Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Klärschlamm, wie er in Abwasser-Reinigungsanlagen anfällt. Mit den zunehmenden Anforderungen an den Gewässerschutz wurden in den letzten Jahrzehnten zahlreiche Abwasser-Reinigungsanlagen in Betrieb genommen. Bei der Reinigung von häuslichem Abwasser fallen demzufolge immer grössere Mengen an Klärschlamm an. Dieser Klärschlamm wurde ursprünglich in der Landwirtschaft auf die Felder ausgetragen. Da jedoch der Klärschlamm zu unangenehmen Geruchsemissionen und zusätzlich zu einer Erhöhung des Schwermetallgehaltes des Bodens führt und pathogene Keime enthalten kann, waren in den letzten Jahren immer weniger Landwirte bereit, Klärschlamm als Düngemittel zu verwenden, obschon dies z.T. sogar mit Prämien verbunden war. Die Abwasser-Reinigungsanlagen haben demzufolge grosse Probleme, den anfallenden Klärschlamm loszuwerden.
Dieser muss teilweise unter nicht unerheblichen Kosten in ausländischen Deponien abgelagert werden.
Es besteht demzufolge ein Bedürfnis nach einem Verfahren, um den anfallenden Klärschlamm in eine solche Form zu bringen, dass eine weitere Entsorgung problemlos möglich wird. Die bekannten Verfahren zur Entwässerung sind energie- und kostenmässig ungünstig. Der Klärschlamm lässt sich nur äusserst schwer entwässern. Wenn er in nasser Form ausgetragen werden soll, müsste er, um eine Kontamination der Felder mit pathogenen Keimen zu vermeiden, pasteurisiert werden.
Es besteht demzufolge ein Bedürfnis nach einem Verfahren, durch welches der Klärschlamm kostengünstig und kontinuierlich bei seinem Anfall in eine Form übergeführt werden kann, welche günstig für eine problemlose Entsorgung ist.
Es wurde gefunden, dass dem Klärschlamm nach seinem Anfall das Wasser nur teilweise entzogen werden kann, und zwar bis zu einem Gehalt von 28-60 Gew.-% Trockensubstanz. Eine ökonomisch vertretbare weitere Entwässerung war nicht bekannt. Es wurde nun gefunden, dass durch Zusatz von getrocknetem Klärschlamm der Klärschlamm zu Presslingen verdichtet werden kann, welche Presslinge auf einfache Weise luftgetrocknet werden können.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demzufolge das im Patentanspruch 1 definierte Verfahren zur Aufbereitung von Klärschlamm.
Im erfindungsgemässen Verfahren wird in einem ersten Schritt der anfallende Klärschlamm auf konventionelle Weise einer groben Entwässerung unterzogen. Hierzu sind bespielsweise folgende Verfahren geeignet: Zentrifugieren, Filterbandpressen, Siebbandpressen oder Kammerfilterpressen, wobei kontinuierlich durchführbare Verfahren bevorzugt werden. In einem zweiten Schritt wird dem grob entwässerten Klärschlamm bereits getrockneter Klärschlamm zugegeben. Dieser kann nach dem Anfahren der Anlage aus dem anfallenden getrockneten Klärschlamm zurückgeführt werden. In einem weiteren Schritt kann z.B. das Gemisch des teilentwässerten Klärschlamms mit dem Zusatzmittel mittels eines Fördermittels, wie einer Förderschnecke, in eine Verdichtungskammer übergeführt werden.
In dieser Verdichtungskammer kann eine Pressung periodisch erfolgen, vorzugsweise mittels eines hydraulisch angetriebenen Kolbens, wobei der komprimierte Klärschlamm aus der Verdichtungskammer durch eine Matrize austritt und kompakte Klärschlammpresslinge erhalten werden. Diese Matrize enthält Austrittsdüsen von einem Durchmesser von 5-10 mm und vorzugsweise 8 mm.
Überraschenderweise stellte sich heraus, dass durch eine Presse, deren Austrittsdüsen einen Durchmesser von 5-10 mm und insbesondere von 8 mm aufweisen, gemäss der vorliegenden Erfindung ohne Probleme Klärschlamm-Presslinge herstellbar sind. Die erhaltenen noch feuchten Presslinge können auf einfache Weise getrocknet werden. Ist der Durchmesser kleiner als 5 mm, kann der zugesetzte trockene Klärschlamm zu Verstopfungen der Düsen führen. Ist hingegen der Durchmesser grösser als 10 mm, ist das Trocknen der Presslinge schwierig. Im erfindungsgemässen Verfahren können die Presslinge in einem Luftstrom getrocknet werden. Dieser braucht lediglich die Umgebungstemperatur aufzuweisen, wobei es jedoch vorteilhaft ist, wenn der Luftstrom eine erhöhte Temperatur besitzt.
