CH616395A5 - Process for treating wet sludge from a sewage treatment plant and device for carrying out the process - Google Patents
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Description
10 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Aufbereitung von aus einer Kläranlage anfallendem Nassschlamm sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. The invention relates to a process for the continuous treatment of wet sludge from a sewage treatment plant and to a device for carrying out the process.
Es ist bekannt, aus Kläranlagen anfallenden Schlamm in ig gasdichten Mischbehältern unter Druck einer Nasskompostie-rung auszusetzen. Dieses Verfahren erfordert eine in Konstruktion, Betrieb und Unterhalt relativ komplizierte und teure Vorrichtung. Die unter Druck stehenden Behälter dieser Vorrichtung erweisen sich im Betrieb ferner als sehr gefahr-2o lieh. Ausserdem ist der zur Nasskompostierung erforderliche Energieaufwand bei dieser Vorrichtung ausserordentlich hoch und es sind sehr grosse Behälter erforderlich, da sehr lange Belüftungszeiten benötigt werden. It is known to expose sludge from sewage treatment plants in ig gas-tight mixing containers under pressure to wet composting. This method requires a device which is relatively complicated and expensive to construct, operate and maintain. The pressurized containers of this device also prove to be very dangerous in operation. In addition, the energy required for wet composting is extremely high in this device and very large containers are required, since very long ventilation times are required.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines 25 Verfahrens, welches die vorangehend angeführten Nachteile nicht aufweist, d.h., mit dem es möglich ist, in kürzerer Zeit und mit bedeutend weniger Energie- und Investitionsaufwand als bei allen bisher bekanntgewordenen Verfahren einen pasteurisierten Schlamm zu erzielen. The purpose of the present invention is to provide a process which does not have the disadvantages mentioned above, i.e. with which it is possible to achieve a pasteurized sludge in a shorter time and with significantly less energy and investment expenditure than with all previously known processes.
3o Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man den Nassschlamm mit einem Trockensubstanzgehalt von 3 bis 25% mit Hilfe einer Wärmeaustauschereinheit um mindestens 10°C auf mindestens 25°C erwärmt, darauf den derart erwärmten Nassschlamm entwässert und 35 mit einem Trockensubstanzgehalt von 10 bis 28% in einer solchen Menge in einen wärmeisolierten Nassschlammbelüftungsbehälter leitet und in demselben den Schlamm mit einem sauerstoffhaltigen Gas oder reinem Sauerstoff derart belüftet, dass im Schlamm mit Hilfe der während des biologischen, 40 thermophilen Umwandlungsprozesses entstehenden Wärme Temperaturen von 64 bis 72°C erreicht werden und dass man darauf den im Nassschlammbelüftungsbehälter pasteurisierten, warmen Schlamm zur Wärmeübertragung auf den frisch zugeführten, durch die Wärmeaustauschereinheit fliessenden 45 Nassschlamm ohne direktem Kontakt mit letzterem durch die Wärmeaustauschereinheit fliessen lässt. 3o The method according to the invention is characterized in that the wet sludge with a dry substance content of 3 to 25% is heated with the aid of a heat exchanger unit by at least 10 ° C to at least 25 ° C, then the wet sludge heated in this way is dewatered and 35 with a dry substance content of 10 to 28% in such an amount leads into a heat-insulated wet sludge aeration tank and in the same ventilates the sludge with an oxygen-containing gas or pure oxygen in such a way that temperatures of 64 to 72 ° C are reached in the sludge with the help of the heat generated during the biological, 40 thermophilic conversion process and that the warm sludge pasteurized in the wet sludge aeration tank is then allowed to flow through the heat exchanger unit to the freshly supplied wet sludge flowing through the heat exchanger unit without direct contact with the latter.
Es ist zweckmässig, wenn man den Schlamm vor seiner Einleitung in den Nassschlammbelüftungsbehälter, vorzugsweise vor dem Durchströmen der Wärme austauschereinheit so auf einen Trockensubstanzgehalt von 15 bis 28% entwässert. It is expedient if the sludge is dewatered to a dry matter content of 15 to 28% before it is introduced into the wet sludge aeration tank, preferably before flowing through the heat exchanger unit.
Für verschiedene Verwendungszwecke ist es vorteilhaft, wenn man den aus dem Nassschlammbelüftungsbehälter abgezogenen und anschliessend durch die Wärmeaustauschereinheit geleiteten erwärmten, pasteurisierten Nassschlamm 55 nach seinem Austritt aus der letzteren vorzugsweise in noch warmem Zustand, vorzugsweise mit einer Temperatur von mindestens 35°C auf einen Trockensubstanzgehalt von mindestens 35%, vorzugsweise auf einen Trockensubstanzgehalt im Bereich von 40 bis 55%, entwässert. Dabei ist es zweckmäs-60 sig, wenn man den Nassschlamm vor seiner Einleitung in den Nassschlammbelüftungsbehälter mittels einer Entwässerungsvorrichtung auf einen Trockensubstanzgehalt von mindestens 15%, vorzugsweise von 18 bis 25%, entwässert und den derart entwässerten Schlamm im Nassschlammbelüftungsbehälter ss dem biologischen Umwandlungsprozess aussetzt, darauf die Zufuhr von frischem Nassschlamm zur Entwässerungsvorrichtung unterbricht und die gleiche Entwässerungsvorrichtung auf ihrer Entrittsseite zur weiteren Entwässerung des im Nass- For various purposes, it is advantageous if the heated, pasteurized wet sludge 55, which has been removed from the wet sludge aeration tank and then passed through the heat exchanger unit, is preferably still warm after its exit from the latter, preferably at a temperature of at least 35 ° C. to a dry matter content of dewatered at least 35%, preferably to a dry matter content in the range of 40 to 55%. It is expedient if the wet sludge is dewatered to a dry matter content of at least 15%, preferably from 18 to 25%, using a dewatering device before it is introduced into the wet sludge aeration tank and the sludge thus dewatered in the wet sludge aeration tank is exposed to the biological conversion process. then the supply of fresh wet sludge to the drainage device is interrupted and the same drainage device on its entry side for further drainage of the wet
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schlammbelüftungsbehältersich befindenden, pasteurisierten Schlammes mit der Austrittsseite des letzteren verbindet, und diese Entwässerungsschritte abwechselnd wiederholt. slurry aeration tank located pasteurized slurry connects to the outlet side of the latter, and these dewatering steps are repeated alternately.
