildung des Verfahrens kann zu- mindest für diesen Parameter nicht nur der optimale Betriebs- zustand für die Vorrichtung gefunden werden, sondern bei Ände- rungen insbesondere bei der Zusammensetzung der Suspension die Vorrichtung sehr schnell wieder in den optimalen Betriebszu- stand geführt werden. Der optimale Betriebszustand kann daher kontinuierlich überwacht werden. Abweichungen vom optimalen Betriebszustand können zeitnah erkannt und korrigiert werden. Bei einer weiteren Ausbildung weist die Vorrichtung

- eine Antriebseinrichtung zum Antreiben des Bandfilters,

- eine Auffangeinrichtung, in welcher das von der auf dem Bandfilter befindlichen Suspension abgegebene Bandfilter- Filtrat aufgefangen werden kann,

- einen zweiten Messkanal, welcher mit der

Auffangeinrichtung kommuniziert und einen zweiten Freistrahlabschnitt bildet, und

- eine zweite Messeinrichtung auf, mit welcher die Transmission des Bandfilter-Filtrats berührungslos bestimmbar ist.

Alternativ oder kumulativ kann die Vorrichtung

- eine weitere Auffangeinrichtung, in welcher das von der in der Entwässerungseinrichtung befindlichen Suspension abgegebene Entwässerungsfiltrat aufgefangen werden kann

- einen dritten Messkanal, welcher mit der weiteren Auffan- geinrichtung kommuniziert und einen dritten Freistrahlab- schnitt bildet, und

- eine dritte Messeinrichtung aufweisen, mit welcher die Transmission des Entwässerungsfiltrats berührungslos bestimmbar ist.

Das Verfahren weist dabei folgende Schritte auf:

- Bestimmen der Transmission des Bandfilter-Filtrats mittels der zweiten Messeinrichtung und/oder der Transmission des Entwässerungsfiltrats mittels der dritten Messeinrichtung, und

- Ändern der Bandgeschwindigkeit durch Ansteuern der Antriebseinrichtung unter Berücksichtigung der bestimmten Transmission des Bandfilter-Filtrats und/oder der

Transmission des Entwässerungsfiltrats.

Die Bandgeschwindigkeit ist neben der Konditionierungsmittel- menge ein weiterer wichtiger Parameter, um die Vorrichtung im Optimum oder nahe dem Optimum betreiben zu können, da die Bandgeschwindigkeit einen Einfluss auf den Durchsatz und die Verweilzeit der Suspension auf dem Bandfilter aufweist. Insbe- sondere bei einer nachfolgenden Entwässerung unter Verwendung von Bandfilterpressen kann eine zu hohe Zugabe der eingedick- ten Suspension zu einem seitlichen Herausquetschen derselben führen, wodurch diese in das Entwässerungsfiltrat gelangen kann. Mit einer entsprechenden Bandgeschwindigkeit kann dies verhindert werden.

Eine weitergebildete Ausbildung sieht vor, dass das Verfahren den folgenden Schritt umfasst:

- Berührungsloses Bestimmen der Reflexion der vorkonditionierten Suspension mittels der ersten Messeinrichtung.

