AT394844B

AT394844B - Verfahren und vorrichtung zur feststoffabscheidung aus fluessigkeiten

Info

Publication number: AT394844B
Application number: AT0014191A
Authority: AT
Inventors: Norbert Dr Schwarz
Original assignee: Oesterr Forschungszentrum Seib
Priority date: 1991-01-23
Filing date: 1991-01-23
Publication date: 1992-06-25
Also published as: ATA14191A

Description

AT 394 844 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von einer flüssigen, insbesondere wässerigen, Phase mit in dieser enthaltenen und/oder mitgeführten und/oder gelösten Stoffe bzw. Stoffgemischen, vorzugsweise Verbindungen, Lösungen, Schlämmen, Suspensionen, Emulsionen od. dgl., insbesondere Abwässern und/oder Sicker-wässem, wobei die flüssige Phase mit den in ihr enthaltenen Stoffen bzw. Stoffgemischen durch Erhitzen eingeengt und die entstehende Dampfphase abgeführt und/oder entsorgt wird.

Ferner betrifft die Erfindung eine Anlage zur Aufbereitung bzw. Behandlung von einer flüssigen, insbesondere wässerigen, Phase sowie von in dieser enthaltenen bzw. in dieser mitgeführten und/oder in dieser gelösten Stoffen bzw. Stoffgemischen, vorzugsweise Verbindungen, Lösungen, Schlämmen, Emulsionen, Suspensionen, Abwässern, Sickerwässem, galvanischen Abwässern od. dgl., mit zumindest einem Verdampfer, dem die flüssige Phase mit den Stoffen bzw. Stoffgemischen zugeführt ist.

Ziel der Erfindung ist die Erstellung eines Verfahrens bzw. einer Anlage zur Behandlung von flüssigen Phasen, die gelöste Feststoffe enthalten und/oder Feststoffe mit sich führen, wobei insbesondere diese Phasen und/oder Feststoffe umweltfreundlich entsorgt oder einer Wiederverwendung zugeführt werden sollen. Eine Wiederverwendung von Feststoffteilchen bzw. in der flüssigen Phase enthaltenen Stoffen ist insbesondere dann von Vorteil, wenn diese Stoffe teuer sind, z. B. Abfälle aus der Galvanikindustrie, aus metallurgischen Bearbeitungsvorgängen usw. Eine weitere Bedeutung der angestrebten Vorgangsweise ist die umweltfreundliche Entsorgung von flüssigen Phasen, z. B. Abwässern od»- Deponiewässem. Insbesondere hat die Erfindung zum Ziel, anfallende Sickerwässer aus Deponien zu entsorgen.

Beim Durchsickern von Wasser in Deponien, werden aus den Abfällen wasserlösliche Stoffe ausgelaugt. Die Sickerwasserbeschaffenheit hängt von den ablaufenden biochemischen Umsetzungsvorgängen und den Deponie-Milieubedingungen ab. Der Wasserhaushalt einer Deponie, die Wasserinhaltsstoffe, die Deponiegasbildung sind hiebei in Menge und Qualität voneinander abhängig. Die anfallenden und zu verarbeitenden Frachten des Sickerwassers hängen auch von der Deponiebetriebsform ab. Das anfallende Sickerwasser ist somit von unterschiedlicher Zusammensetzung und kann nicht immer mit denselben Vorrichtungen bzw. Verfahren entsorgt werden; auch das Rückführen des Sickerwassers auf die Deponie ist nicht immer erfolgreich. Abhilfe schaffen hier das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Anlage.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der flüssigen Phase mit den mitgeführten und/oder gelöst enthaltenen Stoffen bzw. Stoffgemischen, insbesondere zu verdampfendes Sickerwasser, vor dem bzw. während des Verdampfungsvorgang(es) aus dem Verdampfungsbereich, insbesondere aus dem Feststoff- bzw. Sickerwassersumpf, abgezweigt und auf eine Temperatur überhitzt wird, bei der die Inhaltsstoffe der flüssigen Phase und/oder die in der flüssigen Phase gelösten und/oder mitgeführten Stoffe bzw. Stoffgemische, insbesondere die im Sickerwasser enthaltenen Feststoffe, ausreagieren und/oder in die feste Phase übergeführt werden und/oder verkoken bzw. granulieren, welche Feststoffmaterialien daraufhin für sich abgeführt bzw. entsorgt werden.

