DE102007055563A1 - Method and device for treating sludge - Google Patents

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Abstract

Gemäß der Erfindung wird in wenigstens einem ersten Verfahrensschritt der Schlamm in einer Desintegrationseinrichtung einem Desintegrationsvorgang unterzogen, bei dem im Schlamm enthaltene Partikel und/oder Aggregate wenigstens teilweise desintegriert werden, und anschließend in einem zweiten Verfahrensschritt der Schlamm in einer Flockmittelzugabeeinrichtung mit Flockmittel versetzt.According to the invention, in at least one first process step, the sludge is subjected to a disintegration process in a disintegration process in which particles and / or aggregates contained in the sludge are at least partially disintegrated, and then in a second process step the sludge is added in a flocculant addition device with flocculant.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Behandeln von Schlamm, der organische Zellen und Aggregate aus Zellen enthält, insbesondere biogenem Schlamm wie Klärschlamm.The The invention relates to a method and a device for treating of sludge containing organic cells and aggregates of cells, especially biogenic sludge such as sewage sludge.

Biogene Schlämme sind tierischen oder menschlichen Ursprungs und sind ein Gemisch aus flüssiger Phase oder Flüssigkeit, meist hauptsächlich Wasser, und fester Phase oder Feststoffteilchen, umfassend biogene Partikel oder organische Feststoffe und sind wie Zellen und Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, und Aggregate daraus. Zusätzlich können in biogenen Schlämmen auch organische oder anorganische Stoffe gelöst sein und auch eine Gasphase beispielsweise in Form von Gasblasen oder gelöstem Gas, enthalten sein, wobei das Gas insbesondere aus Zersetzungsprozessen oder dem, insbesondere aeroben oder anaeroben, Abbau von organischen Stoffen im Schlamm stammt. Ein Klärschlamm ist ein in der Abwasserreinigung auftretender biogener Schlamm.biogenic Sludges are of animal or human origin and are a mixture of liquid phase or liquid, mostly water, and solid phase or solid particles, include biogenic particles or organic solids and are like Cells and microorganisms, especially bacteria, and aggregates it. Additionally, in biogenic sludges also be dissolved organic and inorganic substances and also a gas phase, for example in the form of gas bubbles or dissolved Gas, be included, the gas in particular from decomposition processes or, in particular aerobic or anaerobic, degradation of organic Substances in the mud comes. A sewage sludge is one in the Wastewater treatment occurring biogenic sludge.