Hierzu würde sich insbesondere die Abwärme von Kraftmaschinen eignen, wie beispielsweise von Gastriebwerken, wie sie für die Erzeugung von elektrischer Energie aus Deponiegasen eingesetzt werden. Für den Transport des Gemisches aus feuchtem Klärschlamm und dem Zusatzmittel dient vorzugsweise eine mit einem Hydraulikmotor angetriebene Förderschnecke. Da die Verdichtung des Gemisches taktweise erfolgt, wäre durch den genannten Fördermittelantrieb kein taktweiser Antrieb des Fördermittels erforderlich, da der Hydraulikantrieb gleichzeitig als Hydraulikkupplung wirkt. Bei einem andern Antriebssystem wäre entweder eine mechanische Kupplung oder aber ein taktweiser Betrieb erforderlich. Eine mechanische Kupplung hätte eine Abnützung zur Folge und würde einen zusätzlichen Wartungsaufwand erfordern.
Ein taktweiser Betrieb würde zu einem komplizierteren System führen, das unter Umständen störungs anfälliger sein könnte. Obschon weniger bevorzugt, sollen diese Möglichkeiten ebenfalls von der vorliegenden Erfindung umfasst werden.
Der erfindungsgemäss aufbereitete und getrocknete Klärschlamm kann durch Verbrennen, problemlose Deponie oder durch Verwendung als Trockendünger entsorgt werden.
Bei einem genügend lang dauernden Trocknungsprozess bzw. bei genügender Trockungstemperatur ist der aufbereitete Klärschlamm im wesentlichen keimfrei.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Klärschlammpresse als Mittel zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens gemäss der im Patentanspruch 7 gegebenen Definition. Vorzugsweise besteht eine erfindungsgemässe Vorrichtung aus folgenden Elementen:
- einem Zufuhrmittel für Klärschlamm und Zusatzmittel,
- einer Mischzone für die beiden Komponenten,
- einer hydraulisch angetriebenen Transportschnecke für die Förderung des Gemisches in eine Verdichtungszone,
- einer Verdichtungszone mit einem hydraulisch angetriebenen Kolben,
- einer Matrize mit Austrittsdüsen mit einem Durchmesser von 5-10 mm für die verdichtete Klärschlammasse und
- einer Trockenzone, worin die Klärschlammpresslinge mit der Trockenluft in Kontakt gebracht werden, bis sie einen genügenden Trockengrad aufweisen.
Anhand der beiliegenden Figuren wird eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Verdichtung von Klärschlamm erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Aufriss mit Teilschnitt einer erfindungsgemässen Vorrichtung und
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der gleichen Vorrichtung.
Anhand der Fig. 1 und 2 wird das erfindungsgemässe Verfahren und eine Ausführungsform eines Ausführungsmit tels zur Durchführung des Verfahrens beispielsweise erläutert. Partiell entwässerter Klärschlamm und bereits getrockneter Klärschlamm in einem Anteil von 20-50% werden in der Zufuhr- und Mischvorrichtung 2 vorgemischt und in das Vorratsgefäss 3 eingeleitet. Der Klärschlammvorrat 4 wird durch die Förderschnecke 5, welche durch den Hydraulikmotor 6 angetrieben wird, in den Verdichtungsraum 8 transportiert. Der Übergang Verdichtungsraum/Fördereinrichtung wird durch den Gehäuseteil 7 abgedeckt. Der hydraulisch angetriebene Kolben 9 übt periodisch einen Druck auf den im Verdichtungsraum vorliegenden Klärschlamm aus.
Dabei wird der Klärschlamm in den verengten Raum 10 eingepresst, worin zusätzlicher Druck ausgeübt wird, und tritt in Form von Presslingen 12 aus den Austrittsdüsen 11 aus der Verdichtungskammer aus. Die Klärschlammpresslinge werden dann durch das Auffanggefäss 13 aufgefangen. Anstelle eines solchen Auffanggefässes kann ebenfalls eine Zuführvorrichtung vorgesehen werden, welche die Presslinge in eine Trocknungsanlage führt, die beispielsweise von erwärmter Abluft durchströmt ist. Die Abluft kann von verschiedenen Quellen stammen. Naheliegend ist es, die Abluft von Gasmotoren zu verwenden, die beispielsweise mittels Deponiegasen angetrieben werden. Sichtbar ist ebenfalls der Gehäuseteil 14, welcher die hydraulische Antriebsvorrichtung für den Kolben 9 abdeckt.
Zur besseren Erläuterung ist die Anlage in Fig. 2 in perspektivischer Darstellung dargestellt, wobei ersichtlich ist, wie die erfindungsgemässe Vorrichtung konkret aussehen könnte.
The present invention relates to a process for the treatment of sewage sludge, as it occurs in wastewater treatment plants. With the increasing demands on water protection, numerous wastewater treatment plants have been put into operation in recent decades. As a result, larger quantities of sewage sludge are produced when domestic wastewater is cleaned. This sewage sludge was originally discharged into the fields in agriculture. However, since the sewage sludge leads to unpleasant odor emissions and in addition to an increase in the heavy metal content of the soil and can contain pathogenic germs, fewer and fewer farmers have been willing to use sewage sludge as fertilizer in recent years, although this is partly the case. was even associated with bonuses. The wastewater treatment plants therefore have great problems in getting rid of the sewage sludge.
Some of this must be deposited in foreign landfills at considerable costs.