Zur Erzielung einer Endverrottung und zum Erhalt der sehr erwünschten Bodenbakterien ist es vorteilhaft, wenn man den auf mindestens 35% Trockensubstanzgehalt entwässerten, pasteurisierten Schlamm einer Kompostierung aussetzt. In order to achieve final rotting and to maintain the very desirable soil bacteria, it is advantageous if the pasteurized sludge, which has been dewatered to at least 35% dry matter content, is subjected to composting.
Es ist bekannt, kalten Nassschlamm mit Müll oder einer anderen Trockensubstanz zu vermischen, und anschliessend in einer Behandlungskammer, auch Belüftungsreaktor genannt, zu seiner Kompostierung zu belüften, wobei durch den dabei ablaufenden biologischen Umwandlungsprozess Wärme erzeugt wird, und nach genügend langer Belüftungszeit im Belüftungsreaktor ein Humus ensteht. Die dazu bekannten Verfahren weisen jedoch den Nachteil auf, dass das sehr nasse, in kaltem Zustand sich befindende zu belüftende Gut sehr lange Belüftungszeiten im Belüftungsreaktor und damit einen hohen Energieaufwand für die Belüftung sowie einen grossvolumi-gen Belüftungsreaktor erfordert. It is known to mix cold wet sludge with garbage or another dry substance, and then to aerate it in a treatment chamber, also called aeration reactor, for its composting, heat being generated by the biological conversion process taking place, and after a sufficiently long aeration time in the aeration reactor Humus arises. However, the processes known for this have the disadvantage that the very wet material to be ventilated, which is in the cold state, requires very long aeration times in the aeration reactor and thus a high energy expenditure for the aeration and a large-volume aeration reactor.
Es hat sich nun gezeigt, dass die Nachteile des vorangehend angeführten Verfahrens vermieden werden können, It has now been shown that the disadvantages of the above-mentioned method can be avoided
wenn man den im Nassschlammbelüftungsbehälter vorkompostierten, entwässerten, pasteurisierten und noch warmen Schlamm zu seiner Nachkompostierung in einem nachgeschal-^ teten Belüftungsreaktor mit sauerstoffhaltigem Gas oder reinem Sauerstoff durchsetzt, bis durch den biologischen Umwandlungsprozess Temperaturen von 65 bis 85°C im Belüftungsreaktor erreicht werden und Humus mit einem Trockensubstanzgehalt von 45 bis 60%, vorzugsweise von 50 bis 55%, gebildet wird. if the pre-composted, dewatered, pasteurized and still warm sludge in the wet sludge aeration tank is mixed with oxygen-containing gas or pure oxygen for its post-composting in a downstream aeration reactor until temperatures of 65 to 85 ° C in the aeration reactor are reached and humus through the biological conversion process with a dry matter content of 45 to 60%, preferably from 50 to 55%.
Durch die Vorbehandlung des frisch anfallenden Nassschlammes im Nassschlammbelüftungsbehälter bei einer Temperatur im Bereich von 64 bis 72°C erfolgt der biologische Umwandlungsprozess des in diesem Behälter sich befindenden Schlammes mittels thermophiler Bakterien. Der Vorteil der thermophilen Ausfaulung im Nassschlammbelüftungsbehälter ist, dass sie wesentlich schneller vor sich geht als die bisher bei wesentlich tieferen Temperaturen ohne thermophile Bakterien durchgeführte Verfahren und die im nachfolgenden Belüftungsreaktor noch erforderliche Aufenthaltszeit des zu belüftenden Gutes in manchen Fällen bis auf etwa 50% der bei den bisher angewendeten Verfahren notwendigen sehr langen Aufenthaltszeit verringert werden kann, so dass der konstruk-tionsmässig relativ aufwendige Belüftungsreaktor viel kleiner als bisher bemessen werden kann, und die Verweilzeit des aufzubereitenden Gutes in der gesamten dabei erforderlichen Aufbereitungsanlage bedeutend verkürzt wird, da bei allen Schlammaufbereitungsanlagen der zur Belüftung des entwässerten Schlammes erforderliche Belüftungsreaktor den gröss-ten Teil der in der gesamten Aufbereitungsanlage erforderlichen Verweilzeit beansprucht. Dies hat auch zur Folge, dass der zur Belüftung des aufzubereitenden Gutes erforderliche Gesamtaufwand bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens verglichen mit den bisher angewendeten Verfahren ebenfalls stark verringert werden kann. By pretreating the freshly obtained wet sludge in the wet sludge aeration tank at a temperature in the range from 64 to 72 ° C, the biological conversion process of the sludge in this tank takes place by means of thermophilic bacteria. The advantage of thermophilic digestion in the wet sludge aeration tank is that it takes place much faster than the processes previously carried out at much lower temperatures without thermophilic bacteria and the residence time of the material to be aerated, which is still required in the subsequent aeration reactor, in some cases up to around 50% of that at the very long residence time required so far can be reduced, so that the constructionally relatively complex aeration reactor can be dimensioned much smaller than before, and the residence time of the material to be treated in the entire treatment plant required is significantly shortened, since in all sludge treatment plants the Aeration reactor required for aeration of the dewatered sludge takes up most of the residence time required in the entire treatment plant. This also has the consequence that the total effort required for aeration of the material to be processed can also be greatly reduced when using the method according to the invention compared to the methods previously used.