Zur Reinigung von Abwässern werden Kläranlagen eingesetzt, die üblicherweise nach einer mechanischen Vorreinigung ein Vorklärbecken aufweisen, in dem sich ungelöste Stoffe wie Fäkalstoffe und Papier etc. absetzen oder an der Oberfläche aufschwimmen. Das entsprechend vorgeklärte Schmutzwasser wird nun einer biologischen Stufe zugeführt, in der durch Mikroorganismen und Zufuhr von Luftsauerstoff organische Stoffe des Abwassers abgebaut und anorganische Stoffe teilweise oxidiert werden. Ein übliches Verfahren für diese biologische Stufe ist ein Belebtschlammverfahren in einem Belebungsbecken mit einem nachgeschalteten Nachklärbecken. In dem Belebtschlammverfahren werden die biogenen Inhaltsstoffe des Abwassers durch Zugabe von Belebtschlamm, der Massen von flockig aggregierten Bak terien enthält, und durch Belüften im Belebungsbecken biotisch oxidativ aerob abgebaut. Dadurch werden von aeroben Bakterien Kohlenstoffverbindungen im Abwasser größtenteils zu Kohlenstoffdioxid abgebaut und teilweise zu Biomasse umgesetzt sowie der Stickstoff aus den organischen Verbindungen durch andere Bakterien zu Nitrat umgewandelt. Das Belebtschlammverfahren wird kontinuierlich betrieben. Im Nachklärbecken wird der Belebtschlamm durch Absetzen aus dem Abwasser abgetrennt und ein Teil des Schlammes wird als Rücklaufschlamm wieder dem Belebungsbecken zurückgeführt, um die Konzentration der Mikroorganismen im Belebungsbecken ausreichend hoch zu halten. Der sogenannte Überschussschlamm, der durch den Zuwachs an Biomasse im Nachklärbecken entstanden ist, wird zur Weiterbehandlung zusammen mit dem Primärschlamm des Vorklärbeckens in einem Voreindicker eingedickt und dann zu einem aneroben Abbau in einen Faulturm gepumpt. Der Faulschlamm wird anschließend nach Durchlaufen eines Nacheindickers einer Schlammpresse zur Entwässerung zugeführt und dann entsorgt. Es sind auch Anlagen bekannt, bei denen kein Vorklärbecken vorhanden ist. Hier wird dann nur der Überschussschlamm aus dem Nachklärbecken über den Voreindicker in der Regel dann ohne Faulturm der Schlammpresse zugeführt und der entwässerte Schlamm dann entsorgt.to Purification of waste water is used in sewage treatment plants, usually after a mechanical pre-cleaning have a primary clarifier, in which unresolved Deposits substances such as faeces and paper, etc. or on float up the surface. The corresponding pre-clarified wastewater is now fed to a biological stage in which Microorganisms and supply of atmospheric oxygen organic matter of the wastewater and inorganic substances are partially oxidized. A common procedure for this biological stage is an activated sludge process in an aeration tank with a downstream secondary clarifier. In the activated sludge process the biogenic ingredients of the wastewater are added by adding Activated sludge containing masses of flocculent aggregated bacteria, and by aerating in the aeration tank biotic oxidative aerobically degraded. As a result, aerobic bacteria become carbon compounds in wastewater mostly to carbon dioxide degraded and partially converted to biomass and the nitrogen from the organic compounds by other bacteria to nitrate transformed. The activated sludge process is operated continuously. In the secondary clarifier, the activated sludge is settled by settling separated from the wastewater and a part of the sludge is called Return sludge returned to the aeration tank, sufficient for the concentration of microorganisms in the aeration tank to hold up. The so-called excess sludge, which through the increase in biomass in the secondary clarifier has arisen, is for further treatment together with the primary sludge the Vorklärbeckens thickened in a Voreindicker and then pumped to an anerobic degradation in a digester. The sludge is then after passing through a Nacheindickers a Mud press fed for drainage and then disposed of. There are also known installations in which no primary sedimentation tank is available. Here then only the excess sludge from the secondary clarifier over the pre-thickener in usually fed without digester the sludge press and the drained sludge then disposed of.

Zum Entwässern oder Trocknen von Klär- oder Industrieschlämmen ist ein Verfahren bekannt, bei dem der Schlamm durch eine Filteranlage, insbesondere eine Kammerfilteranlage, oder eine Zentrifuge (Dekanter) geführt wird, die den im Wesentlichen aus Wasser bestehenden Flüssigkeitsanteil des Schlammes herauspresst und die festen Bestandteile aus dem Schlamm somit herausfiltert. Dem Schlamm wird vor der Entwässerung ein Flockmittel (Flockungshilfsmittel), das Polymere enthält, versetzt, um den Entwässerungsgrad oder den Trocknungsgrad des Schlammes zu erhöhen, also den Schlamm besser zu entwässern. Die Wirkungsweise des Flockmittels kann man sich so vorstellen, dass die Polymere die Feststoffteilchen im Schlamm in Flocken oder unter Flockenbildung aneinander binden durch elektrische Anziehungskräfte und dadurch deren Trennung vom Wasser unterstützen oder verbessern. Die herausgefilterte entwässerte Trockenmasse wird auch als Filterkuchen bezeichnet. Die Polymere verbessern auch den Durchgang des Wassers durch den Filterkuchen bei den nachfolgenden Schlammmen gen.To the Dewatering or drying of sewage or industrial sludge a method is known in which the sludge is passed through a filter unit, in particular a chamber filter system, or a centrifuge (decanter) which consists essentially of water Liquid portion of the mud squeezes out and the solid So it filters out ingredients from the mud. The mud is before dewatering a flocculant (flocculant), the polymer contains added to the degree of dehydration or to increase the degree of drying of the sludge, ie to drain the mud better. The mode of action of Flocculants can be thought of as such that the polymers Solid particles in the sludge in flakes or flocculation to bind together by electrical attractions and thereby helping or improving their separation from the water. The filtered dehydrated dry matter is also called Filter cake called. The polymers also improve the passage of the water through the filter cake at the subsequent sludge gene.