Eine Anlage der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß an den Verdampfer zumindest eine Überhitzungseinrichtung bzw. zumindest eine Hitzereaktionseinrichtung für einen aus dem Verdampfer abgezogenen Teil der flüssigen Phase mit den mitgeführten Stoffen bzw. Stoffgemischen, vorzugsweise Sickerwasser, angeschlossen ist, in der die flüssige Phase in überhitzten Dampf bzw. heiße Gase und die mitgeführten bzw. gelösten Stoffe bzw. Feststoffe in die feste Phase übergeführt und/oder ausreagiert und/oder in verkokte bzw. granulierte Feststoffteilchen übergeführt werden.

Die erfindungsgemäße Vorgangsweise ermöglicht ohne chemische Vorbehandlung bzw. Einflußnahme auf die flüssige Phase mit den Feststoffen bzw. auf das Sickerwasser und auch ohne aufwendige Mittel allein durch Hitzeeinwirkung eine Auftrennung der flüssigen Phase in eine Dampf- bzw. Gasphase und in Feststoffe, welche jedoch in einer Form anfallen, in der sie umweltverträglich sind, da bei den gewählten Verfahrenstemperaturen eine Ausreaktion der Chemikalien bzw. Stoffe erfolgt.

Die Energiebilanz des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist durchaus positiv zu bewerten; die Energiekosten werden ohne weiteres durch den Fortfall von chemisch-physikalisch arbeitenden Aufbereitungsanlagen für die anfallenden, mit Feststoffen beladenen, flüssigen Phasen aufgewogen.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Eindampfung der flüssigen Phase und Ausreaktion eines Teiles derselben, sodaß Feststoffe aus den flüssigen Phasen abgeführt werden können, werden umweltschädliche Stoffe ausreagiert und in neutrale inerte Stoffe übergeführt. Die beim Erhitzen entstehenden Dämpfe bzw. Gase können zwar nach Kondensation des anfallenden Dampfes bzw. der angefallenen Gase umweltfeindliche Eigenschaften besitzen, jedoch ist in diesem Fall, nachdem die Feststoffe abgeschieden bzw. ausreagiert sind, nur mehr mit relativ leicht zu beherrschenden und zu entsorgenden Bestandteilen zu rechnen, so z. B. mit in Wasser gelöstem Ammoniak, CO, CO2 od. dgl.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die folgende: durch Rückführung des überhitzten Dampfes und/oder der heißen Gase in den Verdampfungsbereich der flüssigen Phase wird die zur Überhitzung aufgewendete Energie voll zur Verdampfung eingesetzt, so daß das erfindungsgemäße Verfahren ausgesprochen wirtschaftlich ist

Die Überhitzung des abgezweigten Teils der flüssigen Phase (Abwässer, Deponiesickerwasser) über 400°C bis auf 500 °C hat sich als ausreichend für die Ausreaktion und Inertisierung der darin enthaltenen Stoffe erwiesen. -2-

AT 394 844 B

Besonders einfach wird die Regelung des Verfahrens, wenn die Zufuhr der die Feststoffe enthaltenden flüssigen Phase zum Verdampfungsbereich derart eingeregelt wild, daß das Ausmaß der beim Verdampfungsvorgang zurück-bleibenden Feststoffe höchstens gleich groß der Menge der Feststoffe ist, die im Zuge der Überhitzung als ausreagierte bzw. granulierte Feststoffe abgeschieden werden. Dabei ist es möglich, die Feststoffkonzentration in der zu verdampfenden Phase auf einen konstanten Wert einzustellen, indem die Menge der zu überhitzenden abgezweigten, flüssigen Phase eingeregelt wird. Dadurch kann ein Varkleben der Verdampferflächen vermieden werden, was eine Verbesserung der Energiebilanz ergibt. Eine weitere Verbesserung der Energiebilanz gelingt dadurch, daß der bei der Verdampfung der flüssigen Phase anfallende Dampf bzw. die anfallenden Gase zur Vorerwärmung der zu verdampfenden flüssigen Phase herangezogen werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage ist vorgesehen, daß an die Überhitzungseinrichtung zumindest ein Expansionsbehälter, vorzugsweise Zyklon, mit einer vorzugsweise im unteren Bereich vorgesehenen Ausschleusvorrichtung zur Abtrennung der granulierten bzw. verkokten Feststoffe bzw. der rückzugewinnenden Stoffe aus dem überhitzten Dampf bzw. den heißen Gasen angeschlossen bzw. daß die Überhitzungseinrichtung bzw. der Expansionsbehälter mit dem Verdampfer über zumindest eine Rückleitung für den überhitzten Dampf bzw. die heißen Gase zur Erwärmung der zu verdampfenden flüssigen Phase verbunden ist Auf diese Weise erreicht man eine gute Auftrennung zwischen der überhitzten Dampfphase und/oder überhitzten Gasphase und den abgetrennten Feststoffen; der überhitzte Dampf bzw. die überhitzte Gasphase wird in den Verdampfer rückgeführt womit die Energiebilanz des Verfahrens optimal gestaltet wird.

