Vorrichtung zum Entwässern von Klärschlamm und Verfahren zum Betrieb dieser Vorrichtung
Da der in Kläranlagen mit einem Wassergehalt von 90 bis 97% anfallende, ausgefaulte Klärschlamm ohne Zugabe von Flockungsmitteln weder in zufriedenstellender Weise filtriert, noch abgepresst werden kann, wird er meistens in sogenannte Klärbecken abgelassen. Dort entsteht aus dem Schlamm im Laufe der Zeit eine pastenartige Masse; auch aus dieser ist die Entfernung des Wassers auf natürlichem Wege kaum, sondern nur durch Einwirkung von Wärme bzw. durch künstliche Trocknung möglich.
Das dem Schlamm anhaftende Wasser darf nicht in das Grundwasser gelangen, und deshalb sind die Klärbecken entsprechend ausgekleidet und abgedichtet. Wasser kann daraus also nicht entweichen, sondern nur teilweise. evtl. bei Sonnenbestrahlung verdunsten. Die verdunstete Menge ist aber nur gering, sie wird oft durch die normalen Niederschläge übertroffen und damit mehr als ausgeglichen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Entwässern von Klärschlamm, bestehend aus a) wenigstens einem festen oder sackartigen Behälter aus Kunststoff mit perforiertem Boden, b) einer den Boden des festen bzw. sackartigen Behälters abdeckenden, seitlich verschiebbaren Bespannung aus einem durchlässigen Gewebe, die durch eine Halte- und Spannvorrichtung, die ein Ab- und Aufrollen ermöglicht, in Spannung gehalten wird, c) einer Abspritz-Vorrichtung zur Reinigung der Bespannung, d) einem Behälter zum Auffangen des aus dem perforierten Boden des festen bzw. sackartigen Behälters austretenden Wassers, e) einer Vorrichtung zum Ab transport der im festen bzw. sackartigen Behälter verbliebenen wässrigen Phase.
Aus Gründen der Vereinfachung ist in der hier angegebenen Beschreibung und Zeichnung nur ein einzi ger Kunststoffbehälter geschildert worden. Es ist jedoch selbstverständlich, dass man je nach der Menge des zu behandelnden Klärschlamms eine mehr oder weniger grosse Zahl an Kunststoffbehältern verwenden kann. Ihre Zahl ist zweckmässig so bemessen, dass ein Dauerbetrieb der Gesamtanlage möglich wird; dabei ist in erster Linie die gegebenenfalls zum Absetzen des Schlamms benötigte Zeit zu berücksichtigen.
Anstelle starrwandiger Behälter lassen sich auch solche in Form eines Sackes verwenden, die einen sogenannten Kreuzboden, d.h. einen in Kreuzform zusammengefügten Boden, besitzen.
Nach einer besonderen Ausführungsform sind die Kunststoffbehälter mit Trage- oder Aufhänge-Vorrichtungen versehen. Bei starrwandigen Behältern können das z.B. zwei einander gegenüberliegende Aussparungen in den Wänden sein, bei der sackartigen Form der Behälter beispielsweise angeschweisst Tragbänder. Mittels dieser Vorrichtungen können die Behälter in Gerüsten aufgehängt werden, in denen die gewünschte Zahl Einzelbehälter zusammengefasst ist.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung erläutert.
In der Zeichnung stellt Fig. 1 einen Querschnitt durch die beanspruchte Vorrichtung dar. Dabei bedeutet
1 den Behälter für die Aufnahme des frischen Klär schlammes.