Aus der DE 198 08 156 A1 ist eine Vorrichtung zum Aufbereiten von Konditioniermittel für wässrigen Schlamm bekannt mit einer Lösekammer, der von einer Stammlösungs-Pumpe geförderte Wirkstoff-Stammlösung und unter Druck zuströmendes Zusatzwasser zugeführt werden, einer der Lösekammer nachgeschalteten Mischkammer, in der ein sich drehender Verteilerkopf zur Vermischung der in der Lösekammer gebildeten Mischung aus Wirkstoff-Stammlösung und Zusatzwasser angeordnet ist, sowie mit einem der Mischkammer nachgeschalteten Pufferspeicher, der über eine Dosierpumpe mit einer Impfeinrichtung verbunden ist, die die in der Mischkammer vermischte Wirkstofflösung als Konditioniermittel an den in einem Förderrohr fließenden wässrigen Schlamm abgibt. Der Verteilerkopf weist um seine Drehachse verteilt im Wesentlichen parallel zur Drehachse verlaufende Längsschlitze als Fluid-Auslässe für die von der Lösekammer herangeführte Mischung sowie radial nach außen, und längs der Drehachse sich erstreckende Mischflügel auf. Die Mischung strömt nun durch die schlitzförmigen Fluid-Auslässe nach außen in die Mischkammer und wird dort von den Mischflügeln durchmischt. Die Drehzahl des Verteilerkopfes wird in einem Bereich zwischen 700 U/min (Umdrehungen pro Minute) und 2.500 U/min betrieben. Die von der Lösekammer herangeführte Mischung aus Wirkstoff-Stammlösung und Zusatzwasser wird von unten in einen Schaft des Verteilerkopfes geführt, tritt dann durch die Schlitze aus und wird nach Vermischung durch die Mischflügel unmittelbar durch einen seitlichen Auslass aus der Mischkammer wieder heraus geleitet.From the DE 198 08 156 A1 a device for conditioning conditioner for aqueous sludge is known with a dissolving chamber to which are supplied from a stock solution pump funded drug stock solution and under pressure inflowing additional water, a dissolving chamber downstream mixing chamber in which a rotating distributor head for mixing in the Dissolving chamber formed mixture of active substance stock solution and make-up water is arranged, and with a mixing chamber downstream buffer memory, which is connected via a metering pump with a seed device which emits the mixed in the mixing chamber drug solution as a conditioning agent to the flowing in a delivery pipe aqueous sludge. The distribution head has distributed about its axis of rotation substantially parallel to the axis of rotation extending longitudinal slots as fluid outlets for the approach of the dissolving chamber mixture and radially outward, and along the axis of rotation extending mixing vanes. The mixture then flows through the slit-shaped fluid outlets to the outside in the mixing chamber and is mixed there by the mixing blades. The speed of the distributor head is in a range between 700 U / min (revolutions per minute) and Operated at 2,500 rpm. The mixture of active ingredient stock solution and make-up water introduced from the dissolving chamber is guided from below into a shaft of the distributor head, then exits through the slots and, after being mixed by the mixing blades, is led out of the mixing chamber again directly through a lateral outlet.