Bei einer nachfolgenden Kompostierung in einem Belüftungsreaktor ist es oft zweckmässig, wenn man dem pasteurisierten Schlamm nach seiner nach der Wärmeaustauschereinheit durchgeführten Entwässerung und vor der Kompostierung mittels einem Mischer bis zu 20% Trockenmüll und/oder Zuschlagstoffe beimischt. In a subsequent composting in an aeration reactor, it is often expedient to add up to 20% dry waste and / or additives to the pasteurized sludge after it has been dewatered after the heat exchanger unit and before composting using a mixer.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Wärmeaustauschereinheit zur Erwärmung des frisch anfallenden Nassschlammes um mindestens 10°C auf eine Temperatur von mindestens 25°C und einen mit der Wärmeaustauschereinheit verbundenen, mit Belüftungsmitteln versehenen, wärmeisolierten Nassschlammbelüftungsbehälter zur Aufnahme und Belüftung des von der Wärmeaustauschereinheit anfallenden Nassschlammes aufweist, und dass die Austrittsseite des Nassschlammbelüftungsbehälters mit der Wärmeaustauscher-5 einheit verbunden ist, wodurch der belüftete, erwärmte und pasteurisierte Nassschlamm ohne direkten Kontakt Wärme an den frischen Nassschlamm überträgt. The present invention furthermore relates to a device for carrying out the method according to the invention, which is characterized in that it has a heat exchanger unit for heating the freshly obtained wet sludge by at least 10 ° C. to a temperature of at least 25 ° C. and a unit connected to the heat exchanger unit Aeration-provided, heat-insulated wet sludge aeration tank for receiving and aeration of the wet sludge accruing from the heat exchanger unit, and that the outlet side of the wet sludge aeration tank is connected to the heat exchanger 5 unit, whereby the aerated, heated and pasteurized wet sludge transfers heat to the fresh wet sludge without direct contact.
Um zu vermeiden, dass frisch in den Nassschlammbelüftungsbehälter eingeleiteter Nassschlamm die Temperatur des 10 gesamten in diesem sich befindenden Nassschlamm relativ stark erniedrigt, ist es zweckmässig, wenn der Nassschlammbelüftungsbehälter mindestens einen senkrecht zu seiner Hauptdurchströmrichtung verlaufenden, ihn in mindestens zwei aufeinanderfolgende Belüftungskammern unterteilenden 15 Lochboden aufweist. Dabei ist es zur Vermeidung eines senkrechten Aufstiegs der in den Nassschlamm eingeleiteten, ein sauerstoffhaltiges Gas wie z.B. Luft oder reinen Sauerstoff enthaltenden Blasen vorteilhaft, wenn man jeder der Belüftungskammern mindestens eine Flüssigkeitsumwälzvorrich-20 tung zugeordnet ist, wobei die letzteren derart angeordnet und/oder ausgebildet sind, dass der in den einzelnen Belüftungskammern sich befindenden Flüssigkeit ein um eine senkrecht zum Lochboden verlaufende Kammermittelachse verlaufender Drall erteilt wird. Ferner ist es dabei zweckmässig, 2S wenn der Nassschlammbelüftungsbehälter eine zylindrische Form aufweist, dem Behälterboden sowie jedem der Lochböden mindestens je ein Räumerarm zugeordnet ist, und die Räumeraime über eine gemeinsame Antriebswelle miteinander sowie mit einem Antriebsmotor verbunden sind. 30 Es ist vorteilhaft, wenn die Wärmeaustauschereinheit mindestens zwei Behälter aufweist, von denen der eine Behälter auf seiner Eintrittsseite mit der Frischschlammzufuhr und auf seiner Austrittsseite mit dem Nassschlammbelüftungsbehälter, und der andere Behälter auf seiner Eintrittsseite mit dem 35 Nassschlammbelüftungsbehälter verbunden ist, und dass in beiden Behältern mindestens je ein von einer Wärmeaustauscherflüssigkeit durchströmtes Wärmeaustauschelement angeordnet ist, die zur Zirkulation der Wärmeaustauschflüssigkeit über ein Leitungssystem miteinander verbunden sind. Dabei 40 ist es zweckmässig, wenn die Behälter der Wärmeaustauschereinheit einen zylindrischen Innenquerschnitt und die konzentrisch zu den Behälterlängsachsen angeordneten Wärmeaustauscherelemente einen kreisringförmigen Querschnitt aufweisen, dass im Innern der Wärmeaustauscherelemente sowie 45 zwischen der Aussenseite derselben und der Innenseite dieser Behälter je eine gleichzeitig als Wandabstreifanordnung ausgebildete, parallel zur Behälterlängsachse fördernden Flüssigkeitsfördervorrichtung angeordnet sind, wobei die Förderrichtungen von je zwei konzentrisch zueinander und im gleichen so Behälter angeordneten Flüssigkeitsfördervorrichtungen entgegengesetzt zueinander verlaufen, derart, dass sich im Betrieb eine mindestens annähernd torusförmige Zirkulationsströmung um die Wärmeaustauscherelemente ergibt, und dass jeder der Behälter mit einem über seinen Boden bewegbaren 55 Räumer versehen ist. In order to avoid that wet sludge freshly introduced into the wet sludge aeration tank relatively lowers the temperature of the total wet sludge contained in it, it is expedient if the wet sludge aeration tank has at least one perforated bottom 15 running perpendicular to its main flow direction and dividing it into at least two successive ventilation chambers . In order to avoid a vertical ascent of the oxygen-containing gas, e.g. Bubbles containing air or pure oxygen are advantageous if at least one liquid circulation device is assigned to each of the ventilation chambers, the latter being arranged and / or designed in such a way that the liquid in the individual ventilation chambers has a central axis running perpendicular to the perforated floor ongoing swirl is given. Furthermore, it is expedient for 2S if the wet sludge aeration tank has a cylindrical shape, at least one clearing arm is assigned to the bottom of the tank and each of the perforated floors, and the clearing arms are connected to one another and to a drive motor via a common drive shaft. It is advantageous if the heat exchanger unit has at least two containers, one of which is connected to the fresh sludge supply on its inlet side and to the wet sludge aeration container on its outlet side, and the other container is connected to the wet sludge aeration container on its inlet side, and in both Containers at least one heat exchange element through which a heat exchange liquid flows are arranged, which are connected to one another for the circulation of the heat exchange liquid via a line system. It is expedient 40 if the containers of the heat exchanger unit have a cylindrical inner cross section and the heat exchanger elements arranged concentrically to the longitudinal axes of the containers have a circular cross section, that in the interior of the heat exchanger elements and 45 between the outside thereof and the inside of these containers each have a wall scraper arrangement which is designed at the same time, are arranged parallel to the longitudinal axis of the liquid conveying device, the conveying directions of two concentric liquid conveying devices arranged in the same container opposite each other, such that during operation there is an at least approximately toroidal circulation flow around the heat exchanger elements, and that each of the containers with a 55 scraper movable over its floor.