2 den perforierten Boden dieses Behälters,
3 und 3' sind Rollen, auf die das feinmaschige Filter gewebe aus synthetischen Fasern aufgewickelt ist und
4 das feinmaschige Filtergewebe selbst,
5 ist die Spritzdüse. mit der Wasser auf das Gewebe gespritzt wird, um dieses zu reinigen,
6 ist der Sammelbehälter zur Aufnahme des abfliessen den Wassers,
7 ist der im Behälter 1 sich nach einiger Zeit bildende
Sumpf und
8 die sich darüber ausbildende wässrige Phase des Klär schlammes, während
9 die Sau- oder Hebervorrichtung darstellt, die die wässrige Phase in den Sammelbehälter 6 leitet, 10 stellt ein Saugzellenfilter dar, in das i,eeebenenfalls der Sumpf 7 direkt geleitet werden kann, und 11 ein schalenförmiges Becken anstelle des Sammelbe hälters 6, das in seiner Form dem Saugzellenfilter an gepasst ist.
Die Fig. 7 und 3 der Zeichnung zeigen zwei mögliche Anordnungen der Spritzdüse 5, die ihren Wasserstrahl gegen die Unterscitc des über die Umlenkrollen 12 laufenden Filtergewebes richtet. In Fig. 7 ist der Wasserstrahl von dem Behälter I weggerichtet, in Fig. 3 in umgekehrter Richtung, um ZU zeigen, dass die Anordnung der Spritzdüsen 5 den verschiedenen Erfordernissen angepasst werden kann.
Diese erfindungsgemässe Vorrichtung arbeitet wie folgt: a) In einen festen oder sackartigen Behälter 1 aus Kunststoff, z. B. Polyäthylen, Polypropylen, Polycaprolactam oder ähnliches, mit perforiertem Boden 2 wird Klärschlamm eingefüllt. Unter dem Druck des eigenen Gewichts des Schlamms läuft ein Teil des darin enthaltenen Wassers durch den perforierten Boden ab, wobei es b) auch eine den Boden des Behälters abdeckende.
feinmaschige Bespannung 4 aus einem durchlässigen Gewebe passiert, das vorzugsweise aus synthetischen Fasern, z.B. aus Polyamiden, Polyacrylaten. Polyäthylenterephthalaten und ähnlichem besteht, und die Bespannung durch eine Halte- und Spannvorrichtung. die ein Ab- und Aufrollen ermöglicht, in Spannung gehalten wird. Dieses Siebgewebe kann z.B. von der Rolle 3 auf die Rolle 3' kontinuierlich oder diskontinuierlich in einer solchen Weise abgewickelt werden, dass der unter dem Boden des Behälters 1 befindliche Teil praktisch immer soweit frei von Schlammteilchen ist, dass die Maschen der Bespannung 4 nicht verstopft sind. Zweckmässig sind die Maschen der Bespannung 4 feiner als die Perforation des Behälters 1.
c) Vor dem Auflaufen auf die Rolle 3', aber auch auf der Rolle selbst kann die Bespannung 4 mit Hilfe der Abspritz-Vorrichtung 5 mit Wasser durchgespült und/oder abgespritzt und so von Schlammteilchen befreit werden. Ist die Bespannung nahezu vollständig auf die Rolle 3' aufgelaufen und die Rolle 3 dementsprechend leer, lässt man die Bespannung von Rolle 3' auf Rolle 3, also in umgekehrter Richtung laufen, wobei es dann zweckmässig ist, auch bei der Rolle 3 eine gleiche Spritzvorrichtung wie 5 anzubringen. Es ist aber auch möglich. die auf die Rolle 3' aufgelaufene Bespannung.
die ja durch die Abspritzvorrichtung 5 sauber gehalten wird, wieder ganz auf die Rolle 3 laufen zu lassen und sie dann nach und nach wieder, wie beschrieben. auf die Rolle 3' zurückzuführen.