Wenn die Abscheidung der Feststoffe im Expansionsbehälter nicht ausreichend gestaltet werden kann bzw. beim Einbringen der überhitzten Dampfphase die in dieser enthaltenen Staubteilchen im Verdampfer nicht in die flüssige Phase eingebracht werden können, sondern in die aus dem Verdampfer abgeführte Dampfphase übergehen, ist es zweckmäßig, wenn gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruches 15 vorgegangen wird.

Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, daß eine Steuereinrichtung zur Einregelung der Temperatur in der Überhitzungseinrichtung und der Menge der vom Verdampfer abgezweigten flüssigen Phase vorgesehen ist

Mit der erfindungsgemäßen Steuerung des Verfahrens ist es möglich, das Niveau der flüssigen Phase sowie die Konzentration der Feststoffe in der flüssigen Phase durch das Einspeisen der flüssigen Phase in den Verdampfer und/oder das Abziehen der flüssigen Phase in die Überhitzungseinrichtung zu regeln. Die Konzentration der Feststoffe in der zu verdampfenden flüssigen Phase wird so eingestellt, daß diese Phase leicht flüssig bleibt, so daß immer eine gute Wärmeübertragung an das flüssige Medium gegeben ist und ein Verkleben der Verdampfer-flächen vermieden wird; dabei liegt die Konzentration der Feststoffe vorzugsweise unter 20 Gew.-%.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage mit einer Hitzereaktionseinrichtung, in deren einem Endbereich zumindest eine Zufuhreinrichtung für die flüssige Phase samt Stoffen bzw. Stoffgemischen vorgesehen ist und in deren anderem Endbereich die einer thermischen Behandlung unterzogenen Stoffe bzw. Stoffgemische bzw. Reaktionsprodukte ausgetragen werden, wobei im Rohr der Reaktionseinrichtung zumindest eine Wendel längsverlaufend und rotierend angeordnet ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß im Rohr zumindest zwei in Rohrlängsrichtung relativ zueinander eine Oszillationsbewegung durchführende, ineinander verschraubt angeordnete, vorzugsweise ident ausgebildete Wendel vorgesehen sind.

Zu bemerken ist, daß der aus dem Verdampfer abgezogene Dampf nach Kondensation nachgereinigt werden kann, welche Nachreinigung keine allzu großen Probleme aufwirft.

In der flüssigen Phase können die mitgeführten Stoffe bzw. Stoffgemische in gelöster suspendierter, emulgierter oder anderer Form mitgeführt werden; wesentlich ist es, daß die Feststoffe nicht im Verdampfer im Sumpf abgelagert werden, sondern wenn die flüssige Phase teilweise in die Überhitzungseinrichtung abgezweigt wird, im entsprechenden Ausmaß mitgeführt werden.

Die Temperatur, auf welche die flüssige Phase bzw. die darin enthaltenen Feststoffe in der Überhitzungseinrichtung erhitzt werden, hängt von den Feststoffen ab, die ausreagiert bzw. in inerte Teilchen übergeführt werden sollen. Üblicherweise liegt diese Temperatur zwischen 300 °C bis 500 °C.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 bis 4 schematisch verschiedene Ausführungsformen von Anlagen zur Abscheidung von Feststoffen aus flüssigen Phasen.

Gemäß Fig. 1 wird aus einem Behälter (1) für die flüssige Phase, z. B. Sickerwasser, Galvanikabwässem, Salzlösungen od. dgl., welche gelöste und/oder suspendierte, emulgierte oder auf andere Art mitgeführte Feststoffteilchen enthält, über eine Einrichtung (2) zur Aufkonzentration der flüssigen Phase, z. B. im Falle von Sickerwasser eine Umkehrosmoseanlage mit einer Rückführung der wässerigen Phase in das Sickerwasserbecken oder in eine Entsorgungsleitung, die flüssige Phase über eine Pumpe (Pj) einem Verdampfer (3) zugeführt. Der Verdampfer (3) kann mit Heizeinrichtungen (4) beheizt werden, sofeme dies notwendig ist. Über einen herkömmlichen Dampfabscheider (5) werden der Dampf da flüssigen Phase und/oder allfällig entstehende Gase über eine Leitung (6) abgeführt.