Nachstehend wird das Verfahren der Erfindung anhand der Zeichnung für eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens beispielsweise erläutert. Es zeigen: The method of the invention is explained below with reference to the drawing for a device for carrying out the method, for example. Show it:
Fig. 1 im Aufriss schematisch eine Ausführungsform einer 60 erfindungsgemässen Einrichtung; und 1 schematically shows an embodiment of a device according to the invention in elevation; and
Fig. 2 im Grundriss die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung, mit der Wärmeaustauschereinheit und dem Nassschlammbelüftungsbehälter im Schnitt. Fig. 2 in plan the device shown in Fig. 1, with the heat exchanger unit and the wet sludge aeration tank in section.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Einrichtung wird 65 der z.B. aus einer Kläranlage oder einem Faulturm anfallende Nassschlamm mit einem Trockensubstanzgehalt von 3 bis 8% über einen feinkörnig zerkleinerten Zerkleinerer 1 mittels einer Pumpe 2 einer Entwässerungsvorrichtung 3 zugeführt, in In the device shown in the drawing, 65 of e.g. from a sewage treatment plant or a digestion wet sludge with a dry matter content of 3 to 8% via a finely ground shredder 1 by means of a pump 2 to a dewatering device 3, in
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welcher der Nassschlamm bis auf einen Trockensubstanzgehalt von 18 bis 25% entwässert wird. Aus der Entwässerungsvorrichtung 3 gelangt der stark entwässerte Nassschlamm über die Schieber 5 und 6 und die Verbindungsleitung 7 in den oberen Behälter 8 der mit einer sehr guten Wärmeisolation 9 versehenen Wärmeaustauschereinheit 10. Die auf ihrer Aussenseite wärmeisolierte Wärmeaustauschereinheit 10 weist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, zwei aus Platzgründen übereinander angeordnete Behälter 8 und 11 auf, wobei der obere Behälter 8 auf seiner Eintrittsseite 8a mit der Frischschlammzufuhr 7 und auf seiner Austrittsseite 8b mit dem Einlass des auf seiner Aussenseite mit einer stark wärmeisolierenden Wärmeisolierung 12 versehenen Nassschlammbelüftungsbehälters 13 verbunden ist. Der untere Behälter 11 ist auf seiner Eintrittsseite 1 la über einen Schieber 14 mit dem Auslass des Nassschlammbelüftungsbehälters 13 und auf der Austrittsseite 1 lb über einen Schieber 15 und eine Leitung 16 mit der Entwässerungsvorrichtung 3 verbunden. which the wet sludge is dewatered to a dry matter content of 18 to 25%. From the dewatering device 3, the heavily dewatered wet sludge passes via the slides 5 and 6 and the connecting line 7 into the upper container 8 of the heat exchanger unit 10 which is provided with very good thermal insulation 9. The heat exchanger unit 10, which is thermally insulated on the outside, has, as can be seen from FIG. 1 , two containers 8 and 11 arranged one above the other for reasons of space, the upper container 8 being connected on its inlet side 8a to the fresh sludge supply 7 and on its outlet side 8b to the inlet of the wet sludge ventilation container 13 provided on the outside with a highly heat-insulating thermal insulation 12. The lower container 11 is connected on its inlet side 1 la via a slide 14 to the outlet of the wet sludge aeration tank 13 and on the outlet side 11b via a slide 15 and a line 16 to the drainage device 3.