Die Abspritzvorrichtung kann in mannigfacher Weise angeordnet sein, z.B. in der in den Fig. 1 bis 3 angegebenen Weise. Die Anordnung gemäss Fig. 2 oder Fig. 3. in denen 12 Rollen darstellen, hat den Vorteil, dass die auf der Bespannung befindlichen Schlammteilchen von unten aus den Maschen herausgedrückt werden, so dass eine wirksame Rcinigung erzielt wird. Die Anordnung der Spritzdüsen gemäss Fig. 3 hat den Vorteil, dass die mit der Abspritzflüssigkeit an der Bespannung ablaufenden Feststoffteilchen mit den bereits abgespritzten Teilen der Bespannung in Berührung kommen. Dabei kann eine zusätzliche Abspritzung zwischen den beiden äusseren Rollen 12 erfolgen.
d) Das durch den perforierten Boden 2 des Behälters 1 und durch die Bespannung 4 ablaufende Wasser gelangt in den Behälter 6. Dieser kann als Wanne oder als Kanal ausgebildet sein, je nachdem, ob das Wasser zunächst gesammelt oder sogleich abgeführt, z.B. einem Vorfluter zugeführt werden soll. Das im Behälter 6 gesammelte Wasser ist beispielsweise als Gicsswasscr geeignet.
e) Der im Behälter 1 verbleibende restliche Schlamm teilt sich nach einiger Zeit in zwei Schichten: Unten bildet sich ein sogenannter Sumpf 7 aus, den man zweckmässig bis zur Erreichung einer annähcrnd festen Konsistenz im Behälter 1 belässt. Darüber stcht eine relativ klare wässrige Phase 8, die man mittels einer geeigneten Vorrichtung, z.B. der Heber- oder Saugvorrichtung 9 abführt, z.B. in den Behälter 6 transportiert.
Das hier vereinigte Wasser kann, wie unter d) erwähnt, im Behälter 6 selbst oder in einem anderen geeigneten Vorratsgefäss, beispielsweise einer Zisterne. gesammelt oder einem Vorfluter zugeführt werden.
Es ist auch möglich, den Sumpf 7, ohne dass er sich absetzt, einem Saugzellen- oder sonstigen geeigneten Filter 10 zuzuführen, bis er so fest ist, dass er abgegraben werden kann. Die so gewonnenen Rückstände könnten entweder unmittelbar als Bodenverbesserungsmittel dienen oder mit Müll, der vorzugsweise homogenisiert ist, kompostiert oder evtl. gemeinsam mit diesem verbrannt werden. Ebenso ist es auch möglich, die Rückstände mit anorganischen Pflanzennährstoffen und/oder deren Aus gangsstoffen. z.B. Rohphosphaten, zu vermischen und dieses Gemisch mit Schwefel-. Phosphor- oder Salpetersäure ganz oder teilweise aufzuschliessen, wobei man wertvolle Düngemittel mit variablen Gehalten an organischer Substanz erhält.
Durch die Reaktionswärme des Aufschlusses verdampft Feuchtigkeit, so dass trockene Produkte anfallen, die granuliert werden können.
In der Vorrichtung gemäss Erfindung kann sowohl frischer wie auch ausgefaulter Abwasserschlamm beliebiger Herkunft verarbcitet werden, wobei in erster Linie an städtische Abwasser zu denken ist. Es ist auch möglich.
Schlämme zu verarbeiten, die vor dem Einbringen in die Behälter 1 mit Flockungsmitteln, wie Kalk oder Rohphosphat oder Eisen- oder Aliminiumsulfat versetzt worden sind; durch solche Flockungsmittel lässt sich die Absetzzeit in den Behältern 1 verringern.
Eine verbesserte bzw. beschlcunigte Abtrennung des Wassers von dem Feststoff kann in einfacher Weise dadurch erreicht werden, dass man durch Einleiten eines Gases, vorzugsweise Luft, z.B. durch ein von oben in den Schlamm eintauchendes Rohr, in diesem eine Turbulenz bzw. ständige Umwälzung erzeugt. Dadurch können sich die Feststoffteilchen nicht zwischen den Maschen des Gewebes festsetzen und das anhaftende. nicht gebundenc Wasser kann ständig weiter ungehindert aus dem Behälter frei abfliessen.