Mit der Reflexion wird neben der Transmission eine weitere Ei- genschaft der vorkonditionierten Suspension, des Bandfilter- zentrats und/oder des Entwässerungsfiltrats bestimmt. Die Mes- sung der Reflexion kann einerseits als eine Redundanz für den Fall dienen, dass die Messung der Transmission aus welchen Gründen auch immer gestört ist oder ausfällt. Andererseits kann die Bestimmung der Transmission auf Plausibilität hin ge- prüft werden. Insgesamt wird die Zuverlässigkeit des Betriebs der Vorrichtung erhöht. Bei einer weiteren Ausbildung umfasst das Verfahren den Schritt des Auswertens der mittels der ersten Messeinrichtung bestimmten Transmission der vorkonditionierten Suspension hin- sichtlich einer Flockenstabilität. Wie später noch genauer er- läutert werden wird, kann anhand der Transmission ein Rück- schluss auf die Flockenstabilität der Suspension gezogen wer- den. Dort, wo die Transmission der vorkonditionierten Suspen- sion ihr Maximum erreicht, haben die anziehenden Kräfte inner- halb der Suspension ihr Maximum, weshalb die Flockenstabilität hier am größten ist. Da dann auch die Flocken den größten Durchmesser aufweisen, ist davon auszugehen, dass auch ein Op- timum der Eindickung erreicht wird. Sofern noch weitere Ent- wässerungsprozesse durchgeführt werden, können diese ebenfalls bei einer maximalen Flockenstabilität am Optimum durchgeführt werden. Da die Flockenstabilität an der vorkonditionierten, aber noch nicht eingedickten Suspension bestimmt wird, können alle nachfolgenden Prozesse, insbesondere die Eindickung, op- timal durchgeführt werden. Insbesondere kann eine länger an- dauernde Über- oder Unterdosierung des Konditionierungsmittels vermieden werden.

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Fol- genden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Eindicken einer Suspension anhand einer prinzipiellen Darstellung,

Figur 2A eine erste Ausführungsform einer ersten Messeinrich- tung, Figur 2B eine zweite Ausführungsform einer ersten Messeinrich- tung, und

Figur 3 der Verlauf der Transmission, der Reflexion sowie der Flockenstabilität als Funktion der Konditionierungs- mittelmenge .

In der Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfin- dungsgemäßen Vorrichtung 10 zum Eindicken einer Suspension an- hand einer prinzipiellen Darstellung gezeigt. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Vorkonditionierungseinrichtung 12, mit welcher eine einzudickende Suspension dadurch vorkonditioniert werden kann, indem ein Konditionierungsmittel zugegeben wird. Die Suspension wird mittels einer Beschickungseinheit 14, welche eine Beschickungspumpe 16 umfasst, zur Vorkonditionierungsein- richtung 12 gefördert. Weiterhin wird was Konditionierungsmit- tel mittels einer Dosiereinheit 17, welche eine Dosierpumpe 18 umfasst, zur Vorkonditionierungseinrichtung 12 gefördert. Das Konditionierungsmittel wird der Suspension in einem Zugabeab- schnitt 19 der Vorkonditionierungseinrichtung 12 zugegeben. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Vorkonditionie- rungseinrichtung 12 ein Mischrohr 20, in welchem die Suspensi- on und das Konditionierungsmittel miteinander vermischt werden können. Nachdem die Suspension und das Konditionierungsmittel miteinander vermischt sind, ist die Suspension vorkonditio- niert. Die Vorkonditionierung dient dazu, die in der Suspensi- on enthaltenen Feststoffe zu agglomerieren oder zu flockulie- ren.

Die Vorkonditionierungseinrichtung 12 weist zudem eine Abzwei- gung 22 auf, von welcher aus ein erster Messkanal 24 ausgeht. Der erste Messkanal 24 ist so innerhalb der Vorkonditionie- rungseinrichtung 12 angeordnet, dass ein Teil der vorkonditio- nierten Suspension durch den ersten Messkanal 24 strömt. Folg- lich ist im ersten Ausführungsbeispiel die Abzweigung 22 bezo- gen auf die Strömungsrichtung der Suspension durch die Vor- richtung 10 stromabwärts des Zugabeabschnitts 19 angeordnet. Die Strömungsrichtung der Suspension durch die Vorrichtung 10 ist in den Figuren 1 und 2 jeweils mit Pfeilen dargestellt. Ferner umfasst der erste Messkanal 24 einen ersten Freistrahl- abschnitt 26, in welchem die vorkonditionierte Suspension ei- nen Freistrahl FS bildet. Darüber hinaus ist die Vorrichtung 10 mit einer ersten Messeinrichtung 28 versehen, mit welcher die Transmission der vorkonditionierten Suspension im Frei- strahl FS gemessen werden kann. Auf die Ausbildung der ersten Messeinrichtung 28 wird später noch genauer eingegangen.