In beiden Behältern 8 und 11 der Wärmeaustauscheinheit 10 ist je ein von einer Wärmeaustauschflüssigkeit durchström-tes Wärmeaustauschelement 17 bzw. 18 angeordnet, die zur Zirkulation der Wärmeaustauschflüssigkeit über ein Leitungssystem 19,20 und 21 miteinander verbunden sind. Im die Wärmeaustauscherelemente 17 und 18 miteinander verbindenden Leitungssystem 19,20 und 21 ist zur zusätzlichen Erwärmung der Wärmeaustauscherflüssigkeit, insbesondere zur zusätzlichen Erwärmung bei relativ kalt anfallendem Nassschlamm und beim Anfahren der gesamten Anlage, eine Wärmepumpe 22 angeordnet, welche vorzugsweise aus dem aus der Nachklärung stammenden Wasser Wärme entzieht und auf einem höheren Temperaturniveau an die Wärmeaustauschflüssigkeit abgibt. In both containers 8 and 11 of the heat exchange unit 10, a heat exchange element 17 or 18, through which a heat exchange liquid flows, is arranged, which are connected to one another for the circulation of the heat exchange liquid via a line system 19, 20 and 21. In the line system 19, 20 and 21 connecting the heat exchanger elements 17 and 18 to one another, a heat pump 22 is arranged for additional heating of the heat exchanger liquid, in particular for additional heating in the case of relatively cold wet sludge and when starting up the entire system, which preferably originates from the clarification Water extracts heat and releases it to the heat exchange fluid at a higher temperature level.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, weisen die stirnseitig miteinander verbundenen Behälter 8 und 11 einen zylindrischen Innenquerschnitt und die konzentrisch zu den Behälterlängsachsen 23 im Innern der Behälter 8 und 11 angeordneten Wärmeaustauscherelemente 17 und 18 einen kreisringförmigen Querschnitt auf, wobei im Innern der Wärmeaustauscherelemente 17 und 18 sowie zwischen der Aussenseite derselben und der Innenseite dieser Behälter 8 und 11 je eine gleichzeitig als Wandabstreifanordnung ausgebildete, parallel zur Behälterlängsachse 23 fördernde FlüssigkeitsfördervQrrichtung 24 bzw. 25 angeordnet ist. Die Förderrichtungen von je zwei konzentrisch zueinander und im gleichen Behälter 8 bzw. 11 angeordneten F lüssigkeitsförder Vorrichtungen 24 bzw. 25 verlaufen entgegengesetzt zueinander, so dass sich im Betrieb der Anlage eine mindestens annähernd torusförmige Zirkulationsströmung um die vom Behälterboden distanzierten Wärmeaustauscherelemente 17 bzw. 18 und somit ein guter Wärmeübergang zwischen dem in den beiden Behältern 8 und 11 sich befindenden Nassschlamm und der Wärmeaustauscherflüssigkeit ergibt. Da die Flüssigkeitsförderräder 24 und 25 gleichzeitig als Wandabstreifer dienen, werden den Wärmeübergang verschlechternde Ablagerungen auf den Oberflächen der Wärmeaustauscherelemente 17 und 18 und das Behältervolumen verringernde Ablagerungen auf den Behälterinnenwandungen einwandfrei und auf einfache Weise vermieden. Die inneren Förder- und Abstreifräder 24 sind direkt auf der gemeinsamen, mit einem Antriebsmotor 26 gekuppelten Antriebswelle 27 befestigt. Die äusseren Förder- und Abstreifräder 25 sind über je einen Bodenräumer 28 mit der Antriebswelle 27 fest verbunden. In vielen Fällen ist es zweckmässig, wenn beide Behälter 8 und 11 mit je einer in den Bodenbereich mündenden Belüftungsanordnung 29 zur Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas, wie beispielsweise Luft, oder reinem Sauerstoff in den in diesen Behältern 8 und 11 sich befindenden Nassschlamm vorgesehen sind. As can be seen from FIG. 2, the containers 8 and 11 connected to one another at the end face have a cylindrical inner cross section and the heat exchanger elements 17 and 18 arranged concentrically to the longitudinal axes 23 of the container in the interior of the containers 8 and 11 have an annular cross section, with the heat exchanger elements 17 inside and 18 and between the outside thereof and the inside of these containers 8 and 11 a liquid conveying device 24 or 25, which is simultaneously designed as a wall scraper arrangement and conveys parallel to the longitudinal axis 23 of the container, is arranged. The conveying directions of two liquid conveying devices 24 and 25 arranged concentrically to one another and in the same container 8 and 11 run opposite to each other, so that during operation of the system there is an at least approximately toroidal circulation flow around the heat exchanger elements 17 and 18 and which are distanced from the container bottom thus a good heat transfer between the wet sludge located in the two containers 8 and 11 and the heat exchange liquid results. Since the liquid feed wheels 24 and 25 also serve as wall wipers, deposits that degrade the heat transfer on the surfaces of the heat exchanger elements 17 and 18 and deposits that reduce the tank volume on the inside walls of the tank are avoided properly and in a simple manner. The inner conveyor and scraper wheels 24 are fastened directly to the common drive shaft 27 coupled to a drive motor 26. The outer conveyor and scraper wheels 25 are fixedly connected to the drive shaft 27 via a floor scraper 28 each. In many cases, it is expedient if both containers 8 and 11 are each provided with a ventilation arrangement 29 opening into the bottom region for supplying oxygen-containing gas, such as air, or pure oxygen in the wet sludge located in these containers 8 and 11.
