Verfahren und Vorrichtung zur Entwässerung von Frisch- und/bzw. oder Faulschlamm aus Kläranlagen Die in den kommunalen oder industriellen Ab wasserkläranlagen anfallenden Frisch- oder Faul schlämme werden entwässert und anschliessend durch Verbrennen oder auf andere Weise beseitigt. Für die bisherige Arbeitsweise, bei der die Schlämme in Trok- kenbeeten auf nätürlichem Wege entwässert werden, fehlen heute zumeist die Flächen für solche Trocken beete.
In neueren Anlagen werden deshalb solche Schläm me durch Zentrifugieren und bzw. oder Filtrieren ent wässert und anschliessend meist verbrannt. Um diese Zentrifugen und bzw. oder Filter möglichst zu ent lasten, lässt man den Frisch- oder Faulschlamm in Absetzbehältern soweit als möglich eindicken, wobei man den eingedickten Schlamm am Boden des Be hälters entnimmt, um ihn dann den Entwässerungsma schinen oder -einrichtungen zuzuführen, während man das überstehende, feststoffarme Wasser von der Ober fläche ab in die mechanische Vorklärung der Kläran lage oder in die Nachklärung oder direkt in den Vor fluter ableitet.
Diese Arbeitsweise hat den Nachteil, dass im Frisch- oder Faulschlamm enthaltene spezi fisch schwere Feststoffteilchen, z. B. Sand oder andere körnige, sich leicht absetzende Stoffe, die nachgeschal teten Zentrifugen oder Filter unnötig belasten und überdies dort Schwierigkeiten durch mechanischen Verschleiss der bewegten Teile verursachen. Man kann den Gehalt an schweren körnigen Stoffen im Schlamm durch Vergrösserung und Verbesserung der Sandfänge vor der Kläranlage vermindern. Ausserdem kann man die Zentrifugen gegen Verschleiss widerstandsfähiger machen, z.
B. durch Verwendung härterer Stähle oder durch Aufschweissen von Hartmetallbelägen auf die verschleissgefährdeten Zentrifugenteile. Durch diese Massnahme werden die Lebensdauer und die Betriebs sicherheit der Zentrifugen zwar merklich, aber nicht soweit verbessert, dass der Einsatz von Zentrifugen zur Entwässerung grosser Schlammengen als wirt schaftlich tragbar gelten kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung von Frisch- und bzw. oder Faul schlamm aus Kläranlagen durch Eindicken und nach folgendes Zentrifugieren, wobei der Schlamm einem Eindicker kontinuierlich unterhalb einer Klärzone zu geführt und der Überlauf von der Oberfläche der Klär zone abgeleitet wird und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schlamm unter stetigem Rühren in eine Sand enthaltende Schwerschlammfraktion, die aus einem Sumpf im Eindickerboden ausgetragen wird, und in eine leichtere, weitgehend eingedickte Schlammfrak tion, die in einer mittleren Höhe des Schlammraumes nach aussen abgeleitet und durch Zentrifugieren wei ter entwässert wird, zerlegt wird.
Frisch- oder Faulschlamm oder ein Gemisch beider wird dem Eindicker kontinuierlich zugeführt. Die Ein führung des Rohschlammes erfolgt dabei unterhalb einer Klärzone. Im Eindicker wird der Schlamm stetig gerührt, wodurch der Rohschlamm in eine Schwer schlammfraktion und in eine leichtere Schlammfrak tion zerlegt wird. Das Wasser steigt nach oben und wird von der Oberfläche der Klärzone abgeleitet. Die Schwerschlammfraktion, die auch den Sand enthält, wird aus einem Sumpf im Eindickerboden nach aussen ausgetragen. Die leichtere Schlammfraktion ist weit gehend eingedickt und wird in einer mittleren Höhe des Schlammraumes nach aussen hin abgeleitet.
Die abgeleitete leichtere Schlammfraktion wird durch Zen trifugieren weiter entwässert.
Um das Absitzen des Sandes und eventueller an derer körniger schwerer Feststoffe zu beschleunigen und damit die Bildung eines konzentrierten schweren Schlammes am Eindickerboden zu erleichtern, kann man den Schlamm vor seiner Einführung in den Ein dicker mit Wasser oder mit feststoffarmem Dünn schlamm verdünnen. Eine solche Verdünnung kann oftmals auch eine Nachflockung im Schlamm und somit eine Verbesserung des Eindickungsverhaltens bewirken.