Im unteren Bereich des Verdampfers (3) (vom Sickerwassersumpf) geht eine Leitung (7) ab, durch die mittels einer Pumpe (P2) ein Teil der flüssigen Phase samt gelösten oder mitgeführten Feststoffanteil in einen Reaktor (8) abgezweigt wird. In dem Reaktor bzw. Ofen (8) herrscht eine so hohe Temperatur, daß die einge-brachte flüssige Phase ausreagiert bzw. verdampft wird; der Dampf sowie gebildete Gase sowie ausreagierte -3-

AT 394 844 B

Feststoffe treten vom Ende des Ofens (8) aus in einen Zyklon (9) oder in eine Expansionskammer, der bzw. die über eine Rückleitung (10) mit dem Verdampfer (3) verbunden ist. Im Zyklon (9) erfolgt die Auftrennung in Dampf bzw. heiße Gase und in ausreagierte bzw. granulierte bzw. verfestigte Feststoff teilchen, die sich im unteren Bereich des Zyklons (9) sammeln und durch eine Schleuse (11) ausgetragen werden können. Mit dem in den Verdampfer (3) rückgeführten, überhitzten Dampf wird die zu verdampfende flüssige Phase erhitzt. In der Rückleitung (10) kann ein Feststoffabscheider bzw. Staubfilter (12) vorgesehen sein, um im Zyklon (9) nicht ausgetragene Staubteilchen zu entfernen.

Die in dem Ofen (8), insbesondere einem Spindelofen, herrschende Temperatur wird auf z. B. 300 °C bis 500 °C eingestellt, so daß die flüssige Phase in überhitzten Dampf und heiße Gase übergeführt wird, welche Temperatur gewährleisten muß, daß am Austritt des Ofens (8) die Wasserinhaltstoffe zu einem rieselfähigen Produkt verkokt sind und in einem einfachen Zyklon (9) abgeschieden werden können. Der überhitzte, in den Verdampfer (3) rückgeführte Dampf wird dort zumindest teilweise kondensiert und allfällige mitgeführte Staubteilchen werden der im Verdampfer (3) befindlichen flüssigen Phase wieder zugeführt, sofeme die Abscheidung im Zyklon (9) bzw. im Staubfilter (12) nicht vollständig ist.

Bei dieser Verfahrensführung erhält man ein trockenes und weitgehend inertes Verkokungsprodukt; es wird eine Krustenbildung an den Verdampferflächen vermieden, da die Feststoffkonzentration im Verdampfer nicht zu hoch steigt; Schließlich kann die Verdampfung im Verdampfer (3) bei einer konstanten Feststoffkonzentration erfolgen, die durch die Zufuhr der flüssigen Phase bzw. durch die Leistung des Spindelofens eingeregelt werden kann.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage, bei der der vom Verdampfer (3) abgeführte Dampf bzw. die heißen Gase zumindest teilweise zur Vorverdampfung bzw. zur Vorerwärmung der zu verdampfenden flüssigen Phase verwendet werden. Aus einem Sickerwasserbehälter oder einem Behälter (1) für die flüssige Phase, wird diese mit der Pumpe (P j) abgezogen und über eine Serie von Wärmetauschern (13) über Vorverdampfer (14) geführt, in denen die flüssige Phase allenfalls bei einem durch die Pumpen (P^) errichteten Unterdrück verdampft und die angereicherte flüssige Phase abgezogen und (i) den Verdampfer (3) eingespeist wird. Über die Leitung (15) werden die Vorverdampfer (14) mit dem Dampf aus dem Verdampfer (3) gespeist, wobei die Vorverdampfer (14) mit Leitungen (16) verbunden sind; der letzte Vorverdampfer führt zu einem Kondensator (17), in dem der Dampf verflüssigt wird; der kondensierte Dampf aus den einzelnen Verdampfern (14) und aus dem Kondensator (17) wird über die Wärmetauscher (13) geführt und kann sodann nach einer allenfalls notwendigen Reinigung, z. B. Entfernung von CH4, Ammoniak od. dgl. gelösten Gasen, entsorgt werden.

Die aus der Schleuse (11) des Zyklons bzw. der Abscheideeinrichtung (9) ausgetragenen Feststoffe sind ebenfalls zur Entsorgung geeignet bzw. können allenfalls als Zuschlagstoffe bei Baumaterialien eingesetzt werden.

