BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konditionieren und Hygienisieren von Klärschlamm, mit einem mehrere Kammern aufweisenden Behälter, bei welchem Verfahren der frische Klärschlamm vorgewärmt in eine erste Kammer eingeführt und dort weiter erwärmt und dabei hygienisiert und/oder hydrolysiert wird, dann in eine erste Verweilkammer eingelassen und dort während einer vorbetimmten Zeit auf Hygienisiertemperatur belassen wird, dann durch Wärmetausch mit frischem Klärschlamm abgekühlt und schliesslich in einer oder mehreren Stufen in Faulschlamm umgewandelt wird.
In der Praxis hat sich ein Behandlungsverfahren für Klärschlamm bewährt, bei welchem der Klärschlamm zuerst durch Erwärmen auf eine Temperatur > 60 C während cirka 24 Stunden hygienisiert und hydrolysiert wird. Das europäische Patent 0 053 777 sieht vor, dass die Erwärmung des Klärschlamms durch biologischen Abbau erfolgt, indem Luft in den Klärschlamm eingeleitet wird, wodurch die Tätigkeit der thermophilen Bakterien derart unterstützt wird, dass Temperaturen von etwa 70 C erreicht werden. Eine erhöhte Temperatur wird solange aufrecht erhalten, dass Enterobakteriaceen und Wurmeier abgetötet werden. Es wird aber nicht nur eine Hygienisierung sondern auch eine Hydrolysierung des Klärschlamms erreicht, was den Vorteil hat, dass die nachfolgende Faulung dadurch erleichtert wird.
Bevor der behandelte Klärschlamm in den Faulraum abgeführt wird, wird die abzuführende Charge in eine Vorlage abgelassen und dort etwa eine halbe Stunde belassen. Dadurch wird vermieden, dass mit dem behandelten Klärschlamm auch Spuren von unbehandeltem Klärschlamm abgeführt werden, welche noch gefährliche Enterobakteriaceen, z.B. Salmonellen, enthalten. Die Verweilzeit von einer halben Stunde genügt, um noch restliche Enterobakteriaceen abzutöten. Gleichzeitig erfolge eine weitgehende Entgasung des Klärschlamms. Es werden also Kohlendioxid, Stickstoff und noch etwas Sauerstoff abgeschieden. Die ausgeschiedenen Gase gelangen also nicht in das Klärgas der nachfolgenden Faulungsstufe, was zu einer Erhöhung der Klärgasquali- tät führt.
Der aus der Vorlage in die Faulstufe abgepumpte Klärschlamm wird durch einen Durchflusswärmetauscher geführt, durch welchen im Gegenstrom frischer Klärschlamm dem Reaktor zugeführt wird. Dadurch wird der heisse Klärschlamm vor dem Eintritt in die Faulstufe auf die für die Faulung optimale Temperatur gebracht und gleichzeitig der frische Klärschlamm, der dem Reaktor zugeführt wird, vorgewärmt. Nachteilig beim beschriebenen Verfahren ist, dass es einen relativ grossen apparativen Aufwand erfordert und auch der Platzbedarf entsprechend gross ist. Die Isolation der Vorlage und der relativ langen Zuleitungen ist verhältnismässig teuer und vermag insbesondere bei strengen Wintern den Anforderungen kaum zu genügen.
Die europäische Patentanmeldung 0 217 739 beschreibt ebenfalls ein Verfahren, bei welchem der frische Klärschlamm zuerst durch Temperaturerhöhung in einem Reaktor hygienisiert und entgast und schliesslich in einer oder mehreren Stufen in Faulschlamm umgewandelt wird. Um Wärmeverluste bei der Vorlage zu vermeiden, wird die Temperatur des Klärschlamms in der Vorlage durch Wärme aus dem Reaktor aufrecht erhalten. Um dies zu erreichen, ist die Vorlage im Innern des Reaktors angeordnet. Wiederum ist ein Durchflusswärmetauscher vorgesehen, durch den der behandelte Klärschlamm aus der Vorlage und der Frischschlamm im Gegenstrom geführt werden. Durchflusswärmetauscher sind relativ teuer und erfordern auch relativ viel Unterhalt. Weiter ist nachteilig, dass für Reaktor und Wärmetauscher verhältnismässig viel Platz beansprucht wird.