Dieses Eindickungsverhalten kann man in manchen Fällen noch weiter verbessern durch Zusatz von Chemikalien, beispielsweise von Kalk, Eisensul fat, Aluminiumsulfat o. dgl.
Der leichtere, aus der mittleren Zone des Eindik- kers kommende Schlammanteil wird durch Zentrifu gieren, z. B. in kontinuierlich arbeitenden Zentrifugen, entwässert. Der dabei anfallende Zentrifugenüberlauf kann anschliessend filtriert werden, beispielsweise auf Vakuumdrehfiltern. Diese Filter kann man auch dazu benutzen, um den schweren Schlammanteil weiter zu entwässern, falls dieses noch erforderlich ist. Man kann auch den schweren Schlammanteil mit dem Zen trifugenüberlauf mischen und dann durch Filtrieren entwässern.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs- gemässen Verfahrens besteht aus einem Rundeindik- ker und aus einer nachgeschalteten Zentrifuge. Der Rundeindicker ist mit einem umlaufenden Boden räumer und mit einem Stabrührer ausgerüstet.
Die zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens we sentlichen Teile dieses Eindickers sind ein zentraler Schlammzulauf über einem Abschirmblech, eine unter dem Abschirmblech mündende Schlammentnahme- einrichtung für den leichteren Schlamm und eine Ein richtung zur Entnahme des schwereren Schlamms aus einer Vertiefung am Beckenboden.
Das Abschirm- blech überdeckt 20 bis 80% des Eindickerquerschnit- tes. Die Entnahmeeinrichtung für den leichteren Schlamm mündet unter dem Abschirmblech und etwa 30 bis 150 cm über dem Beckenboden. Der Stabrührer kann aus mehreren Rührstäben bestehen.
In der Abbildung ist eine Vorrichtung zur Aus führung des erfindungsgemässen Verfahrens beispiels weise und schematisch dargestellt.
In dem Rundbecken 1 mit dem Beckenboden 2 und der Vertiefung im Beckenboden 3 befinden sich am oberen äusseren Rand die Sammelrinne für den überlauf 4 und zentral angeordnet das Verteilerrohr für den Schlammzulauf 5. Inmitten des Beckens hängt die senkrechte Achse 6, die mit einem Antrieb ver sehen ist. An dieser Achse hängt das Abschirmblech 7 und weiter unten die beiden Arme B. An diesen Ar men sind die Rührstäbe 9 und die Bodenräumschilde 10 befestigt.
Das Schlammgemisch kommt durch Rohr leitung 11 in den Zulaufverteiler 5, strömt dann, ab gelenkt durch das Abschirmblech 7, nach aussen. Die Schlämme gelangen nach unten.
Das Wasser steigt zur Oberfläche auf und wird von dort durch die Öffnungen 12 im Beckenmantel 1 in die überlaufsammelrinne 4 geleitet. Der leichtere Schlamm wird durch die Mündung 13 des Entnahme rohres 14 abgesaugt und der schwerere Schlamm wird über Rohrleitung 15 aus der Vertiefung 3 im Becken boden 2 entnommen.
<I>Beispiel 1</I> Faulschlamm aus einer städtichen Kläranlage mit einem Feststoffgehalt von 10 Gew% wurde in dem erfindungsgemässen Eindicker bei einer mittleren Aufenthaltsdauer von 3 Stunden unter stetigem Rüh ren behandelt.
Dabei stellte sich der Feststoffgehalt in unmittelbarer Bodennähe des Eindickers auf 18 Gew%, in der Mitte des Eindickers auf 11 Gew% und nahe der Oberfläche der Schlammschicht auf 8 Gew% ein. Über der Schlammschicht befand sich nur eine sehr kleine feststoffarme Wassermenge, deren gesonderte Entnahme keine Vorteile versprach. Die feststoffreiche, am Boden befindliche Schicht brauchte bei der angegebenen Zusammensetzung keine maschi nelle Nachentwässerung mehr.