Die Wirksamkeit der biologischen Reinigungsstufe in Kläranlagen kann dadurch erhöht werden, dass man sogenannte Homogenisatoren oder Desintegratoren zum Behandeln des Klärschlammes, insbesondere des Rücklaufschlammes, Primärschlammes oder Überschussschlammes und auch des Faulschlammes, einsetzt. Durch diese Homogenisatoren oder Desintegrato ren wird einerseits die Größe der Feststoffpartikel im Schlamm verkleinert und homogenisiert und damit eine größere effektive Oberfläche für den Abbau zur Verfügung gestellt, und andererseits werden an den Zellwänden der Zellen anhaftende Enzyme (Exoenzyme) und biogene Partikel abgelöst und in das Fluid wieder eingebracht und auch durch wenigstens teilweise Zerstörung der Zellwände aus den Zellen selbst Endoenzyme freigesetzt. Alle diese Maßnahmen erhöhen den Wirkungsgrad des biologischen Abbaus durch die Mikroorganismen im Schlamm, insbesondere Belebtschlamm der biologischen Abbaustufe. Zur Homogenisierung oder Desintegration von Klärschlämmen in der biologischen Abbaustufe von Kläranlagen sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen schon bekannt.The Effectiveness of the biological treatment stage in sewage treatment plants can be increased by using so-called homogenizers or disintegrators for treating the sewage sludge, in particular of the return sludge, primary sludge or excess sludge and also of the sludge. Through these homogenizers or Desintegrato ren on the one hand, the size the solid particles in the sludge reduced and homogenized and thus a larger effective surface provided for the dismantling, and on the other hand become attached to the cell walls of the cells adhering enzymes (exoenzymes) and biogenic particles detached and reintroduced into the fluid and also by at least partial destruction of the cell walls from the cells themselves released endoenzymes. All these measures increase the efficiency of biodegradation by the microorganisms in the sludge, especially biological activated sludge Degradation stage. For homogenization or disintegration of sewage sludge in the biological degradation stage of sewage treatment plants are different Methods and devices already known.

DE 100 40 546 A1 offenbart ein System zur mechanischen Desintegration von biogenem Klärschlamm mit einem schnell rotierenden, einen Kopf mit radialen Durchbrüchen und radialen Flügeln aufweisendes Rohr-Kopf-Gebilde. DE 100 40 546 A1 discloses a system for the mechanical disintegration of biogenic sewage sludge having a rapidly rotating head and head having radial apertures and radial vanes.

Die DE 100 40 545 A1 offenbart ebenfalls ein System zur mechanischen Desintegration von biogenem Klärschlamm, bei dem der Klärschlamm in einem Ausgangszustand Mikroorganismen in Form von Zellen und einen Feststoff aufweist, der im Wesentlichen von Aggregaten aus den Zellen und Schwebstoffen gebildet ist, und bei dem ein Desintegrationsvorgang zur Zerstörung von Aggregaten und Zerstörung von Zellen verursacht, wobei in einem ersten Desintegrationsvorgang primär die Zerstörung von Aggregaten verursacht wird und in einem nachfolgenden, gesonderten zweiten Desintegrationsvorgang primär die Zerstörung von Zellen verursacht wird. Beim ersten Desintegrationsvorgang wird der Klärschlamm bevorzugt mit Trennteilen wie streifenförmigen Flügeln und gegebenenfalls zusätzlich mit schlitzartigen Durchbrüchen eines Rotationsflügelgerätes beansprucht und es werden die Zellen unmittelbar nur in einem sehr geringen Umfang zerstört, jedoch durch die Zerstörung von Aggregaten Enzyme freigesetzt, die Zellen zerstören. Beim zweiten Desintegrationsvorgang wird der Klärschlamm bevorzugt mit einem Ultraschallhomogenisator oder mittels Hochleistungspulsen be handelt und es werden durch die dadurch erzeugte Kavitation selbst Zellen unmittelbar und in einem erheblichen Umfang zerstört.The DE 100 40 545 A1 also discloses a system for mechanical disintegration of biogenic sewage sludge in which the sewage sludge in an initial state comprises microorganisms in the form of cells and a solid essentially composed of aggregates of the cells and suspended matter and in which a disintegration process destroys aggregates and destruction of cells, wherein in a first disintegration process primarily the destruction of aggregates is caused and in a subsequent, separate second disintegration process primarily the destruction of cells is caused. In the first disintegration process, the sewage sludge is preferably claimed with separating parts such as strip-shaped wings and possibly additionally with slot-like openings of a rotary blade device and the cells are destroyed only to a very limited extent, but released by the destruction of aggregates enzymes that destroy cells. In the second disintegration process, the sewage sludge is preferably treated with an ultrasonic homogenizer or by means of high-power pulses, and cells are destroyed by the resulting cavitation directly and to a considerable extent.

