DE10040546A1

DE10040546A1 - Verfahren zur Desintegration von Klärschlamm

Info

Publication number: DE10040546A1
Application number: DE10040546A
Authority: DE
Inventors: Jochen Knauer
Original assignee: JF Knauer Industrie Elektronik GmbH
Current assignee: JF Knauer Industrie Elektronik GmbH
Priority date: 2000-08-18
Filing date: 2000-08-18
Publication date: 2002-02-28
Also published as: US6578781B2; US20020121564A1

Abstract

Es gibt ein Verfahren, bei dem ein Klärschlamm-Strom von einem ersten Anschlußbereich 21 zu einer Behandlungseinrichtung, die unter Drehung arbeitet und den Klärschlamm mit Trennteilen beansprucht, und von der Behandlungseinrichtung zu einem zweiten Anschlußbereich 1 strömen gelassen wird. Dabei ist es erwünscht, wenn unter verbesserter Kontinuität des Betriebs eine entscheidende Steigerung der Desintegration erreicht ist. Dies ist erreicht durch die Verwendung eines schnell rotierenden, einen Kopf 6 mit radialen Durchbrüchen 10 und radialen Flügeln 4 aufweisenden Rohr-Kopf-Gebildes zur mechanischen Desintegration von biogenem Klärschlamm. Während die Durchbruch-Ränder eine Scherwirkung ausüben, üben die Flügel eine Prallwirkung aus und die Kombination dieser beiden Wirkungen in Verbindung mit der schnellen Rotation bringt die Verbesserung der Desintegration.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mechanischen Desintegration von biogenem Klärschlamm, bei dem ein Klärschlamm-Strom von einem ersten Anschlußbereich zu einer Behandlungseinrichtung, die unter Drehung arbeitet und den Klärschlamm mit Trennteilen beansprucht, und von der Behandlungseinrichtung zu einem zweiten An schlußbereich strömen gelassen wird.

Der hier zur Rede stehende Klärschlamm befindet sich in einer biologischen Reini gungsstufe, bei der leicht abbaubare organische Bestandteile zu anorganischen Endpro dukten wie z. B. H₂O, CO₂ oder N₂ verwandelt werden. Um diesen Vorgang zu be schleunigen, enthält der Klärschlamm beigemischte Mikroorganismen, wobei Schlamm flocken bzw. Aggregate aus feinsten Schwebstoffen und Mikroorganismen gebildet sind. Diese Aggregate umfassen von den Mikroorganismen gebildete Zellen. Die Wirksamkeit der biologischen Reinigungsstufe wird durch eine Desintegration des Klärschlamms verbessert. Unter Desintegration des Klärschlamms versteht man das Zerstören von Aggregaten und Zellen.

Ein durch die Praxis bekanntes Verfahren der eingangs genannten Art arbeitet mit einer als Behandlungseinrichtung vorgesehenen Rührwerkskugelmühle gemäß Fig. 3. Hier ist ein erster Anschlußbereich 101 in Form einer Zufuhrleitung vorgesehen, die zu einem Mahlbehälter 102 führt, der einen Mahlraum 103 umschließt. In dem Mahlraum befindet sich eine Rührwerk-Welle 104, die über einen Abdichtung 105 nach außen geführt ist und zu langsamer Drehung angetrieben wird. Die Welle 104 trägt Abstand voneinander aufweisende Rührscheiben 106. Im übrigen ist der Mahlraum zu 50-90% mit Mahl körpern 107, z. B. Kugeln, gefüllt, die als Trennteile dienen. An dem dem Anschlußbe reich 101 entgegengesetzten Ende des Mahlbehälters 102 ist ein als Ablaufleitung aus gebildeter zweiter Anschlußbereich 108 vorgesehen. Der Ablaufleitung ist ein Siebmittel 109 vorgeordnet, um zu verhindern, daß die Mahlkörper in die Ablaufleitung gelangen. Die mit diesem Verfahren erreichbare Desintegration des Klärschlamms bzw. Wirksam keit der biologischen Reinigungsstufe wird als zu gering empfunden. Auch verstopft das Siebmittel 109 relativ rasch, was eine Reinigung oder Auswechselung des Siebmittels und damit eine Betriebsunterbrechung notwendig macht.

Es ist eine Vorrichtung zum Einmischen bekannt (DE 40 29 824 A1, DE 197 19 638 A1), die ein schnell rotierendes, einen Kopf mit radialen Durchbrüchen und radialen Flügeln aufweisendes Rohr-Kopf-Gebilde ist. Dieses Rohr-Kopf-Gebilde wird dazu verwendet, einem Klärschlamm Flockmittel zuzumischen, das von einem ersten An schlußbereich her das Rohr-Kopf-Gebilde passiert und den in dem Klärschlamm be findlichen Kopf in dem Klärschlamm hinein verläßt. Bei dieser bekannten Verwendung des schnell rotierenden Rohr-Kopf-Gebildes wird eine merkliche Desintegration des Klärschlamms nicht erreicht.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem unter verbesserter Kontinuität des Betriebs eine entscheidende Stei gerung der Desintegration erreicht ist. Die Erfindung besteht, diese Aufgabe lösend, in der Verwendung eines schnell rotierenden, einen Kopf mit radialen Durchbrüchen und radialen Flügeln aufweisenden Rohr-Kopf-Gebildes zur mechanischen Desintegration von biogenem Klärschlamm.