Bei bestehenden Abwasserreinigungen ist jedoch der Raum öfters sehr knapp bemessen, so dass ein erhebliches Bedürfnis nach kompakten Anlagen besteht. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Konditionieren und Hygienisieren von Klärschlamm zu schaffen, welches einen minimalen Bedarf an Apparaturen aufweist und zugleich eine sehr kompakte Bauweise der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ermöglicht. Durch eine kompakte Bauweise sollten auch Investitionskosten und Wärmeverluste gesenkt werden.
Gemäss der Erfindung wird dies bei einem Verfahren gemäss der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, dass der frische Klärschlamm zur Vorwärmung in eine weitere Verweilkammer eingeführt wird, welche der ersten Verweilkammer benachbart ist, so dass durch eine Kammerwand ein Wärmeaustausch stattfindet, wodurch der frische Klärschlamm vorgewärmt und der heisse Klärschlamm abgekühlt wird. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass es eine sehr kompakte Bauweise der Vorrichtung zum Konditionieren und Hygienisieren von Klärschlamm ermöglicht, denn es braucht weder die übliche separate Vorlage noch einen Durchflusswärmetauscher.
Die Vorwärmung des frischen Klärschlamms in einem mehrere Kammern aufweisenden Behälter, der auch die Reaktorkammer und die Vorlage oder Verweilkammer für den behandelten Klärschlamm aufweist, erscheint vorerst nachteilig, weil der Reaktorkammer nicht zuviel Wärme entzogen werden darf, weil sonst die thermophile Reaktion zum Erliegen kommt. Auch darf der Vorlage oder Verweilkammer nicht zuviel Wärme entzogen werden, weil sonst die Hygienisierung während der Verweilzeit nicht gewährleistet ist. Dies ist möglicherweise auch ein Grund dafür, dass nie ein Vorschlag in dieser Richtung erfolgte, obwohl die Kostenvorteile einer kompakten Anlage erheblich sind, und auch insgesamt mit weniger Wärmeverlusten gerechnet werden muss.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass der befürchtete Wärmeverlust aus dem Reaktor und auch aus der Verweilkammer relativ gering sind, solange der frische Klärschlamm nicht umgewälzt wird. Da der frische Klärschlamm im Ruhezustand gallertig ist, können sich in ihm keine Konvektionsströmungen von Bedeutung ausbilden. Im Ruhezustand wird somit der frische Klärschlamm nur im Bereich der warmen Behälterwandungen erwärmt und kann somit vorerst weder aus der Reaktionskammer noch aus der Verweilkammer für den heissen Klärschlamm viel Wärme entziehen.
Wie bereits einleitend ausgeführt wurde, wird der behandelte Klärschlamm vor seiner Abführung in den Faulraum zuerst in eine Vorlage abgelassen und dort während einer vorbestimmten Zeit, z.B. einer halben Stunde, belassen.
Wenn nun gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung der frische Klärschlamm erst nach Ablauf der genannten vorbestimmten Zeit in die zweite Verweilkammer eingeführt wird, so wird der behandelte Klärschlamm in der ersten Ver weilkammer während der geforderten Verweilzeit nicht durch frischen Klärschlamm in der zweiten Verweilkammer abgekühlt.