Die WO 2005/028375 A1 offenbart ein Verfahren zum Zerkleinern oder Desintegrieren partikulärer Substanzen in Suspensionen von Mikroorganismen in einem Trägermedium, insbesondere in Abwässern oder Schlämmen biologischer Kläranlagen, bei dem das Trägermedium in einen nach Art einer Lavaldüse aufgebauten Strömungskanal mit sich verengendem und anschließend wieder erweiternden Querschnitt unter Druck gepumpt wird und dabei schnell beschleunigt und anschließend wieder verzögert wird, wodurch in der Lavaldüse hydrodynamisch Kavitation entsteht.The WO 2005/028375 A1 discloses a method for crushing or disintegrating particulate substances in suspensions of microorganisms in a carrier medium, in particular in effluents or sludges of biological sewage treatment plants, in which the support medium is pumped into a constructed in the manner of a Laval nozzle flow channel with narrowing and then widening cross section under pressure and It accelerates quickly and then decelerates again, causing hydrodynamic cavitation in the Laval nozzle.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung zum Behandeln von Schlamm, der organische Zellen und Aggregate aus Zellen enthält, insbesondere biogenem Schlamm wie zum Beispiel Klärschlamm, anzugeben.Of the Invention is based on the object, a new method and a new device for treating sludge, the organic Contains cells and aggregates of cells, especially biogenic Sludge such as sewage sludge, to be specified.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, beim Entziehen von Flüssigkeit oder Flüssigphase, insbesondere Wasser (Entwässern), aus solchen Schlämmen vor dem Zusetzen von Flockmittel in einem vorgeschalteten Desintegrationsschritt Aggregate aus organischen Zellen und die organischen Zellen selbst wenigstens teilweise zu desintegrieren, also zu zerstören, aufzubrechen, aufzuschließen, aufzulösen und/oder zu zerkleinern.The Invention is based on the consideration, when withdrawing from Liquid or liquid phase, in particular water (Dewatering), from such sludges before clogging of flocculant in an upstream disintegration step Aggregates of organic cells and the organic cells themselves at least partially disintegrate, so destroy, break up, unlock, dissolve and / or to crush.

Die Desintegration, Zerstörung oder Auflösung der Zellaggregate oder Zellverbände führt zu einer Vereinzelung der Zellen oder kleineren durchschnittlichen Zell- oder Zellverbandsgröße oder Partikelgröße und damit zu einer größeren Oberfläche, an die sich das Flockmittel anlagern kann oder die es benetzen kann. Das Flockmittel kann nun eine größere Menge von Wasser- oder allgemein Flüssigkeitsmolekülen von den Zellen verdrängen, was bei gleicher zugesetzter Menge von Flockmittel pro Schlammmengeneinheit den Trocknungsgrad des Schlammes deutlich erhöht.The Disintegration, destruction or dissolution of the Cell aggregates or cell aggregates leads to a Separation of cells or smaller average cells or cell group size or particle size and thus to a larger surface which the flocculant can accumulate or which it can wet. The flocculant can now contain a larger amount of Water or general fluid molecules of displace the cells, which at the same added amount of flocculant per unit of sludge, the degree of dryness of the sludge clearly increased.