Die Erfindung sieht also ein Verfahren der eingangs genannten Art vor, bei dem als Klärschlamm-Behandlungseinrichtung verwendet wird ein schnell rotierendes, einen Kopf mit radialen Durchbrüchen und radialen Flügeln aufweisendes Rohr-Kopf- Gebilde, das mit dem Kopf in dem zweiten Anschlußbereich, der als Anschlußraum ausgebildet ist, angeordnet ist, und bei dem die Flügel und die Durchbruch-Ränder den das schnell rotierende Rohr-Kopf-Gebilde passierenden Klärschlamm-Strom beanspru chen. Der gesamte zu desintegrierende Klärschlamm-Strom muß also das schnell rotie rende Rohr-Kopf-Gebilde, d. h. die sich sehr schnell bewegenden Durchbruch-Ränder und Flügel passieren, die als Trennteile Aggregate und Zellen des Klärschlamms zerstö ren.

Während die Durchbruch-Ränder eine Scherwirkung ausüben, üben die Flügel eine Prallwirkung aus und die Kombination dieser beiden Wirkungen in Verbindung mit der schnellen Rotation bringt die Verbesserung des Desintegration. Der Klärschlamm- Strom muß Sieb- bzw. Abscheidemittel nicht durchströmen. Unter schneller Rotation werden hier Drehzahlen von 700 U/min aufwärts verstanden; die Drehzahl beträgt in der Regel mehr als 1000 U/min, z. B. 2000-3000 U/min. Mit eingedicktem Über schlußschlamm (6% TS) läßt sich eine maximale Erhöhung des CSB (= Kohlenstoffge halt) um 430% und des DOC (= direkt verfügbarer Kohlenstoff) von 350% erreichen.

In Abhängigkeit von der eingetragenen Energie, der Drehzahl der schnellen Rotation und den erreichbaren Spannungen an den Schlammpartikeln im durchgesetzten Klär schlamm-Strom lassen sich modellhaft nachfolgende Behandlungsergebnisse (Behand lungsstufen) darstellen:

1. Teilweise bis vollständige Zerkleinerung der vorhandenen Belebtschlammflocken (Aggregate), Freisetzung und teilweise Zerkleinerung sorptiv in und an der Flocke gebundener Schlamminhaltsstoffe, Erhöhung des Feinanteils in der Partikelgrößen verteilung, Änderung der Oberflächenladung, geringfügige Erhöhung des CSB (ge löst).
2. Weitergehende Zerkleinerung der Belebtschlammflocke, Freisetzung von einzelnen Mikroorganismen aus dem Flockenverband, Abscherung von Exoenzymen, Polysac chariden u. ä. von den Zellwänden der Mikroorganismen, beginnende Zerkleinerung organischer Schlamminhaltsstoffe bis zu bakterienverfügbaren Größenordnungen, zunehmender Anstieg des CSB (gelöst), meßbarer Anstieg der Enzymaktivitäten, Änderung der Oberflächenladung, weitere Erhöhung des Feinanteils in der Partikel größenverteilung, rasante Beschleunigung der Vorversäuerung im anaeroben Milieu.
3. Beginnende Deformation von Zellwänden bis zur vollständigen Zerstörung von Zellen, Ausschüttung der Zellinhaltsstoffe, deutlicher Anstieg des CSB (gelöst), Ab nahme der Enzymaktivität, hohe Belastung des Prozeßwassers mit gelösten Stoffen (Rücklösung).

Es ist denkbar, den Klärschlamm-Strom so fließen zu lassen, daß er in den Kopf eintritt und das Rohr-Kopf-Gebilde am Rohr verläßt. Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Klärschlamm-Strom das Rohr-Kopf-Gebilde am Kopf verläßt. Es wird hier erst die Scherwirkung und dann die Prallwirkung ausgeübt, was die Desinte gration verbessert.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es auch, wenn ein schnell rotierendes Rohr- Kopf-Gebilde verwendet wird, bei dem das Rohr über radiale Durchbrüche in den er sten Anschlußbereich, der als Anschlußraum ausgebildet ist, übergeht und auch die Durchbruch-Ränder des Rohres den das schnell rotierende Rohr-Kopf-Gebilde passie renden Klärschlamm-Strom beanspruchen. Es wird also an einer zweiten Stelle Scher wirkung auf den Klärschlamm-Strom ausgeübt, was das Maß der Desintegration vergrö ßert.