Nach dem Füllen der ersten und der zweiten Kammer werden die Inhalte dieser Kammern zweckmässigerweise durch je ein Rührwerk bewegt. Durch diese Umwälzung er folgt ein guter Wärmeaustausch, so dass in relativ kurzer
Zeit der behandelte Klärschlamm die für die nachfolgende
Faulung erwünschte Temperatur erreicht und der frische
Klärschlamm für seine weitere Behandlung in der Reaktor kammer vorgewärmt wird. Die weitere Erwärmung des fri schen Klärschlamms in der Reaktorkammer erfolgt zweck mässigerweise durch biologischen Abbau. Zu diesem Zweck kann der Klärschlamm im Reaktor mit seiner Förderpumpe umgewälzt und bei der Umwälzung mit einem Ejektor belüf tet werden. Durch diese Belüftung wird der notwendige Sau erstoff für den aerobthermophilen Abbau dem Klärschlamm zugefügt.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Kon ditionieren und Hygienisieren von Klärschlamm. Diese Vor richtung weist einen Behälter auf, der eine Reaktorkammer zur Erwärmung des Klärschlamms besitzt. Weiter sind Mit tel zur Vorwärmung des frischen Klärschlamms vor der Ein führung in den Reaktor und zur Abkühlung des heissen Klärschlamms vor der Abgabe an eine Faulstufe vorgesehen.
Gemäss der Erfindung ist die Vorrichtung dadurch gekenn zeichnet, dass die genannten Mittel eine Verweilkammer für heissen Klärschlamm und eine Verweilkammer für frischen
Klärschlamm im gleichen Behälter aufweisen, in welchem sich auch die Reaktorkammer befindet. Dies führt zu einer sehr kompakten Konstruktion der Vorrichtung. Vorteilhaft ist in jeder Verweilkammer ein Rührwerk angeordnet. Da durch wird während der Zeit, in welcher ein Wärmeaus tausch erwünscht wird, der Wärmeaustausch zwischen den
Kammern gefördert.
Gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die
Verweilkammer für den frischen Klärschlamm zwischen der
Reaktorkammer und der Verweilkammer für den heissen
Klärschlamm angeordnet. Bei dieser Anordnung findet eine
Wärmeübertragung auf den Klärschlamm sowohl von der
Reaktorkammer als auch von der Verweilkammer für den heissen Klärschlamm her statt.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Verweilkammer für den heissen Klärschlamm zwischen der Reaktorkammer und der Verweilkammer für den frischen Klärschlamm angeordnet ist. Bei dieser Anordnung wird eine Wärmeübertragung von der Reaktorkammer auf den frischen Klärschlamm in der Verweilkammer vermieden.
Dies hat auch den Vorteil, dass der heisse Klärschlamm vor der Zufuhr in die Faulstufe stärker abgekühlt wird.
Vorteilhaft sind Verweilkammer und Reaktorkammer übereinander angeordnet. Dies ergibt eine sehr kompakte und platzsparende Bauweise, besonders wenn der Behälter ein senkrecht angeordneter zylindrischer Behälter ist. Zweck- mässigerweise besitzt der Behälter eine Wärmeisolation, um Abstrahlungsverluste zu vermeiden.
Zweckmässigerweise ist jede Kammer mit einer Entlüftungsleitung versehen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel weist der mit einer Wärmeisolation versehene Behälter drei Kammern 13, 15 und 17 auf. Er ist vorteilhaft aufrecht stehend und von zylindrischer Form, wobei die Kammern 13, 15 und 17 übereinander angeordnet sind. Diese Bauweise beansprucht sehr wenig Platz. Es wäre aber auch möglich, dem Behälter eine andere Form zu geben und ihn beispielsweise waagrecht anzuordnen. Die Zufuhr des Frischschlamms von der Kläranlage erfolgt über die Leitung 21, in welcher die Förderpumpe 23 und das Ventil 25 angeordnet sind. Die Kammer 15 ist die Verweilkammer für den frischen Klärschlamm. Von der Verweilkammer 15 für den frischen Klärschlamm führt die Leitung 27 zum oberen Teil der Reaktorkammer 13. In der Leitung 27 ist das Ventil 29 und die Förderpumpe 31 angeordnet. Um den Klärschlamm in der Reaktorkammer 13 zu belüften, gibt es verschiedene Möglichkeiten.