Fig. 3 zeigt eine Anlage mit einem bevorzugterweise eingesetzten Überhitzungsofen bzw. Reaktor (8). Über die Leitung (7) können Stoffe, Stoffgemische mit der flüssigen Phase aus dem Verdampfer (3) in ein Reaktionsrohr (18) eingeführt werden. Die Zufuhr der Stoffe und der flüssigen Phase erfolgt mittels Druckfördereinrichtungen bzw. Druckpumpen (P2). Das Rohr (18) ist mit Heizeinrichtungen (19) umgeben, die z. B. elektrisch, gasgefeuert od. dgl. sein können. Es ist auch möglich, das Rohr (18) aus Kaltleitmaterial auszubilden und direkt durch Stromzufuhr aufzuheizen. Die Steuerung der Heizung des Rohres (18) sowie der Fördereinrichtungen (P2) sowie aller weiteren notwendigen Steuervorgänge kann mittels einer Steuereinrichtung (20) erfolgen. Im Rohr (18) sind zwei oder mehr Wendeln (21) angeordnet, die aus um eine Längsachse verdrehten, gegebenenfalls runden oder elliptischen Querschnitt aufweisenden Stäben oder aus den Teilen eines verdrehten bzw. verdrillten Metallbandes, das in seiner Mitte in Längsrichtung entzweigeschnitten wurde, womit zwei idente Wendeln gebildet sind, bestehen. Die Wendeln (21) sind im Rohr (18) ineinander verschraubt angeordnet, wobei jedoch eine Relativbewegung zwischen den beiden Wendeln (21) in Rohrlängsrichtung stattfinden kann. Diese Relativbewegung wird im vorliegenden Fall durch eine Taumelscheibe (22) hervorgerufen, die sich an einer schrägen Endfläche des Rohres (18) abstützt und in die Fortsätze (23) einer Mitnehmergabel (24) ragen, die von einem Motor (25) über dessen Antriebswelle (26) angetrieben wird. Die Wendeln (21) sind dabei an der Taumelscheibe (22) an Anlenkpunkten (27) diametral einander gegenüber angelenkt, so daß bei einer Umdrehung der Taumelscheibe (22) eine Relativbewegung der Wendeln (21) erfolgen kann. Die Antriebswelle (26) des Motors (25) ist über Dichtungen (28) und eine Lagerung (29) geführt.

Im austragseitigen Endbereich des Rohres (18) ist eine Düse (30) am Rohr (18) angeordnet. Die Düse (30) kann auch vom Rohrende selbst gebildet sein. In der Düse (30) befindet sich eine Einrichtung (31), vorzugsweise ein Verschlußkegel (32), der über eine Stange (33) so verstellt werden kann, daß der Düsenquerschnitt verändert werden kann. Durch Einstellung des Düsenquerschnittes kann erreicht werden, daß die festen Endprodukte als Granulate bzw. Kleinstteile mit einer gewünschten Korngröße vorliegen.

Die Düse (30) bzw. das Ende des Rohres (18) ragt in ein Austrags- bzw. Expansionsgefäß bzw. einen Zyklon (9), in den die im Reaktionsrohr (18) ausreagierten Stoffe aufgrund der Überhitzung in fester und gas- bzw. dampfförmiger Form austreten und dort expandieren. Die gasförmigen Stoffe treten in die Rückleitung (10) und -4-