Accordingly, there is a need for a method to bring the sewage sludge into such a form that further disposal is possible without problems. The known methods for dewatering are unfavorable in terms of energy and cost. The sewage sludge is extremely difficult to dewater. If it is to be carried out in wet form, it would have to be pasteurized in order to avoid contamination of the fields with pathogenic germs.
Accordingly, there is a need for a method by which the sewage sludge can be inexpensively and continuously converted into a form which is favorable for easy disposal.
It has been found that the sewage sludge can only partially remove the water after it has been obtained, up to a content of 28-60% by weight dry matter. An economically justifiable further drainage was not known. It has now been found that by adding dried sewage sludge, the sewage sludge can be compressed into pellets, which pellets can be air-dried in a simple manner.
The present invention accordingly relates to the process for treating sewage sludge as defined in claim 1.
In a first step in the process according to the invention, the sewage sludge is subjected to a coarse drainage in a conventional manner. The following methods are suitable for this purpose, for example: centrifuging, filter belt presses, screen belt presses or chamber filter presses, with methods which can be carried out continuously being preferred. In a second step, sewage sludge that has already been dried is added to the roughly dewatered sewage sludge. This can be recycled from the dried sewage sludge after starting up the plant. In a further step e.g. the mixture of the partially dewatered sewage sludge with the additive is transferred into a compression chamber by means of a conveying means, such as a screw conveyor.
In this compression chamber, pressing can be carried out periodically, preferably by means of a hydraulically driven piston, the compressed sewage sludge exiting the compression chamber through a die and compact sewage sludge compacts being obtained. This die contains outlet nozzles with a diameter of 5-10 mm and preferably 8 mm.
Surprisingly, it was found that according to the present invention, sewage sludge pellets can be produced without problems using a press whose outlet nozzles have a diameter of 5-10 mm and in particular 8 mm. The still moist compacts obtained can be easily dried. If the diameter is less than 5 mm, the added dry sewage sludge can clog the nozzles. On the other hand, if the diameter is larger than 10 mm, drying the compacts is difficult. In the method according to the invention, the compacts can be dried in an air stream. This only needs to have the ambient temperature, but it is advantageous if the air flow is at an elevated temperature.
Waste heat from engines, such as gas engines, such as those used to generate electrical energy from landfill gases, would be particularly suitable for this purpose. A conveyor screw driven by a hydraulic motor is preferably used to transport the mixture of moist sewage sludge and the additive. Since the mixture is compressed in cycles, no cyclical drive of the conveyor would be necessary due to the aforementioned conveyor drive, since the hydraulic drive also acts as a hydraulic clutch. With another drive system, either a mechanical clutch or a cyclical operation would be required. A mechanical coupling would result in wear and would require additional maintenance.
Intermittent operation would result in a more complicated system that could be more prone to failure. Although less preferred, these possibilities are also intended to be encompassed by the present invention.
The sewage sludge prepared and dried according to the invention can be disposed of by incineration, trouble-free landfill or by use as dry fertilizer.
If the drying process is long enough or if the drying temperature is sufficient, the treated sewage sludge is essentially germ-free.
Another object of the present invention is a sewage sludge press as a means for performing the inventive method according to the definition given in claim 7. A device according to the invention preferably consists of the following elements:
- a feed for sewage sludge and additives,
a mixing zone for the two components,
- a hydraulically driven screw conveyor for conveying the mixture into a compression zone,
a compression zone with a hydraulically driven piston,
- a die with outlet nozzles with a diameter of 5-10 mm for the compressed sewage sludge mass and
- A drying zone, in which the sewage sludge pellets are brought into contact with the dry air until they are sufficiently dry.
An embodiment of a device according to the invention for the compression of sewage sludge is explained with the aid of the accompanying figures. It shows:
Fig. 1 is an elevation with partial section of an inventive device and
Fig. 2 is a perspective view of the same device.
1 and 2, the method according to the invention and an embodiment of an embodiment for carrying out the method are explained for example. Partially dewatered sewage sludge and already dried sewage sludge in a proportion of 20-50% are premixed in the feed and mixing device 2 and introduced into the storage vessel 3. The sewage sludge supply 4 is transported into the compression chamber 8 by the screw conveyor 5, which is driven by the hydraulic motor 6. The transition from the compression chamber to the conveyor is covered by the housing part 7. The hydraulically driven piston 9 periodically exerts a pressure on the sewage sludge present in the compression chamber.
The sewage sludge is pressed into the narrowed space 10, in which additional pressure is exerted, and emerges from the compression chamber in the form of pellets 12 from the outlet nozzles 11. The sewage sludge pellets are then collected by the collecting vessel 13. Instead of such a collecting vessel, a feed device can also be provided, which guides the compacts into a drying system, through which heated exhaust air flows, for example. The exhaust air can come from various sources. It is obvious to use the exhaust air from gas engines that are driven, for example, by landfill gases. Also visible is the housing part 14, which covers the hydraulic drive device for the piston 9.
For a better explanation, the system is shown in perspective in FIG. 2, it being clear how the device according to the invention could look like in concrete terms.