Wo keine Pressluft vorhanden ist, genügt es auch.
mittels eines eintauchenden Rührers oder einer anderen geeigneten Vorrichtung eine Turbulenz oder einen Rühreffekt zu bewirken. um die Feststoffteilchen in der Schwebe zu halten und vor dem Absinken zu bcwao ren.
Im Vergleich zu den bisher üblichen Klärbecken besitzt die Vorrichtung gemäss Erfindung vor allem den Vorteil, dass ein wesentlich grösserer Teil des dem Schlamm anhaftenden Wassers ohne jeden bzw. ohne wesentlichen Energieverbrauch entfernt wird. Die Vorrichtung ist einfach zu bedienen und zu warten, benötigt erheblich weniger Raum als ein Klärbecken und ermög- licht einen relativ raschen Durchsatz auch grösserer Schlammcngen.
Beispiel
Man bringt einen mit 15 Gewichtsprozent Kalk und 7,5 Gewichtsprozent Eisensulfat geflockten Klärschlamm mit 93% Wassergehalt in ein 100 Liter fassendes zylindrisches Gefäss aus Polyäthylen, Polypropylen, Polycaprolactam oder dergleichen 1 mit einer Wandstärke von 5 mm. Der Boden dieses Gefässes ist mit 3 mm grossen Löchern 2 perforiert und mit engmaschigem Gewebe, vorzugsweise aus synthetischen Fasern, wie Polyamiden, Polyacrylaten, Polyäthylenterephthalat oder dergleichen, mit 100 Maschen/cm2 4 belegt. Dieses Gewebe kann durch Drehcn in beiden Richtungen zwischen den Rollen 3 und 3' in seiner Lage verändert 4 und durch eine gecignete Vorrichtung 5 mit Wasser abgespritzt werden.
Durch den perforierten Boden tropft das Wasser in eine darunter gelegene Wanne 6, wo es gesammelt wird. Nach mehreren Tagen Absitzen entsteht in dem Kunststoff gefäss 1 am Boden ein Sumpf 7 und darüber eine leicht gefärbte, jedoch weitgehend klare Flüssigkeit 8, deren Menge etwa 70% des aufgegebenen Schlamms und deren Gehalt an organischer Substanz etwa 1% beträgt. Diese Flüssigkeit wird mittels Saugrohr 9 abgehebert und der Wanne 6 zugeführt.
Den Sumpf lässt man noch einige Tage weiter im Gefäss 1 absitzen bis cr stichfest ist, d.h. abgegraben werden kann. Danach bringt man ihn auf ein Saugzellenfilter 10.
Die mit dem Saugzellenfilter anfallenden Rückstände 11 haben jetzt nur noch einen Wassergehalt von 30 bis 35% und können in dieser Form als Bodenverbesserungsmittel verwandt oder durch Zugabe von anorganischen Nährstoffen zu einem Düngemittel, gegebenenfalls auch unter Zusatz von Schädlingsbekämpfungsmitteln, weiterverarbeitet werden.
Device for dewatering sewage sludge and method for operating this device
Since the digested sewage sludge that occurs in sewage treatment plants with a water content of 90 to 97% can neither be satisfactorily filtered nor pressed without the addition of flocculants, it is usually drained into so-called clarifiers. There, over time, the sludge turns into a paste-like mass; The water can hardly be removed naturally from this either, but only through the action of heat or artificial drying.
The water adhering to the sludge must not get into the groundwater, which is why the clarifiers are lined and sealed accordingly. So water cannot escape from it, only partially. possibly evaporate in sunlight. The amount evaporated is only small, however, it is often exceeded by normal precipitation and thus more than compensated for.
The present invention relates to a device for dewatering sewage sludge, consisting of a) at least one solid or sack-like container made of plastic with a perforated bottom, b) a laterally displaceable covering made of a permeable fabric which covers the bottom of the solid or sack-like container is kept in tension by a holding and tensioning device that allows unrolling and rolling up, c) a spray device for cleaning the covering, d) a container to catch the water emerging from the perforated bottom of the solid or bag-like container , e) a device for transporting the aqueous phase remaining in the solid or bag-like container.