AT 394 844 B werden allenfalls über einen Staubabscheider (12) wieder in den Verdampfer (3) rückgeführt. Die Feststoffe werden durch die Schleuse (11) in eine Austragkammer (34) übergeführt und können allenfalls mittels einer Aus-trageinrichtung (35), z. B. einer Förderschnecke, einer weiteren Verwertung zugeführt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Anordnung sind flüssig-fluide Phasen, vorzugsweise wässerige Phasen, einzuengen bzw. können aus diesen gelöste und/oder mitgeführte Feststoffe abgeschieden werden. Z. B. können Galvanikschlämme derart behandelt werden, so daß Metallteilchen und/oder Metallsalze durch Abdampfen der flüssigen Phase rückgewonnen und einer Wiederverwendung zugeführt werden können. Eine Vielzahl von organischen Teilchen und/oder gelöste organische Substanzen und/oder emulgierte organische Substanzen enthaltenden flüssige Phasen kann eingeengt werden, indem der Flüssigkeitsanteil abgedampft wird und die organischen Substanzen durch Hitze ausreagiert werden; die Gase fallen in Form einfacher Verbindungen an, z. B. CO, CH4 od. dgl., und werden mit dem Wasserdampf aus dem Zyklon (9) abgeführt und in den Vardampfer (3) eingebracht. Die aus dem Verdampfer (3) austretenden Gase bestehen bei wässerigen Phasen aus Wasserdampf und allenfalls aus weiteren, gegebenenfalls brennbaren Gasen. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenn der austretende Dampf zur Vorerwärmung da1 flüssigen Phase verwendet wird, da dabei der Wasserdampfkondensiert wird und die in ihm gelösten Gase entweder ausreagiert werden können oder sich abscheidende Gase aufgefangen und allenfalls gemeinsam mit dem Deponiegas verbrannt werden können bzw. zur Erhitzung des Rohres (18) eingesetzt werden können. Das Verfahren soll anhand eines Beispieles und Fig. 4 erläutert werden, wobei die Anforderungen des Sickerwasseranfalls einer Deponie mittlerer Größenordnung zugrundegelegt werden:

Sickerwasseranfall 501/min

Feststoffanteil im Mittel 1 %

Vorkonzentration durch Biologie undUmkehrosmose auf 5 % Feststoffanteil

Es wird weiters vorausgesetzt, daß durch Eindickung über Vorverdampfung als integrierender Bestandteil des Verfahrens (Energieoptimierung) eine Erhöhung auf 10 % Feststoffanteil erfolgt.

Somit sind zu verkoken: 51/min Sickerwasser mit 10 % Feststoffanteil

Dieses Sickerwasser aus (1) gelangt über die Pumpe (Pj) und einen Wärmetauscher mit ca. 90° bis 95 °C in den Verdampfer (3). Aus dem Sumpf dieses Verdampfers (3) wird eine Teilmenge durch die Pumpe (P2) äbge- zweigt und durch einen Spindelofen (8) geleitet, in dem durch Wärmezufuhr das Wasser verdampft und durch Überhitzung bis ca. 500 °C eine Verkokung (organische Inhaltsstoffe) und Trocknung (z. B. Salze) stattfindet, so daß in einem anschließenden Zyklon (9) die Feststoffe und Stäube vom überhitzten Dampf getrennt und über eine Feststoffschleuse (11) entnommen werden können. Im Ofen (8) entsteht gleichzeitig durch Hydrolyse ein (brennbares) Gas bestehend aus CH4, H2, CO u. a.

Dieses Dampf-Gas-Gemisch wird in den Verdampfer (3) eingeleitet und bewirkt aufgrund seiner Temperatur die Verdampfung des zugeleiteten Sickerwassers. Zur Leistungsregelung dient eine Zusatzheizung (4). Gleichzeitig werden durch Teilkondensation und turbulente Durchmischung, die im überhitzten Dampf nach dem Zyklon (9) noch vorhandenen Staubteile ausgewaschen. Der im Verdampfer (3) bei gleichbleibender Feststoffkonzentration entstehende Dampf gelangt über einen Tröpfchenabscheider (5) und die Leitung (6) in einen Kondensator (36), der im beschriebenen Beispiel als Mischkondensator ausgeführt ist. Das Kondensat plus Kühlwasser wird im Vorwärmer bzw. Wärmetauscher (37) abgekühlt und gelangt in einen Brüdenbehälter (38), von wo es nach Kontrolle der Wasserqualität in den Vorfluter einer Wasserreinigungsanlage eingeleitet werden kann. Die nicht kondensierbaren Gase werden von einem Kompressor (39) und einem Entgaser bzw. Nachreiniger (40) dem System entnommen und können zur energetischen Nutzung dem Deponiegas zugeleitet werden. Die im Zyklon (9) anfallenden Feststoffe sind ein rieselfähiges Produkt, bestehend aus organischen Verkokungsprodukten mit hohem Kohleanteil und Salzstäuben. Diese sind deponierbar oder können in einer Sonderverbrennungsanlage entsorgt oder einer Weiterverwendung zugefuhrt werden.