Stromabwärts der Vorkonditionierungseinrichtung 12 ist eine Aufgabeeinheit 30 angeordnet, mit welcher die vorkonditionier- te Suspension auf einen Bandfilter 32 aufgegeben werden kann. Der Bandfilter 32 ist in diesem Fall endlos um hier drei Rol- len 34 ausgeführt und kann von einer Antriebseinrichtung 36 mit einer Bandgeschwindigkeit bewegt werden. Die Bewegungs- richtung des Bandfilters 32 ist dabei so gewählt, dass die vorkonditionierte Suspension von der Aufgabeeinheit 30 weg zu einer Abgabeeinheit 38 transportiert wird. Die Bandgeschwin- digkeit ist dabei so gewählt, dass einerseits die vorkonditio- nierte Suspension gleichmäßig mit einer geringen Höhe den Bandfilter 32 möglichst vollständig bedeckend auf denselben aufgebracht wird. Auf dem Weg von der Aufgabeeinheit 30 zur Abgabeeinheit 38 ist die vorkonditionierte Suspension dem Ein- fluss der Schwerkraft ausgesetzt, wodurch ein Teil der in der Suspension enthaltenen Flüssigkeit, typischerweise überwiegend Wasser, der Suspension entzogen wird und durch die in Figur 1 nicht gezeigten Öffnungen des Bandfilters 32 in eine wannen- förmige Auffangeinrichtung 40 fließt. Die sich in der Auffan- geinrichtung 40 ansammelnde Flüssigkeit wird im Folgenden als Bandfilter-Filtrat bezeichnet. Die Agglomeration der in der Suspension enthaltenen Feststoffe verhindert dabei, dass die Feststoffe durch die Öffnungen des Bandfilters 32 fließen und ins Bandfilter-Filtrat gelangen können. Ein zweiter Messkanal 42 kommuniziert mit der Auffangeinrichtung 40 und weist einen zweiten Freistrahlabschnitt 44 auf, in welchem das Bandfilter- Filtrat einen Freistrahl FS bildet. Mittels einer zweiten Mes- seinrichtung 46 kann die Transmission des Bandfilter-Filtrats im Freistrahl FS bestimmt werden.

Wie erwähnt, wird der vorkonditionierten Suspension auf dem Weg zur Abgabeeinheit 38 Flüssigkeit entzogen, weshalb ihr Trockensubstanzgehalt steigt. Typischerweise liegt der Tro- ckensubstanzgehalt beim Aufgeben auf den Bandfilter 32 bei ca. 1%, während er beim Erreichen der Abgabeeinheit 38 bis ca. 5% betragen kann. Man spricht dann von einer eingedickten Suspen- sion. Mittels der Abgabeeinheit 38 kann die eingedickte Sus- pension vom Bandfilter 32 entnommen werden. Im einfachsten Fall wird die Abgabeeinheit 38 von einer der Rollen 34 gebil- det, welche den Bandfilter 32 zumindest um 90°, üblicherweise aber deutlich über 90°, nach unten hin umlenkt. Im dargestell- ten Beispiel umfasst die Abgabeeinheit 38 aber noch einen Ab- scheider 48, welcher die eingedickte Suspension vom Bandfilter 32 abschabt und in eine Entwässerungseinrichtung 50 führt, in welcher der Trockensubstanzgehalt der eingedickten Suspension weiter erhöht werden kann. Die Entwässerungseinrichtung 50 kann beispielsweise als ein Dekanter, ein Vakuumfilter oder als ein Bandfilterpresse ausgeführt sein, wobei das Vorsehen der Entwässerungseinrichtung 50 als optional anzusehen ist.