Der in den oberen Behälter 8 der Wärme austauscheinheit In the upper container 8 of the heat exchange unit
10 strömende, bereits teilweise entwässerte, und dadurch ein geringeres Volumen und eine stärkere Feststoffkonzentration aufweisende Nassschlamm wird in diesem Behälter 8 beispielsweise auf eine Temperatur von etwa 45°C erwärmt und dann über den Auslass 8b und die Leitung 30 in den Nass- . schlammbelüftungsbehälter 13 abgegeben. Um zu vermeiden, dass durch die Zufuhr von frischem Schlamm über die Leitung 30 in den Nassschlammbelüftungsbehälter 13 die Temperatur des gesamten in letzterem sich befindenden Nassschlammes unterhalb die Pasteurisierungstemperatur von etwa 70°C sinkt, ist das Innere des Nassschlammbelüftungsbehälters 13 wie aus Fig. 1 ersichtlich, durch beispielsweise zwei Lochböden 31 und 32 in drei untereinander angeordnete, in Flüssigkeitsaustausch miteinander stehende Belüftungskammern 13a, 13b und 13c unterteilt. Diese durchlöcherten Zwischenböden 31 und 32 verhindern, dass oben in den Nassschlammbelüftungsbehälter 13 einströmender, auf einem niedrigeren Temperaturniveau sich befindender Nassschlamm auf dem kürzesten Weg bis zuunterst in den Behälter 13 gelangen kann. Mit Hilfe der durchlöcherten Zwischenböden 31 und 32 werden strömungsmässig relativ stark voneinander getrennte Belüftungskammern 13a, 13b und 13c gebildet, die jedoch in relativ gutem Flüssigkeitsübergang miteinander stehen. 10 flowing, already partially dewatered, and thus having a lower volume and a higher solid concentration, is heated in this container 8, for example, to a temperature of approximately 45 ° C. and then via the outlet 8b and the line 30 into the wet. Sludge aeration tank 13 delivered. In order to avoid that the supply of fresh sludge via the line 30 into the wet sludge aeration tank 13 causes the temperature of the entire wet sludge located in the latter to drop below the pasteurization temperature of about 70 ° C., the inside of the wet sludge aeration tank 13 can be seen from FIG. 1 , divided, for example, by two perforated bases 31 and 32 into three ventilation chambers 13a, 13b and 13c which are arranged one below the other and are in liquid exchange with one another. These perforated intermediate floors 31 and 32 prevent wet sludge flowing into the top of the wet sludge aeration tank 13 and located at a lower temperature level from reaching the bottom of the tank 13 in the shortest way. With the aid of the perforated intermediate floors 31 and 32, ventilation chambers 13a, 13b and 13c, which are relatively strongly separated from one another in terms of flow, are formed, which, however, are in relatively good fluid transfer with one another.
In jeder der einzelnen Belüftungskammern 13a, 13b und 13c sind je zwei Flüssigkeitsfördervorrichtungen 33 angeordnet, die in dem in den einzelnen Belüftungskammern 13a, 13b und 13c sich befindenden Nassschlamm einen um die vertikale Behälterlängsachse rotierenden Drall erzeugen, so dass über die den Zwischenböden 31 und 32 und dem Behälterboden 34 zugeordneten Räumer 35 und die hohlen Längsachsen der Flüssigkeitsfördervorrichtungen 33 in den einzelnen Belüftungskammern 13a, 13b und 13c sich befindenden Nassschlamm hinein beförderten, aus sauerstoffhaltigem Gas, wie beispielsweise Luft, oder reinem Sauerstoff bestehenden Gasblasen an einem vertikalen Aufsteigen gehindert werden und somit sehr lange in Kontakt mit dem zu belüftenden Nassschlamm bleiben. In each of the individual ventilation chambers 13a, 13b and 13c, two liquid conveying devices 33 are arranged, which in the wet sludge located in the individual ventilation chambers 13a, 13b and 13c generate a swirl rotating about the vertical longitudinal axis of the container, so that the intermediate floors 31 and 32 and the scraper 35 assigned to the container bottom 34 and the hollow longitudinal axes of the liquid conveying devices 33 in the individual ventilation chambers 13a, 13b and 13c conveyed wet sludge, gas bubbles consisting of oxygen-containing gas, such as air, or pure oxygen, are prevented from rising vertically and thus remain in contact with the wet sludge to be aerated for a very long time.
Durch die starke Belüftung des Nassschlammes läuft in diesem ein biologischer Umwandlungsprozess ab, welcher eine Erwärmung des Nassschlammes zur Folge hat. Durch die Aufteilung des Nassschlammbelüftungsbehälters 13 in drei aufeinanderfolgende Belüftungskammern 13a, 13b und 13c weist der Schlamm in der obersten Belüftungskammer 13a eine Mitteltemperatur von etwa 53 °C, in der mittleren Belüftungskammer 13b eine Mitteltemperatur von etwa 65°C und in der untersten Belüftungskammer eine Mitteltemperatur von etwa 70°C auf. Auf diese Weise werden thermophile Bakterien aktiv, die bewirken, dass der biologische Umwandlungsprozess viel schneller als bei den bisher angewandten Verfahren abläuft und sich eine hohe Konzentration an Enzymen bildet, was für den noch nachfolgenden Verfahrensablauf sehr wichtig ist. Due to the strong aeration of the wet sludge, a biological conversion process takes place in it, which results in heating of the wet sludge. Due to the division of the wet sludge aeration tank 13 into three successive aeration chambers 13a, 13b and 13c, the sludge in the uppermost aeration chamber 13a has an average temperature of about 53 ° C, in the middle aeration chamber 13b an average temperature of about 65 ° C and in the lowest aeration chamber an average temperature from about 70 ° C. In this way, thermophilic bacteria become active, which causes the biological conversion process to run much faster than in the previously used processes and forms a high concentration of enzymes, which is very important for the subsequent process sequence.
Die in das Innere des Nassschlammbelüftungsbehälters 13 zu befördernde Luft wird vom Kompressor 36 aus über die Leitung 37 und die einzelnen Luftmengemesser 38 den einzelnen Lufteinführstellen dosiert zugeleitet. Durch Regulierung der in die einzelnen Belüftungskammern 13a, 13b und 13c eingeführten Luftmenge kann die durch den biologischen Umwandlungsprozess entstehende Wärme so reguliert werden, dass sie nicht über 72°C steigt, was ausserordentlich wichtig ist, da bei darüberliegenden Temperaturen die biologische Aktivität negativ beeinflusst wird. The air to be conveyed into the interior of the wet sludge aeration tank 13 is metered from the compressor 36 via line 37 and the individual air flow meter 38 to the individual air introduction points. By regulating the amount of air introduced into the individual ventilation chambers 13a, 13b and 13c, the heat generated by the biological conversion process can be regulated in such a way that it does not rise above 72 ° C, which is extremely important since the biological activity is adversely affected at higher temperatures .