Ohne daß weitere energiesparende Verfahrensschritte vorgesehen werden, ist für die Verdampfung des Sickerwassers im Spindelofen (8) eine Leitung von ca. 200 kW erforderlich. Je nach Betriebstemperatur des Ofens (8) werden aus den Feststoffen 5 bis 20 % zu Hydrolysegasen umgewandelt, d. h. daß ca. 25 kg/h an Feststoffen und 5 kg (ca. 5m^/h) Schwachgas entstehen. -5-

Claims

AT 394 844 B PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Behandlung von einer flüssigen, insbesondere wässerigen, Phase mit in dieser enthaltenen und/oder mitgeführten und/oder gelösten Stoffen bzw. Stoffgemischen, vorzugsweise Verbindungen, Lösungen, Schlämmen, Suspensionen, Emulsionen od. dgl., insbesondere Abwässern und/oder Sickerwässem, wobei die flüssige Phase mit den in ihr enthaltenen Stoffen bzw. Stoffgemischen durch Erhitzen eingeengt und die entstehende Dampfphase äbgeführt und/oder entsorgt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der flüssigen Phase mit den mitgeführten und/oder gelöst enthaltenen Stoffen bzw. Stoffgemischen, insbesondere zu verdampfendes Sickerwasser, vor dem bzw. während des Verdampfungsvorgang(es) aus dem Verdampfungsbereich, insbesondere aus dem Feststoff- bzw. Sickerwassersumpf, äbgezweigt und auf eine Temperatur überhitzt wird, bei der die Inhaltsstoffe der flüssigen Phase und/oder die in der flüssigen Phase gelösten und/oder mitgeführten Stoffe bzw. Stoffgemische, insbesondere die im Sickerwasser enthaltenen Feststoffe, ausreagieren und/oder in die feste Phase übergeführt werden und/oder verkoken bzw. granulieren, welche Feststoffmaterialien daraufhin für sich abgeführt bzw. entsorgt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgezweigte und überhitzte Teil der flüssigen Phase, insbesondere des Sickerwassers, nach Abscheidung der Feststoffe als Gas und/oder Dampf wieder der zu verdampfenden, flüssigen Phase, insbesondere dem Sickerwasser, zugeführt wird und de zu verdampfende flüssige Phase im wesentlichen mit der Wärmeenergie des rückgeführten überhitzten, feststoffarmen bzw. feststoff-freien Gases bzw. Dampfes verdampft wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Überhitzung abgezweigte Teü der flüssigen Phase, insbesondere des Sickerwassers, auf mehr als 300 °C, vorzugsweise auf mehr als 400 °C, insbesondere auf etwa 500 °C, überhitzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu verdampfendes Sickerwasser biologisch vorbehandelt und/oder, vorzugsweise durch Umkehrosmose, vorkonzentriert, insbesondere auf einen Feststoffanteil von mehr als 5 %, vorzugsweise von mehr als 8 %, vorkonzentriert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung der Feststoffteilchen aus dem Gas und/oder Dampf im Zuge einer Expansion des überhitzten Dampfes und/oder überhitzten Gases erfolgt
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abtrennung der Feststoffteilchen aus dem in den Verdampfungsprozeß rückgeführten Gas und/oder Dampf vor seiner Rückführung mitgeführte Feststoffteilchen bzw. Staubteilchen ausgefiltert werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der bei Verdampfung der flüssigen Phase anfallende Dampf bzw. die anfallenden Gase zur Vorerwäimung der zu verdampfenden flüssigen Phase, herangezogen werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge da Kondensation der verdampften flüssigen Phase von Sickerwasser freigesetztes Hydrolysegas abgeführt und/oder aufgefangenes Deponie-Sickergas zugemischt wird und/oder zur Überhitzung der flüssigen Phase herangezogen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der Feststoffe in der flüssigen Phase kleiner als 25 %, vorzugsweise kleiner als 20 %, gehalten wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der die Feststoffe enthaltenden flüssigen Phase zum Verdampfungsbereich derart eingeregelt wird, daß das Ausmaß der beim Verdampfungsvorgang zurückbleibenden Feststoffe höchstens gleich groß der Menge der Feststoffe ist, die im Zuge der Überhitzung als ausreagierte bzw. granulierte Feststoffe abgeschieden werden. -6- AT 394 844 B
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffkonzentration in der zu verdampfenden flüssigen Phase durch Einregelung der Menge der zur Überhitzung abgezweigten flüssigen Phase auf einen im wesentlichen konstanten Wert eingeregelt wird.