Der Schlamm aus der Mitte des Eindickers konnte auf einer kontinuierlich arbeitenden Dekantierzentrifuge leicht bis auf 45 Gew% Feststoffgehalt entwässert werden, da sich in diesem Schlamm keine groben, körnigen Feststoffe mehr befanden, die die Entwässerungsmaschine hätten schädigen können.
<I>Beispiel 2</I> Bei einem Gemisch aus Frischschlamm und Faul schlamm mit einem Feststoffgehalt von 10% konnte allein durch Rühren keine wesentliche Anreicherung an Feststoffen in der Nähe des Eindicker-Bodens fest gestellt werden. Der Schlamm war verhältnismässig zäh, so dass die vorgegebene Zeit von 3 bis 6 Stunden für die Anreicherung der körnigen Feststoffe am Bo den des Eindickers nicht ausreichte.
Nachdem dieser Schlamm vor seiner Behandlung im Eindicker mit Wasser im Verhältnis 1 : 1 verdünnt worden war, wurde trotz dieser Verdünnung und des demzufolge herabgesetzten mittleren Feststoffgehaltes des Schlam mes auf ca. 5 Gew% am Boden des Eindickers ein Feststoffgehalt von 21 Gew% und im unteren Drittel ein solcher von 12 Gew% festgestellt.
Etwa die untere Hälfte des Eindickers war bei zweistündiger mittlerer Aufenthaltszeit mit Schlamm und die obere Hälfte mit Wasser, das noch einen Feststoffgehalt von 0,1 bis 0,2 Gew% enthielt, gefüllt. Dieses Wasser konnte in den mechanischen Teil der Kläranlage zurück geleitet werden. Der Schwerschlamm vom Eindicker boden konnte unmittelbar verbrannt werden. Der Schlamm aus der mittleren Eindickerzone wurde durch Zentrifugieren auf 42 Gew% Feststoffgehalt gebracht und zusammen mit dem Schwerschlamm verbrannt.
Method and device for dewatering fresh and / or. or digested sludge from sewage treatment plants The fresh or digested sludge that occurs in municipal or industrial sewage treatment plants is dewatered and then disposed of by incineration or in another way. For the previous way of working, in which the sludge was naturally drained in dry beds, there is usually no space for such dry beds today.
In newer systems, therefore, such sludges are dehydrated by centrifugation and / or filtration and then usually incinerated. In order to relieve these centrifuges and / or filters as much as possible, the fresh or digested sludge is thickened as far as possible in settling tanks, the thickened sludge being removed from the bottom of the container in order to then feed it to the dewatering machines or facilities, while the supernatant, low-solids water is discharged from the surface into the mechanical primary treatment of the sewage treatment plant or into the secondary treatment or directly into the receiving water.
This method of operation has the disadvantage that the fresh or digested sludge contained specifically fish heavy solid particles, eg. B. sand or other granular, easily settling substances that unnecessarily burden the downstream centrifuges or filters and also cause difficulties there due to mechanical wear of the moving parts. The content of heavy granular matter in the sludge can be reduced by enlarging and improving the sand traps in front of the sewage treatment plant. You can also make the centrifuges more wear-resistant, e.g.
B. by using harder steels or by welding hard metal linings onto the centrifuge parts that are at risk of wear. This measure improves the service life and operational safety of the centrifuges noticeably, but not to the extent that the use of centrifuges for dewatering large amounts of sludge can be considered economically viable.
The present invention relates to a method for dewatering fresh and / or digested sludge from sewage treatment plants by thickening and then centrifuging, wherein the sludge is continuously fed to a thickener below a clarification zone and the overflow is and is derived from the surface of the clarification zone characterized in that the sludge is continuously stirred into a heavy sludge fraction containing sand, which is discharged from a sump in the thickener bottom, and into a lighter, largely thickened sludge fraction, which is discharged to the outside at a medium height of the sludge chamber and dewatered further by centrifugation is dismantled.
Fresh or digested sludge or a mixture of both is continuously fed to the thickener. The raw sludge is introduced below a clarification zone. In the thickener, the sludge is constantly stirred, which breaks the raw sludge into a heavy sludge fraction and a lighter sludge fraction. The water rises to the top and is diverted from the surface of the clarification zone. The heavy sludge fraction, which also contains the sand, is discharged to the outside from a sump in the thickener soil. The lighter sludge fraction is largely thickened and is discharged to the outside at a middle level of the sludge space.
