Prozessmerkmale von Dekanterzentrifugen
Der Trennprozess in einer Dekanterzentrifuge beruht auf verschiedenen Prozessparametern wie Zentrifugalkraft (G-Kraft), Sedimentationsrate und Trennfaktor, Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Förderband und Trommel sowie der Klarheit des austretenden Flüssigkeitsvolumens. Dekanterzentrifugen benötigen eine Zentrifugalkraft zur Trennung der Feststoffe von der Flüssigkeit. Diese Kenngröße hängt vom Radius der Zentrifuge und ihrer Winkelgeschwindigkeit ab. Eine Dekanterzentrifuge erzeugt eine Kraft von mehreren tausend G, wodurch die Sedimentationszeit der Partikel verkürzt wird. Eine hohe G-Kraft führt zu einer verbesserten Trennung.
Die Sedimentationsrate ist ein wichtiges Merkmal des Dekanterzentrifugen-Trennverfahrens.
Die Sedimentationsrate wird durch die Partikelgröße, die Partikelform, die unterschiedlichen Dichten und die Viskosität zwischen Partikeln und Flüssigkeit beeinflusst. Dieser Prozess kann durch den Einsatz von Flockungsmitteln verbessert werden. Die Sedimentationsrate hängt außerdem vom Trennfaktor der Dekanterzentrifuge ab, der wiederum mit der Zentrifugalkraft zusammenhängt.
Die äußere Trommel und die Förderschnecke rotieren mit unterschiedlichen hohen Geschwindigkeiten. Diese Geschwindigkeitsdifferenz ist für die Sedimentation im Dekanterzentrifugenzylinder verantwortlich. Eine hohe Geschwindigkeitsdifferenz führt zu einer kürzeren Verweilzeit des Filterkuchens, daher muss die Kuchendicke so gering wie möglich gehalten werden, um die Austragsqualität nicht zu beeinträchtigen.
Eine möglichst geringe Kuchenstärke trägt ebenfalls zur Verbesserung des Kuchenentwässerungsprozesses bei. Daher ist es notwendig, eine optimale Differenzdrehzahl zu erzielen, um Kuchenstärke und -qualität in Einklang zu bringen.
Die oben genannte Eigenschaft beeinflusst maßgeblich die Klarheit des Flüssigkeitsauslaufs, welche vom Volumenstrom abhängt. Ein höherer Volumenstrom führt zu einer geringeren Flüssigkeitsklarheit. Eine weitere Eigenschaft, die die Klarheit des Flüssigkeitsauslaufs beeinflusst, ist die Differenzgeschwindigkeit. Eine niedrige Differenzgeschwindigkeit führt zu einer besseren Klarheit und unterstützt somit den Trennprozess. Auch die G-Kraft spielt eine Rolle für die Klarheit des Flüssigkeitsauslaufs. Eine höhere G-Kraft führt zu einer besseren Trennung der Feststoffpartikel von der Flüssigkeit und damit zu einer höheren Klarheit.
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Dekanterzentrifugen werden häufig zur Klärung von Flüssigkeiten mit hohem Feststoffgehalt eingesetzt, indem Feststoffe aus der Flüssigkeit entfernt werden. Sie finden üblicherweise Anwendung in der Abwasser- und PVC-Schlammbehandlung. Darüber hinaus können sie in der Sonnenblumenöl-, Palmöl- und Teeindustrie eingesetzt werden.
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Wie funktioniert es?
Das Aufgabematerial wird über den Einlauf in die Dekanterzentrifuge gepumpt. Es gelangt in eine horizontale, rotierende Trommel. Diese besteht aus einem zylindrischen und einem konischen Teil. Die Trennung erfolgt im zylindrischen Teil. Die schnelle Rotation erzeugt Zentrifugalkräfte von bis zu 4000 x g. Unter dem Einfluss dieser Kräfte werden die Feststoffpartikel mit höherer Dichte an der Trommelwand abgelagert und verdichtet. Eine Förderschnecke (auch Schneckenförderer genannt) rotiert innerhalb der Trommel mit einer leicht abweichenden Geschwindigkeit. Diese Geschwindigkeitsdifferenz wird als Differenzdrehzahl bezeichnet. Die Förderschnecke transportiert die abgesetzten Partikel entlang des zylindrischen Teils der Trommel bis zum konischen Ende. Am schmaleren Ende des konischen Teils verlassen die entwässerten Feststoffe die Trommel über eine Auslassöffnung. Die geklärte Flüssigkeit verlässt die Trommel durch eine Schälscheibe (interne Zentripetalpumpe).
Dreiphasentrennung mit einem Dekanter Mit einer Dreiphasen-Dekanterzentrifuge lassen sich drei Phasen in nur einem Prozessschritt voneinander trennen. Beispielsweise werden zwei Flüssigkeiten, die sich aufgrund unterschiedlicher Dichten nicht mischen lassen (z. B. Öl und Wasser), von einer Feststoffphase getrennt. Die schwerere Flüssigkeit (Wasser) sammelt sich in der Mitte zwischen der Öl- und der Feststoffschicht. Die beiden voneinander getrennten Flüssigkeiten können so aus dem Dekanter abgezogen werden. Die Feststoffe werden über die Schnecke zum Austrag transportiert.