In der Entwässerungseinrichtung 50 ist eine weitere Auffan- geinrichtung 40 angeordnet, in welcher die Flüssigkeit, welche der eingedickten Suspension in der Entwässerungseinrichtung 50 entzogen wird, aufgefangen werden kann. Diese Flüssigkeit wird im Folgenden als Entwässerungsfiltrat bezeichnet. Ein dritter Messkanal 54 kommuniziert mit der weiteren Auffangeinrichtung 52 und weist einen dritten Freistrahlabschnitt 56 auf, in wel- chem das Entwässerungsfiltrat einen Freistrahl FS bildet. Mit- tels einer dritten Messeinrichtung 57 kann die Transmission des Entwässerungsfiltrats im Freistrahl FS bestimmt werden.

Des Weiteren ist die Vorrichtung 10 mit einer Steuereinheit 58 ausgerüstet, mit welcher die Beschickungseinheit 14, die Do- siereinheit 17 und/oder die Antriebseinrichtung 36 in Abhän- gigkeit der bestimmten Transmission oder der Änderung der be- stimmten Transmission ansteuerbar sind. Weiterhin weist die Steuereinheit 58 einen Signalgeber 60 auf, der ein Hinweissig- nal ausgeben kann, beispielsweise dann, wenn die Änderung der Transmission innerhalb einer bestimmten Zeit ein bestimmtes Maß überschreitet.

In den Figuren 2A ist eine erste Ausführungsform einer ersten Messeinrichtung 28i und in Figur 2B eine zweite Ausführungsform der ersten Messeinrichtung 282 anhand von prinzipiellen Dar- stellungen gezeigt. Die erste Messeinrichtung 28inach der ers- ten Ausführungform weist eine erste Lichtquelle 661 und eine zweite Lichtquelle 662 sowie einen Lichtempfänger 68 (Figur 2A), beispielsweise eine Photodiode, während bei der zweiten Ausführungsform der Messeinrichtung 282 eine Lichtquelle 66 und ein erster Lichtempfänger 681 und einen zweiten Lichtempfänger 682 (siehe Figur 2B) vorgesehen sind. Der Strahlengang des Lichts ist in den Figuren 2A und 2B dargestellt. Bezugnehmend auf die Figur 2A wird der Anteil des Lichts, der ausgehend von der ersten Lichtquelle 661 den Freistrahl FS der vorkonditio- nierten Suspension durchläuft und vom der Lichtquelle 661 ge- genüberliegenden Lichtempfänger 68 empfangen wird, als Trans- mission T und die entsprechende Messung als Durchlichtmessung bezeichnet. Der Anteil des Lichts, der ausgehend von der zwei- ten Lichtquelle 662 vom Freistrahl FS reflektiert und vom auf derselben Seite des Freistrahls FS der Lichtquelle 662 ange- ordneten Lichtempfänger 68 empfangen wird, wird als Reflexion R und die entsprechende Messung als Auflichtmessung bezeich- net. Insofern ist die erste Messeinrichtung 28i, 282 sowohl ge- mäß der ersten Ausführungsform als auch gemäß der zweiten Aus- führungsform in der Lage, sowohl die Transmission als auch die Reflexion zu bestimmen. Die erste Messeinrichtung 28 kann aber auch so ausgeführt werden, dass nur die Transmission gemessen wird. Die zweite Messeinrichtung 46 und die dritte Messein- richtung 57 können genauso wie die erste Messeinrichtung 28 aufgebaut sein.

Die Vorrichtung 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird auf folgende Weise betrieben: Mittels der Beschickungseinheit 14 wird ein bestimmter Volumenstrom einer Suspension, die ein- gedickt werden soll, zur Vorkonditionierungseinrichtung 12 ge- fördert. Zudem wird eine gewisse Menge an Konditionierungsmit- tel mittels der Dosiereinheit 17 zur Vorkonditionierungsein- richtung 12 gefördert und dort mit der Suspension vermischt. Ein Teil der so vorkonditionierten Suspension fließt durch den ersten Messkanal 24. Mittels der ersten Messeinrichtung 28 wird im Freistrahl FS die Transmission gemessen.