For the sake of simplicity, only a single plastic container has been described in the description and drawing given here. However, it goes without saying that, depending on the amount of sewage sludge to be treated, a greater or lesser number of plastic containers can be used. Their number is expediently dimensioned so that continuous operation of the entire system is possible; The time that may be required for the sludge to settle must primarily be taken into account.
Instead of rigid-walled containers, those in the form of a sack can also be used which have a so-called cross bottom, i.e. have a bottom joined together in a cross shape.
According to a particular embodiment, the plastic containers are provided with carrying or hanging devices. In the case of rigid-walled containers this can e.g. two opposing recesses in the walls, in the case of the bag-like shape of the container, for example, support straps are welded on. By means of these devices, the containers can be hung in scaffolding in which the desired number of individual containers is combined.
An exemplary embodiment of the device according to the invention is explained below.
In the drawing, FIG. 1 shows a cross section through the claimed device
1 the container for receiving the fresh sewage sludge.
2 the perforated bottom of this container,
3 and 3 'are rollers on which the fine-mesh filter fabric made of synthetic fibers is wound and
4 the fine-mesh filter fabric itself,
5 is the spray nozzle. with which water is splashed on the tissue to clean it,
6 is the collecting container for receiving the draining water,
7 is that which forms in the container 1 after a while
Swamp and
8 the aqueous phase of the sewage sludge that forms over it, while
9 represents the suction or siphon device that guides the aqueous phase into the collecting container 6, 10 represents a suction cell filter into which the sump 7 can also be fed directly, and 11 a bowl-shaped basin instead of the collecting container 6, which is in its shape is adapted to the suction cell filter.
7 and 3 of the drawing show two possible arrangements of the spray nozzle 5, which directs its water jet against the lower part of the filter fabric running over the deflection rollers 12. In Fig. 7 the water jet is directed away from the container I, in Fig. 3 in the opposite direction, in order to show that the arrangement of the spray nozzles 5 can be adapted to the various requirements.
This inventive device works as follows: a) In a solid or sack-like container 1 made of plastic, for. B. polyethylene, polypropylene, polycaprolactam or the like, with a perforated bottom 2 sewage sludge is filled. Under the pressure of the sludge's own weight, part of the water contained therein drains through the perforated bottom, b) also covering the bottom of the container.
fine-mesh covering 4 made of a permeable fabric, which is preferably made of synthetic fibers, e.g. made of polyamides, polyacrylates. There is polyethylene terephthalate and the like, and the covering by a holding and clamping device. which allows unrolling and rolling up, is kept in tension. This screen fabric can e.g. are unwound continuously or discontinuously from the roll 3 to the roll 3 'in such a way that the part located under the bottom of the container 1 is practically always free of sludge particles to the extent that the meshes of the covering 4 are not clogged. The meshes of the covering 4 are expediently finer than the perforation of the container 1.
c) Before running onto the roll 3 ', but also on the roll itself, the covering 4 can be rinsed through with water and / or sprayed off with the aid of the spray device 5 and thus freed of sludge particles. If the covering has almost completely run onto the roll 3 'and the roll 3 is accordingly empty, the covering is allowed to run from roll 3' to roll 3, i.e. in the opposite direction, whereby it is then expedient to use the same spraying device for roll 3 to apply as in 5. But it is also possible. the covering that has accumulated on the roll 3 '.
which is kept clean by the spraying device 5, to run all the way back onto the roller 3 and then gradually again, as described. attributed to the role 3 '.