12. Anlage zur Aufbereitung bzw. Behandlung von einer flüssigen, insbesondere wässerigen, Phase sowie von in dieser enthaltenen bzw. in dieser mitgeführten und/oder in dieser gelösten Stoffen bzw. Stoffgemischen, vorzugsweise Verbindungen, Lösungen, Schlämmen, Emulsionen, Suspensionen, Abwässern, Sickerwässem, galvanischen Abwässern od. dgl., mit zumindest einem Verdampfer, dem die flüssige Phase mit den Stoffen bzw. Stoffgemischen zugeführt ist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an den Verdampfer (3) zumindest eine Überhitzungseinrichtung (8) bzw. zumindest eine Hitzereaktionseinrichtung für einen aus dem Verdampfer (3) abgezogenen Teil der flüssigen Phase mit den mitgeführten Stoffen bzw. Stoffgemischen, vorzugsweise Sickerwasser, angeschlossen ist, in der die flüssige Phase in überhitzten Dampf bzw. heiße Gase und die mitgeführten bzw. gelösten Stoffe bzw. Feststoffe in die feste Phase übergeführt und/oder ausreagiert und/oder in verkokte bzw. granulierte Feststoffteilchen übergeführt werden.
13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß an die Überhitzungseinrichtung (8) zumindest ein Expansionsbehälter (9), vorzugsweise ein Zyklon, mit einer vorzugsweise im unteren Bereich vorgesehenen Ausschleusvorrichtung (11) zur Abtrennung der granulierten bzw. verkokten Feststoffe bzw. der rückzugewinnenden Stoffe aus dem überhitzten Dampf bzw. den heißen Gasen angeschlossen ist
14. Anlage nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Überhitzungseinrichtung (8) bzw. der Expansionsbehälter (9) mit dem Verdampfer (3) über zumindest eine Rückleitung (10) für den überhitzten Dampf bzw. die heißen Gase zur Erwärmung der zu verdampfenden flüssigen Phase verbunden ist.
15. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in. der Rückleitung (10) von der Überhitzungseinrichtung (8) bzw. den Expansionsbehälter (9) zum Verdampfer ein Feststoff- bzw. Staubfilter bzw. -abscheider (12) angeordnet ist
16. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Überhitzungseinrichtung (8) zumindest einen Spindel- bzw. Rohrofen mit innenrotierenden Doppelwendeln (21) umfaßt
17. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (20) zur Einregelung der Temperatur in der Überhitzungseinrichtung (8) und der Menge der vom Verdampfer (3) abgezweigten flüssigen Phase vorgesehen ist.
18. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konzentrationseinstellung bzw. Konzentrationseihöhung der Feststoffe im Sickerwasser dem Verdampfer (3) zumindest eine Einrichtung (2) zur biologischen Reinigung und/oder für eine Umkehrosmosebehandlung des Sickerwassers vorgeordnet ist.
19. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf der im Verdampfer (3) befindlichen flüssigen Phase zumindest einem Wärmetauscher (13) und/oder zumindest einem Vorverdampfer (14) für die flüssige Phase zugeführt ist.
20. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Gasabscheider (40) für Hydrolysegas an den Verdampfer (3) angeschlossen ist.
21. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 20 mit einer rohrförmigen Hitzereaktionseinrichtung, in deren einem Endbereich zumindest eine Zufuhreinrichtung für die flüssige Phase samt Stoffen bzw. Stoffgemischen vorgesehen ist und in deren anderem Endbereich die einer thermischen Behandlung unterzogenen Stoffe bzw. Stoffgemische bzw. Reaktionsprodukte ausgetragen werden, wobei im Rohr der Reaktionseinrichtung zumindest eine Wendel längsverlaufend und rotierend angeordnet ist, insbesondere für eine Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß im Rohr (23) zumindest zwei in Rohrlängsrichtung relativ zueinander eine Oszillationsbewegung durchführende, ineinander verschraubt angeoidnete, vorzugsweise ident ausgebildete Wendel (21) vorgesehen sind.
22. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß an das Austragsende des Rohres (18) ein Auffang- bzw. Expansionsbehälter (9) angeschlossen ist, in den bzw. dem die aus dem Rohr (18) austretenden Dämpfe und Gase sowie die Stoffe bzw. Stoffgemische bzw. Reaktionsprodukte expandiert und aufgefangen werden. -7- AT 394 844 B
23. Anlage nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß als Zufuhreinrichtungen für die flüssige Phase samt Stoffen bzw. Stoffgemischen kontinuierlich fördernde Fördereinrichtungen (P2), z. B. Druckpumpen, vorgesehen sind.
24. Anlage nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß am Austragsende des Rohres (18) eine Expansionsdüse (30) angeordnet, vorzugsweise aufgesetzt bzw. ausgebildet ist. Hiezu 4 Blatt Zeichnungen -8- .3