Zusätzlich ist im Innern jeder Belüftungskammer 13a, 13b bzw. 13c je ein auf der Antriebswelle 55 befestigter Innen-wandabstreifer 57 vorgesehen, um Ablagerungen auf der Innenseite der Behälterwandung zu vermeiden. In addition, an inner wall scraper 57 fastened to the drive shaft 55 is provided in the interior of each ventilation chamber 13a, 13b or 13c, in order to avoid deposits on the inside of the container wall.
Um die Ingangsetzung des biologischen Umwandlungsprozesses bei der Inbetriebsetzung der Anlage zu beschleunigen, In order to accelerate the start of the biological conversion process when starting up the plant,
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um die Temperatur in der letzten Kammer 13c auf das gewünschte Temperaturniveau anzuheben oder um bei bestimmten Schlammzusammensetzungen zu vermeiden, dass die Temperatur des Schlammes über eine Temperatur ansteigt, oberhalb welcher die für den biologischen Umwandlungsprozess wichtigen Mikroorganismen absterben, ist die Behälterwandung im Bereich der untersten Kammer 13c als Doppelwand ausgebildet, durch welche je nach Bedarf ein kaltes oder warmes, gasförmiges oder flüssiges Medium durchgeleitet werden kann. In order to raise the temperature in the last chamber 13c to the desired temperature level or to avoid, in the case of certain sludge compositions, that the temperature of the sludge rises above a temperature above which the microorganisms important for the biological conversion process die, the container wall is in the area of the lowest chamber 13c formed as a double wall, through which a cold or warm, gaseous or liquid medium can be passed as required.
Der im Nassschlammbelüftungsbehälter 13 pasteurisierte und hygienisierte Nassschlamm kann nun bei Bedarf am unteren Ende des Behälters 13 abgezogen und z.B. über den Schieber 14 und die Abzugsleitung 39 (A) für einen Flüssigaustrag für auf das Feld entnommen werden. The wet sludge pasteurized and hygienized in the wet sludge aeration tank 13 can now be drawn off at the lower end of the tank 13 if necessary and e.g. can be removed via the slide 14 and the exhaust line 39 (A) for a liquid discharge for the field.
Der grösste Teil, bzw. normalerweise der gesamte Teil des derart im Nassschlammbelüftungsbehälter 13 vorbehandelten Schlammes wird aus dem letzteren in möglichst warmem Zustand von beispielsweise 68°C über die Leitung 40 in den zweiten Behälter 11 der Wärmeaustauschereinheit 10 geleitet, wo ihm mit Hilfe des Wärmeaustauscherelementes 18 möglichst viel Wärme entzogen und auf den im ersten Behälter 8 sich befindenden, frisch zugeführten Schlamm zu dessen Erwärmung übertragen wird. Most, or usually the entire part of the sludge pretreated in this way in the wet sludge aeration tank 13 is passed from the latter in the warmest possible state, for example 68 ° C., via line 40 into the second tank 11 of the heat exchanger unit 10, where it is carried out with the help of the heat exchanger element 18 withdraws as much heat as possible and is transferred to the freshly supplied sludge in the first container 8 for heating it.
Nach erfolgter Unterbrechung der Zufuhr von Frischschlamm zur Entwässerungsvorrichtung 3 wird der aus dem unteren Behälter 11 ausströmende, abgekühlte, pasteurisierte und bereits teilweise entwässerte Schlamm mit einer Temperatur von etwa 35 °C erneut der Entwässerungsvorrichtung 3 zugeleitet und in dieser bis auf einen Trockensubstanzgehalt von 40 bis 50% weiter entwässert. Durch diesen alternierenden Einsatz der Entwässerungsvorrichtung 3 wird diese sehr gut ausgenutzt. After the supply of fresh sludge to the dewatering device 3 has been interrupted, the cooled, pasteurized and already partially dewatered sludge flowing out of the lower container 11 is again fed to the dewatering device 3 at a temperature of about 35 ° C. and therein to a dry substance content of 40 to 50% further drained. This alternating use of the dewatering device 3 makes very good use of it.
Der derart weiter entwässerte, pasteurisierte Schlamm kann nun über die Schieber 5 und 41 sowie die Leitung B der Anlage entnommen oder einem Trockner 47 zugeführt werden. The pasteurized sludge, which is further dewatered in this way, can now be removed from the system via the slides 5 and 41 and the line B or fed to a dryer 47.
Anderseits kann der derart weiter entwässerte, pasteurisierte Schlamm über die Schieber 5 und 6 einem Zerkleinerungsund Auflockerungsapparat 42 zugeleitet werden, wobei dem Schlamm vordem letzteren mittels einer Beimischanordnung 43 noch Zusatzstoffe beigemischt werden können, wobei als Zusatzstoffe auch Müll verwendet werden kann. On the other hand, the pasteurized sludge, which is further dewatered in this way, can be fed via the slides 5 and 6 to a comminution and loosening apparatus 42, it being possible for additives to be added to the sludge before the latter by means of an admixing arrangement 43, waste also being used as additives.
Das aus dem Zerkleinerer- und Auflockerungsapparat 42 austretende Gut kann nun über den Schieber 44 entweder der Fördereinrichtung 45 und damit dem Belüftungsreaktor 46 sowie dem Auslass C oder dem ein trockenes Granulat herstellenden Trockner 47 zugeleitet werden, wobei das trockene Granulat die Anlage über die Leitung E verlässt. The material emerging from the chopper and loosening apparatus 42 can now be fed via the slide 44 either to the conveying device 45 and thus to the aeration reactor 46 as well as to the outlet C or to the dryer 47 producing a dry granulate, the dry granulate conveying the system to the line E leaves.