In Figur 3 ist sind die Transmission T, die Reflexion R und die Flockenstabilität S der vorkonditionierten Suspension schematisch als Funktion der Konditionierungsmittelmenge DP aufgetragen. Mit zunehmender Konditionierungsmittelmenge DP steigt die Transmission T aufgrund der zunehmenden Klarwasser- zwischenräume zwischen den Flocken bis zu einem relativen Ma- ximum T _max an. Im relativen Maximum der Transmission T _max hat die vorkonditionierte Suspension den relativ gesehen größten Anteil an einer Klarwasserphase. Wird die Konditionierungsmit- telmenge DP erhöht, sinkt die Transmission T wieder ab. Der erneute Abfall der Transmission T ist auf eine Eintrübung der vorkonditionierten Suspension durch überschüssiges Konditio- nierungsmittel zurückzuführen.

Die am Freistrahl FS der vorkonditionierten Suspension gemes- sene Reflexion R weist im Gegensatz zur Transmission T einen grundsätzlich anderen Verlauf als Funktion der Konditionie- rungsmittelmenge DP auf. Bis zur optimalen Konditionierungs- mittelmenge DP _opt bleibt die Reflexion R mehr oder weniger un- verändert. Oberhalb der optimalen Konditionierungsmittelmenge DP _opt steigt die Reflexion R deutlich an. Das begründet sich in der zunehmend milchig weißen Färbung der vorkonditionierten Suspension durch überschüssiges Konditionierungsmittel.

Wie erwähnt, ist in Figur 3 auch die Flockenstabilität S der Suspension über die Konditionierungsmittelmenge DP aufgetra- gen. Beispielsweise sind in einem Klärschlamm Bakterien ent- halten, die gleichsinnig geladen sind und sich infolgedessen abstoßen. Mit zunehmender Konditionierungsmittelmenge DP wer- den diese Ladungen neutralisiert, so dass Agglomerationskräfte entstehen, infolgedessen die Größe der Flocken und deren Flo- ckenstabilität S zunimmt. Ab einer gewissen Konditionierungs- mittelmenge DP sind aber alle sich abstoßenden Ladungen neutralisiert. Wird weiteres Konditionierungsmittel hinzugege- ben, prägen diese den Feststoffen der Suspension eine Ladung auf, die zu einer Abstoßung und zu einem Rückgang der Agglome- rationskräfte führt. Zudem wirken im Freistrahl FS Scherkräfte, welche die Flocken auseinanderreißen. Dort, wo die Agglomerationskräfte und die Scherkräfte im Gleichgewicht sind, entsteht eine stabile Flo- cke. Je größer die Agglomerationskräfte, desto größer ist die Flockenstabilität S und desto größer der Durchmesser der Flo- cken. Wie erwähnt, durchlaufen die Agglomerationskräfte ein Maximum, welches mit dem Maximum der Transmission T _max zusam- menfällt. Unter der Voraussetzung, dass sämtliche übrigen Grö- ßen, die einen Einfluss auf das Agglomerationsverhalten haben, konstant gehalten werden, ist die Flockenstabilität S bei ei- ner Konditionierungsmittelmenge DP am größten, bei welcher auch die Transmission am größten ist, also bei T _max . Da dann auch die Flocken den größten Durchmesser aufweisen, ist davon auszugehen, dass auch ein Optimum der Eindickung erreicht wird .

Die Konditionierungsmittelmenge DP, die bei T _max zugegeben wird, stellt die wirtschaftlich günstigste Konditionierungs- mittelmenge DP _opt dar. Folglich wird die Konditionierungsmit- telmenge DP mit einer entsprechenden Ansteuerung der Dosie- reinheit 17 so geändert, dass das Maximum der Transmission T _max ermittelt werden kann. Da sich aber in vielen Fällen die Zu- sammensetzung der Suspension im Betrieb der Vorrichtung 10 schnell ändern kann, verschiebt sich auch das Maximum der Transmission T _max , so dass die Konditionierungsmittelmenge DP ständig geändert werden müsste. Um dem entgegenzuwirken, kann ein optimaler Bereich DPB _opt der Konditionierungsmittelmenge definiert werden, der von einer maximal zulässigen Abweichung der Transmission T von einem einmal ermittelten Maximum T _max begrenzt wird. Solange sich die Transmission T nicht über die maximal zulässige Abweichung ändert, wird die Konditionie- rungsmittelmenge DP nicht geändert. Die Messung der Reflexion R kann dabei zur Prüfung der Plausi- bilität der Messung der Transmission T verwendet werden. Wird eine Änderung der Transmission T registriert, sollte sich auch die Reflexion R ändern und umgekehrt. Ist dies nicht der Fall, kann dies ein Hinweis darauf sein, dass die erste Messeinrich- tung 28 nicht korrekt funktioniert.