Die Kombination der Durchbruch-Ränder des Kopfes und der Durchbruch-Ränder des Rohres bringen mit sich, daß der zu desintegrierende Klärschlamm zweimal von Durchbruch-Rändern geschert wird. Die Durchbruch-Ränder sind möglichst scharfkan tig in der Art einer Messerkante gestaltet und zwar auch dann, wenn nur die Durch bruch-Ränder des Kopfes vorgesehen sind.

Nachfolgend werden bevorzugte Merkmale des erfindungsgemäß verwendeten schnell rotierenden Rohr-Kopf-Gebildes angegeben, die einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander vorgesehen werden: Die Durchbrüche des Kopfes und/oder des Rohres sind schlitzartig länglich. Die Flügel sind in Achsrichtung längliche Streifen. Es wech seln sich am Kopf in Rotationsrichtung gesehen jeweils ein Durchbruch und ein Flügel ab.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und zeigt

Fig. 1 eine schematische Draufsicht mit Aufbrüchen einer Vorrichtung zur Desintegra tion von Klärschlamm und

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie II-II in Fig. 1, in einem gegenüber Fig. 1 vergrößerten Maßstab.

Die Vorrichtung gemäß Zeichnung ist an einem als Schlammrohr ausgebildeten An schlußraum 1 vorgesehen, in dem eine Klärschlamm-Strömung gemäß einem Pfeil 2 abfließt. Die Vorrichtung ist mittels eines länglichen Flansches 3 an dem Anschlußraum 1 angebracht und weist außerhalb des Anschlußraumes eine von dem Flansch 3 wegra gende Kuppelkammer 4 auf. Aus der Kuppelkammer 4 ragt in den Anschlußraum 1 ein Kopf 6, der mittels eines Antriebs 7 drehbar ist, der am anderen Ende der Kuppelkam mer 4 angebracht ist und als Elektromotor ausgebildet ist. An der Kuppelkammer 4 mündet bei 12 eine Zufuhrleitung 8 für den Klärschlamm-Strom, in der ein Rückschlag ventil 9 sitzt. Der Kopf 6 bildet schlitzartige Durchbrüche 10 und trägt streifenförmige Flügel 11.

Eine vom Antrieb 7 herkommende Wellenverlängerung 13 trägt über eine Buchse 14 ein Rohr 15 und in der Stirnwand der Kuppelkammer 4 ist eine Gleitringdichtung 16 vorge sehen, die die Wellenverlängerung 13 umfaßt. Das Rohr 15 weist längliche Durchbrüche 17 auf, über die Klärschlamm aus der Kuppelkammer in das Rohr gelangt. In der Kup pelkammer 4 ist ein das Rohr 15 umgebender Anschlußraum 21 vorhanden, von dem der Klärschlamm in die Durchbrüche 17 gelangt. Das Rohr 15 dringt durch eine im Flansch 3 sitzende Gleitlagerbuchse 5 in den Anschlußraum 4 und geht dort mate rialeinheitlich in den Kopf 6 über, der rohrartig ausgebildet ist. Dem Kopf 6 ist eine gestrichelt angedeutete Rotationsebene 18 zugeordnet. Jeder Flügel 11 bildet eine kreis bogenartig gekrümmte Randkante 19, die, bei entsprechender Stellung des Flügels, einen Spalt 20 zum Anschlußraum 1 hin begrenzt, der im Querschnitt kreisrund ist.

Claims

1. Verwendung eines schnell rotierenden, einen Kopf mit radialen Durchbrüchen und radialen Flügeln aufweisenden Rohr-Kopf-Gebildes zur mechanischen Desintegrati on von biogenem Klärschlamm.

2. Verfahren zur mechanischen Desintegration von biogenem Klärschlamm, bei dem ein Klärschlamm-Strom von einem ersten Anschlußbereich zu einer Be handlungseinrichtung, die unter Drehung arbeitet und den Klärschlamm mit Trenn teilen beansprucht, und von der Behandlungseinrichtung zu einem zweiten An schlußbereich strömen gelassen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß als Klärschlamm-Behandlungseinrichtung verwendet wird ein schnell rotieren des, einen Kopf mit radialen Durchbrüchen und radialen Flügeln aufweisendes Rohr-Kopf-Gebilde das mit dem Kopf in dem zweiten Anschlußbereich, der als An schlußraum ausgebildet ist, angeordnet ist, und
daß die Flügel und die Durchbruch-Ränder den das schnell rotierende Rohr-Kopf- Gebilde passierenden Klärschlamm-Strom beanspruchen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Klärschlamm-Strom das Rohr-Kopf-Gebilde am Kopf verläßt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein schnell rotie rendes Rohr-Kopf-Gebilde verwendet wird, bei dem das Rohr über radiale Durch brüche in den ersten Anschlußbereich, der als Anschlußraum ausgebildet ist, über geht und auch die Durchbruch-Ränder des Rohres den das schnell rotierende Rohr- Kopf-Gebilde passierenden Klärschlamm-Strom beanspruchen.