The spray device can be arranged in a variety of ways, e.g. in the manner indicated in FIGS. The arrangement according to FIG. 2 or FIG. 3, in which 12 represent rollers, has the advantage that the sludge particles on the covering are pressed out of the mesh from below, so that effective cleaning is achieved. The arrangement of the spray nozzles according to FIG. 3 has the advantage that the solid particles running off the clothing with the spray liquid come into contact with the parts of the clothing that have already been sprayed off. An additional spray can take place between the two outer rollers 12.
d) The water running off through the perforated bottom 2 of the container 1 and through the covering 4 enters the container 6. This can be designed as a trough or a channel, depending on whether the water is first collected or drained away, e.g. is to be fed to a receiving water. The water collected in the container 6 is suitable, for example, as Gicsswasscr.
e) The remaining sludge in the container 1 divides after some time into two layers: a so-called sump 7 is formed at the bottom, which is expediently left in the container 1 until an almost solid consistency is reached. Above this is a relatively clear aqueous phase 8 which can be obtained by means of a suitable device, e.g. the lifting or suction device 9 discharges, e.g. transported into the container 6.
The water combined here can, as mentioned under d), in the container 6 itself or in another suitable storage vessel, for example a cistern. collected or fed to a receiving water.
It is also possible to feed the sump 7, without it settling, to a suction cell or other suitable filter 10 until it is so solid that it can be dug up. The residues obtained in this way could either be used directly as soil improvers or composted with garbage, which is preferably homogenized, or possibly burned together with this. It is also possible to base the residues with inorganic plant nutrients and / or their starting materials. e.g. Rock phosphates, mix and this mixture with sulfur. To break down phosphoric or nitric acid in whole or in part, whereby valuable fertilizers with variable contents of organic matter are obtained.
The heat of reaction of the digestion evaporates moisture, so that dry products are produced that can be granulated.
In the device according to the invention, both fresh and digested sewage sludge of any origin can be processed, whereby urban sewage is primarily to be considered. It is also possible.
To process sludge that has been mixed with flocculants such as lime or rock phosphate or iron or aluminum sulfate before being introduced into the container 1; The settling time in the containers 1 can be reduced by such flocculants.
An improved or accelerated separation of the water from the solid can be achieved in a simple manner by introducing a gas, preferably air, e.g. by a pipe dipping into the sludge from above, creating turbulence or constant circulation in it. As a result, the solid particles cannot get stuck between the meshes of the fabric and the adherent. unbound water can continue to flow freely from the container without hindrance.
Where there is no compressed air, it is sufficient.
to cause turbulence or a stirring effect by means of a submerged stirrer or other suitable device. to keep the solid particles in suspension and to prevent them from sinking.
In comparison to the clarification basins customary up to now, the device according to the invention has the main advantage that a much larger part of the water adhering to the sludge is removed without any or without any significant energy consumption. The device is easy to operate and maintain, requires considerably less space than a clarifier and enables a relatively rapid throughput of even larger quantities of sludge.
example
A sewage sludge flocculated with 15 percent by weight of lime and 7.5 percent by weight of iron sulfate and with 93% water content is placed in a 100 liter cylindrical vessel made of polyethylene, polypropylene, polycaprolactam or the like 1 with a wall thickness of 5 mm. The bottom of this vessel is perforated with 3 mm holes 2 and covered with a close-meshed fabric, preferably made of synthetic fibers such as polyamides, polyacrylates, polyethylene terephthalate or the like, with 100 meshes / cm2 4. This fabric can be changed in position 4 by turning in both directions between the rollers 3 and 3 'and can be sprayed with water by a suitable device 5.
The water drips through the perforated bottom into a trough 6 below, where it is collected. After several days of settling in the plastic vessel 1, a sump 7 and above it a slightly colored, but largely clear liquid 8, the amount of which is about 70% of the sludge and the content of organic matter is about 1%. This liquid is siphoned off by means of a suction pipe 9 and fed to the tub 6.
The sump is left to settle in vessel 1 for a few more days until cr is solid, i.e. can be excavated. Then it is placed on a suction cell filter 10.
The residues 11 resulting from the suction cell filter now only have a water content of 30 to 35% and can be used in this form as a soil improver or further processed by adding inorganic nutrients to a fertilizer, possibly with the addition of pesticides.