Sinngemäß gelten die obigen Ausführungen auch für die Messung der Transmission T und gegebenenfalls der Reflexion R des Bandfilter-Filtrats im zweiten Freistrahlabschnitt 44. Aller- dings ist hierbei folgender Aspekt zu beachten: Wenn sich die von der Dosiereinheit 17 zugegebene Konditionierungsmittelmen- ge DP im optimalen Bereich befindet, sollte sich die Transmis- sion T des Bandfilter-Filtrats nicht oder nur in geringem Maß ändern. Ist dies doch der Fall, so kann die Bandgeschwindig- keit des Bandfilters 32 zu hoch oder zu gering sein. Entspre- chend kann die Bandgeschwindigkeit mit einer entsprechenden Ansteuerung der Antriebseinrichtung 36 so lange geändert wer- den, bis dass die Transmission T konstant oder nahezu konstant bleibt. Hierbei wird eine maximale Bandgeschwindigkeit ange- strebt, um den Durchsatz der einzudickenden Suspension zu ma- ximieren .

Auch bei der Bestimmung der Transmission T des Entwässerungs- filtrats im dritten Freistrahlabschnitt 56 kann eine Änderung derselben bei einer sich im optimalen Bereich befindenden Kon- ditionierungsmittelmenge DPB _opt darauf hindeuten, dass einige Parameter, mit welcher die Entwässerungseinrichtung 50 betrie- ben wird, nicht optimal sind. Bei einem Dekanter kann dies die Differenzdrehzahl sein, während es bei einer Bandfilterpresse die Bandgeschwindigkeiten sein können. Bei einer zu hohen Bandgeschwindigkeit wird eine zu große Menge der Suspension durch die Walzen geführt, infolgedessen ein Teil der Suspensi- on seitlich herausgedrückt wird und von den Bandfiltern der Bandfilterpresse direkt ins Entwässerungsfiltrat fällt, wodurch die Transmission T sinkt.

Bezugszeichenliste

10 Vorrichtung

12 Vorkonditionierungseinrichtung

14 Beschickungseinheit

16 Beschickungspumpe

17 Dosiereinheit

18 Dosierpumpe

19 Zugabeabschnitt

20 Mischrohr

22 Abzweigung

24 erster Messkanal

26 erster Freistrahlabschnitt

28 erste Messeinrichtung

28 ₁ erste Messeinrichtung

28 ₂ erste Messeinrichtung

30 Aufgabeeinheit

32 Bandfilter

34 Rollen

36 Antriebseinrichtung

38 Abgabeeinheit

40 Auffangeinrichtung

42 zweiter Messkanal

44 zweiter Freistrahlabschnitt

46 zweite Messeinrichtung

48 Abscheider

50 Entwässerungseinrichtung

52 weitere Auffangeinrichtung

54 dritter Messkanal 56 dritter Freistrahlabschnitt

57 dritte Messeinrichtung

58 Steuereinheit

60 Signalgeber

66 Lichtquelle

661 erste Lichtquelle

662 zweite Lichtquelle

68 Lichtempfänger

681 erster Lichtempfänger

682 zweiter Lichtempfänger

DP Konditionierungsmittelmenge

DPB _opt optimaler Bereich der Konditionierungsmittelmenge DP _opt optimale Konditionierungsmittelmenge

FS Freistrahl

R Reflexion

S Flockenstabilität

T Transmission T _max maximale Transmission