Wie aus dem Schema ferner ersichtlich, erwärmt die Wärmepumpe 22 über einen Wärmeaustauscher 48 Luft, welche As can also be seen from the diagram, the heat pump 22 heats air via a heat exchanger 48
über die Leitung 49 in möglichst warmem Zustand in den Trockner 47 eingeleitet wird. is introduced into the dryer 47 via the line 49 in the warmest possible state.
Wird das stark entwässerte, pasteurisierte Gut über die Fördereinrichtung 45 in den auf seiner Aussenseite wärmeisolierten Belüftungsreaktor 46 abgegeben, dann wird es in diesem auf bekannte Weise intensiv mit einem sauerstoffhaltigen Gas, wie beispielsweise Luft, mit reinem Sauerstoff angereicherter Luft oder reinem Sauerstoff belüftet. Dabei entstehen im heissesten Bereich des Belüftungsreaktors 46 infolge des biologischen Umwandlungsprozesses Temperaturen im Bereich von 65 bis 80°C. If the heavily dewatered, pasteurized material is discharged via the conveying device 45 into the ventilation reactor 46, which is thermally insulated on the outside, then it is intensively aerated in a known manner with an oxygen-containing gas, such as air, with pure oxygen-enriched air or pure oxygen. In the hottest area of the ventilation reactor 46, temperatures in the range from 65 to 80 ° C. arise as a result of the biological conversion process.
Nach einer genügend langen Verweil- und Belüftungszeit im Belüftungsreaktor 46 kann an der Unterseite desselben eine gesunde, Bodenbakterien enthaltende Erdsubstanz in humusähnlicher Form und mit einem Trockensubstanzgehalt von etwa 50 bis 55% ausgetragen werden. After a sufficiently long dwell and aeration time in the aeration reactor 46, a healthy soil substance containing soil bacteria in humus-like form and with a dry matter content of about 50 to 55% can be discharged on the underside thereof.
Durch das Einführen von bereits vorbehandeltem, stark entwässertem pasteurisiertem, warmem Schlamm kann der Belüftungsreaktor 46 bedeutend kleiner als bisher bemessen werden. By introducing pre-treated, heavily dewatered, pasteurized, warm sludge, the aeration reactor 46 can be dimensioned significantly smaller than before.
Je nach der gewünschten Art des behandelten Materials kann z.B. der Belüftungsreaktor 46 und/oder der Granulat erzeugende Trockner 47 weggelassen werden. Depending on the type of material being treated, e.g. the aeration reactor 46 and / or the granulate-producing dryer 47 can be omitted.
Es ist auch möglich, die aus dem Belüftungsreaktor 46 über die Leitung 50 abgezogenen heissen Abgase zur zusätzlichen Erwärmung des im Behälter 8 sich befindenden Schlammes zu verwenden, wobei zweckmässigerweise der Behälter 8 z.B. mit einer Doppelwandung ausgebildet ist, zwischen welchen die aus dem Belüftungsreaktor 46 stammenden heissen Abgase geleitet werden. It is also possible to use the hot exhaust gases drawn off from the ventilation reactor 46 via the line 50 for additional heating of the sludge in the container 8, the container 8 expediently being e.g. is formed with a double wall, between which the hot exhaust gases coming from the ventilation reactor 46 are passed.
In den meisten Fällen ist der Nassschlammbelüftungsbehälter 13 auf seiner Oberseite noch mit einer Schaumzerschlägeranordnung 51, einer Luftabsaugleitung 52 sowie in letzterer angeordneten Syphons und Wasserabscheidern 53 versehen. Das aus der Entwässerungsvorrichtung 3 und dem Wasserabscheider 53 stammende Wasser wird über die Leitung 54 wieder der Kläranlage zugeführt. In most cases, the top of the wet sludge aeration tank 13 is also provided with a foam breaker arrangement 51, an air suction line 52 and siphons and water separators 53 arranged in the latter. The water coming from the dewatering device 3 and the water separator 53 is fed back to the sewage treatment plant via line 54.
Um eine bakteriologische Verunreinigung des aus dem Nassschlammbelüftungsbehälter 13 austretenden pasteurisierten Schlammes durch den frisch zugeführten Schlamm zu vermeiden, ist es zweckmässig, die Entwässerungsvorrichtung 3 durch zwei voneinander getrennte Entwässerungseinheiten zu ersetzen, wobei dann die eine zur kontinuierlichen kalten Entwässerung des frisch dem oberen Behälter 8 zuzuführenden Schlammes und die zweite zur kontinuierlichen warmen Entwässerung (bei einer Temperatur von etwa 25 bis 40°C) des aus dem Nassschlammbelüftungsbehälter 13 stammenden, pasteurisierten und hygienisierten Schlammes dient, und somit eine bakteriologische Verunreinigung des letzteren durch den der Anlage frisch zugeführten Schlamm nicht erfolgen kann. In order to avoid bacteriological contamination of the pasteurized sludge emerging from the wet sludge aeration tank 13 by the freshly fed sludge, it is expedient to replace the dewatering device 3 by two separate dewatering units, the one to be fed continuously to the upper tank 8 for cold cold dewatering Sludge and the second for continuous warm dewatering (at a temperature of about 25 to 40 ° C) of the pasteurized and hygienized sludge originating from the wet sludge aeration tank 13, and thus bacteriological contamination of the latter by the freshly fed sludge cannot take place .
Selbstverständlich kann der Nassschlammbelüftungsbehälter 13 sowie die Wärmeaustauschereinheit 10 auch liegend angeordnet werden. Of course, the wet sludge aeration tank 13 and the heat exchanger unit 10 can also be arranged horizontally.
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2 Blätter Zeichnungen 2 sheets of drawings
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