So könnte beispielsweise unten an der Kammer Luft eingeführt werden.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist jedoch zur Belüftung eine Umwälzpumpe 33 vorgesehen, welche eine Umwälzung des Inhalts der Reaktorkammer 13 über die Leitung 35 bewirkt, wobei dann durch den Injektor 37 dem Klärschlamm Luft zugeführt wird. Eine Stützheizung 39 ist vorgesehen, um nötigenfalls den Klärschlamm zu erwärmen. Je ein Rührwerk 43, 45 dient der Umwälzung des Inhalts der Kammer 15 bzw. 17. Die Leitungen 47, 48 und 49 dienen der Entlüftung der Kammern 13, 15 und 17. Die Leitungen 47, 48 und 49 sind zu diesem Zweck an eine Sammelleitung 51 angeschlossen, die mit einem Abluftgebläse 53 verbunden ist.
Die Leitungen 47, 48 und 49 sind ferner an die Sammelleitung 55 angeschlossen. Die Leitungen 47, 48, 49 dienen auch als Notüberlaufleitungen, wobei der Notüberlauf in die Sammelleitung 55 erfolgt.
Von der Reaktorkammer 13 besteht eine Verbindung über die Leitung 57, das Ventil 59 und die Leitung 58 zur Verweilkammer 17. Über diese Verbindung kann daher bei geöffnetem Ventil 59 heisser Klärschlamm von der Reaktorkammer 13 in die Verweilkammer 17 abgelassen werden. Mit dem Inhalt der Verweilkammer 17 kann dann über die Leitung 58, das geöffnete Ventil 61 und die Förderpumpe 63 behandelter und abgekühlter Klärschlamm in den Faulraum 65 gepumpt werden. Die Steuerung des Verfahrens zum Konditionieren und Hygienisieren erfolgt durch die beispielsweise elektronische Steuereinrichtung 67, welche Pumpen, Ventile, Rührwerke usw. schaltet. Im Betrieb arbeitet die Anlage wie folgt: Nach der Füllung der Reaktorkammer 13 mit Klärschlamm wälzt die Umwälzpumpe 33 den Reaktorinhalt um; dabei erfolgt durch den Injektor 37 eine Belüftung des Schlammgemisches.
Durch die Wirkung der thermophilen Bakterien erfolgt ein biologischer Abbau des Klärschlamms im Reaktor, wobei die Temperatur im Reaktor über 60 sC ansteigt. Bei diesen Temperaturen werden gefährliche Enterobakteriaceen, z.B. Salmonellen, nach einiger Zeit abgetötet. Die Steuerung öffnet dann das Ventil 59, so dass eine Charge von heissem Klärschlamm in die Verweilkammer 17 fliessen kann. Der Klärschlamm wird dort etwa eine halbe Stunde belassen. Dann wird nach Öffnen des Ventils 25 von der Förderpumpe 23 frischer Klärschlamm in die Verweilkammer 15 gepumpt. Nach Füllung dieser Kammer werden die Rührwerke 43 und 45 in Bewegung versetzt, so dass die Inhalte der Kammer 15, 17 umgewälzt werden.
Dabei findet ein Wärmeaustausch durch die Kammerwand 12 statt, so dass sich der frische Klärschlamm in der Kammer 15 erwärmt und der behandelte Klärschlamm in der Kammer 17 abkühlt. Hierauf wird der abgekühlte und entgaste Klärschlamm aus der Verweilkammer 17 über die Leitung 58 und das beöffnete Ventil 61 von der Förderpumpe 63 in den Faulbehälter 65 gepumpt. Der vorgewärmte frische Klärschlamm aus der Verweilkammer 15 wird über das geöffnete Ventil 29 von der Förderpumpe 31 in die Reaktorkammer 13 gepumpt.
Es kann nun wieder ein neuer Zyklus erfolgen, der mit der Beschickung der Verweilkammer 17 mit heissem Klärschlamm aus dem Reaktor 13 beginnt.
Es sind verschiedene Modifikationen des Verfahrens und der Vorrichtung möglich, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Wie bereits vorher erwähnt wurde, kann beispielsweise die Anordnung der Kammern 15 und 17 vertauscht werden.