Öffnungen treten auch bei der Zweiphasentrennung auf. Typische Anwendungen der Dreiphasentrennung sind die Herstellung von Speiseölen wie Olivenöl, die Verarbeitung von Ölschlamm, die Produktion von Biodiesel usw.
Parameter und Einflussfaktoren der Trennung
Zufuhr, Durchsatz und Verweilzeit
Über die Zufuhr gelangt das zu trennende Medium in die Mitte der Einlaufkammer der Spirale, wo es beschleunigt wird. Der Durchsatz beeinflusst die Verweilzeit.
Dekanterzentrifugen Beschleunigung
Das Trennmedium erreicht im Dekanter seine maximale Geschwindigkeit, wodurch sich die Feststoffe an der Innenwand des Dekanters absetzen. Charakteristisch für den Dekanter ist seine zylindrisch-konische Form.
Differenzgeschwindigkeit
Zwischen dem Dekanter und der Schnecke besteht eine unterschiedliche Drehzahl, die durch ein Getriebe erzeugt wird.
Industrielle Dekanterzentrifugen. Die Differenzdrehzahl bestimmt den Feststoffgehalt im Auslauf.
Füllvolumen / Überlaufwehr: Die geklärte Flüssigkeit fließt im Dekanterzentrifugenbehälter zum zylindrischen Ende und tritt durch Öffnungen im Behälterdeckel aus. Diese Öffnungen enthalten präzise einstellbare Überlaufwehre, mit denen die Wassertiefe im Behälter reguliert werden kann. Die Überlaufwehre bestimmen das Füllvolumen des Behälters.
Vorteile und Einschränkungen gegenüber Konkurrenzverfahren
Im Allgemeinen hat die Dekanterzentrifuge mehr Vorteile als Nachteile; allerdings gibt es im Vergleich zu anderen Verfahren einige Einschränkungen.
Vorteile von Dekanterzentrifugen:
* Dekanterzentrifugen haben ein sauberes Erscheinungsbild und verursachen kaum bis gar keine Geruchsprobleme.
Das Gerät ist nicht nur einfach zu installieren und schnell beim Starten und Herunterfahren, sondern benötigt auch nur wenig Platz.
Der Ablauf wurde mit anderen Wettbewerbsprozessen verglichen.
Die Dekanterzentrifuge ist vielseitig einsetzbar, da sich die Länge des zylindrischen Trommelabschnitts und der Kegelwinkel für verschiedene Anwendungen anpassen lassen. Zudem kann das System mit verschiedenen Kennlinien vorprogrammiert werden, um die Schlammart vorherzusagen. Im Gegensatz dazu lässt sich bei vergleichbaren Verfahren, wie beispielsweise einer Bandfilterpresse, der Bandtyp nicht an unterschiedliche Schlammarten anpassen. Dank ihrer Vielseitigkeit kann die Maschine verschiedene Funktionen erfüllen, beispielsweise zur Eindickung oder Entwässerung.
Die Maschine kann mit einer höheren Durchsatzleistung als kleinere Maschinen betrieben werden. Dadurch reduziert sich auch die Anzahl der benötigten Einheiten.
* Das Gerät ist einfach zu optimieren und zu bedienen, da es nur wenige Hauptvariablen aufweist und zuverlässige Rückkopplungsinformationen liefert.
* Die Dekanterzentrifuge bietet im Vergleich zu anderen Verfahren geringere Arbeitskosten, da sie nur einen geringen kontinuierlichen Wartungsaufwand und wenig Bedienereingriff erfordert.
Im Vergleich zu einigen Konkurrenzverfahren wie dem Bandfilterverfahren bietet die Dekanterzentrifuge eine größere Prozessflexibilität und eine höhere Leistungsfähigkeit.
Einschränkungen von Dekanterzentrifugen:
Dekanterzentrifugen können biologische Feststoffe mit sehr geringen Dichteunterschieden, wie Zellen und Viren, nicht trennen. Ein alternatives Verfahren, das diese schwer trennbaren Feststoffe trennen kann, ist die Röhrenzentrifuge.
* Die Maschine kann sehr laut sein und Vibrationen verursachen.
* Das Gerät hat aufgrund der hohen G-Kräfte einen hohen Energieverbrauch.
Die Dekanterzentrifuge ist mit hohen Investitionskosten verbunden. Um den Verschleiß und damit den Wartungsaufwand zu reduzieren, sind für die Schnecke harte Oberflächenbehandlungen und abriebfeste Materialien erforderlich. Spezifikation Modell | Trommeldurchmesser mm | Auszugsverhältnis L/D | Trommelgeschwindigkeit r/min | Faktor von Trennung G | Spiraldifferenz Drehzahl r/min | Einlass Kapazität (m³/h) | Haupt-/Hilfs- Motor (kW) |
LW250W | 250 | 3.73 | 4200 | 2467 | 2~31 | 1-7 | 11/4 |
LW350W | 350 | 4.4 | 3600 | 2540 | 5~25 | 5~18 | 22/5.5 |
LW450W | 450 | 4.4 | 3200 | 2580 | 5~25 | 5~28 | 30/11 |
LW520W | 520 | 4.1 | 2850 | 2365 | 2~26 | 10~35 | 45/11 |
LW550W | 550 | 4.1 | 2650 | 2370 | 2~26 | 10~45 | 55/11 |