The diverted lighter sludge fraction is further dewatered by centrifugation.
In order to accelerate the settling of the sand and any other granular, heavy solids and thus to facilitate the formation of a concentrated heavy sludge on the thickener bottom, the sludge can be diluted with water or with low-solids thin sludge before it is introduced into the one. Such a dilution can often lead to re-flocculation in the sludge and thus an improvement in the thickening behavior.
In some cases, this thickening behavior can be further improved by adding chemicals, for example lime, iron sulfate, aluminum sulfate, or the like.
The lighter portion of sludge coming from the middle zone of the thickener is centrifuged, e.g. B. in continuously operating centrifuges, dewatered. The resulting centrifuge overflow can then be filtered, for example on rotary vacuum filters. These filters can also be used to further dewater the heavy sludge fraction, if this is still necessary. You can also mix the heavy sludge with the centrifuge overflow and then drain it by filtration.
The device for carrying out the method according to the invention consists of a round indicator and a downstream centrifuge. The round thickener is equipped with a circumferential bottom clearer and a rod stirrer.
The essential parts of this thickener to carry out the process according to the invention are a central sludge inlet above a shielding plate, a sludge removal device opening under the shielding plate for the lighter sludge and a device for removing the heavier sludge from a depression in the pool floor.
The shielding plate covers 20 to 80% of the thickener cross-section. The removal device for the lighter sludge opens under the shielding plate and about 30 to 150 cm above the pool floor. The rod stirrer can consist of several stirring rods.
The figure shows a device for executing the method according to the invention, for example and schematically.
In the round basin 1 with the basin floor 2 and the recess in the basin floor 3, the collecting channel for the overflow 4 and centrally arranged the distributor pipe for the sludge inlet 5 are located on the upper outer edge. In the middle of the basin hangs the vertical axis 6, which is connected to a drive see is. On this axis, the shielding plate 7 and further down the two arms B. On these Ar men the stirring rods 9 and the Bodenräumschilde 10 are attached.
The sludge mixture comes through pipe 11 in the feed distributor 5, then flows, directed from the shielding plate 7, to the outside. The sludge goes down.
The water rises to the surface and is passed from there through the openings 12 in the basin shell 1 into the overflow collecting channel 4. The lighter sludge is sucked through the mouth 13 of the removal tube 14 and the heavier sludge is removed from the well 3 in the basin bottom 2 via pipe 15.
<I> Example 1 </I> Digested sludge from a municipal sewage treatment plant with a solids content of 10% by weight was treated in the thickener according to the invention for an average residence time of 3 hours with constant stirring.
The solids content in the immediate vicinity of the bottom of the thickener was 18% by weight, in the middle of the thickener to 11% by weight and near the surface of the sludge layer to 8% by weight. There was only a very small amount of water with little solids above the layer of sludge, the separate removal of which did not promise any advantages. With the specified composition, the high-solids layer on the bottom no longer needed any mechanical subsequent drainage.
The sludge from the middle of the thickener could easily be dewatered on a continuously operating decanter centrifuge to a solids content of 45% by weight, since this sludge no longer contained any coarse, granular solids that could have damaged the dewatering machine.
<I> Example 2 </I> In the case of a mixture of fresh sludge and digested sludge with a solids content of 10%, no significant accumulation of solids in the vicinity of the thickener bottom could be determined by stirring alone. The sludge was relatively tough, so that the specified time of 3 to 6 hours for the granular solids to accumulate on the bottom of the thickener was insufficient.
After this sludge had been diluted with water in a ratio of 1: 1 before its treatment in the thickener, despite this dilution and the consequently reduced mean solids content of the sludge to approx. 5% by weight, a solids content of 21% by weight and in the lower third was found to be 12% by weight.
Approximately the lower half of the thickener was filled with sludge and the upper half with water which still contained a solids content of 0.1 to 0.2% by weight after an average residence time of two hours. This water could be fed back into the mechanical part of the sewage treatment plant. The heavy sludge from the thickener soil could be burned immediately. The sludge from the middle thickener zone was brought to a solids content of 42% by weight by centrifugation and burned together with the heavy sludge.