Die Desintegration oder Zerstörung oder das Aufbrechen oder Aufschließen der Zellen, insbesondere deren Zellmembranen bei allen Zellen und bei Mikroorganismen wie Bakterien, Archaeen und Pilzen oder bei pflanzlichen Zellen auch der (zusätzlichen) Zellwand, macht das Zytoplasma oder Zellinnere zugänglich, das zu einem Prozentsatz von typischerweise 80 bis 95% aus Wasser besteht. Durch diese Desintegration der Zellen kann nun nicht nur das Wasser aus dem Zellinneren teilweise entweichen und vom Flockmittel unterstützt von der Feststoffphase des Schlammes getrennt werden, sondern das Flockmittel kann auch die Zellmembran und ggf. die Zellwand sowie im Zellinneren oder Zytoplasma enthaltene, der Feststoffphase zuzurechnende Bestandteile der Zellen binden oder sich daran anlagern und diese vom Wasser oder der Flüssigkeit trennen.The disintegration or destruction or disruption or disruption of the cells, in particular their cell membranes in all cells and microorganisms such as bacteria, archaea and fungi or in plant cells of the (additional) cell wall, makes access to the cytoplasm or cell interior, in a percentage of typically 80 to 95% water. By this disintegration of the cells now not only the water from the cell interior can partially escape and be supported by the flocculant separated from the solid phase of the mud, son In addition, the flocculant may also bind or attach to the cell membrane and possibly the cell wall, as well as constituents of the cells contained in the cell interior or cytoplasm and attributable to the solid phase, and separate them from the water or the liquid.

Es wurde festgestellt, dass der vorgeschaltete Desintegrationsvorgang mit dem dadurch bewirkten Zellaggregat- und Zellaufschluss deutlich den Trocknungsgrad des anschließend mit dem Flockmittel versetzten Schlammes bei einem nachfolgenden Trocknungsvorgang erhöht.It it was found that the upstream disintegration process with the resulting Zellaggregat- and cell disruption clearly the degree of drying of the subsequent with the flocculant offset sludge increased in a subsequent drying process.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird beim Desintegrieren Kavitation in dem Schlamm erzeugt. Kavitation ist das Entstehen von gasgefüllten Hohlräumen in einer Flüssigkeit, wenn der statische Druck unter den Dampfdruck der Flüssigkeit fällt, der typischerweise einige Millibar beträgt. Es bilden sich dann durch das lokale kurzzeitige Verdampfen der Flüssigkeit Gasblasen, die, wenn der statische Druck den Dampfdruck wieder überschreitet implosionsartig praktisch mit Schallgeschwindigkeit zusammenbrechen. In den zusammenstürzenden Hohlräumen entstehen dadurch sehr hohe Drücke von unter Umständen Tausenden bar. Kavitation entsteht also, wenn die Strömungsgeschwindigkeit einen entsprechenden Wert überschreitet, so dass der statische Druck entsprechend unter den Dampfdruck sinkt. Die Kavitation führt zu enormen Trägheitskräften in dem Medium oder Schlamm, die die Desintegration der Zellenaggregate und Zellen zeitigen.In a preferred embodiment is when disintegrating Cavitation generated in the mud. Cavitation is the arising gas-filled cavities in a liquid, when the static pressure is below the vapor pressure of the liquid falls, which is typically a few millibars. It then forms by the local short-term evaporation of the liquid Gas bubbles that when the static pressure exceeds the vapor pressure again Implosion-like practically collapse at the speed of sound. Arise in the collapsed cavities thereby very high pressures of possibly thousands bar. Cavitation therefore arises when the flow velocity exceeds a corresponding value, so that the static pressure correspondingly below the vapor pressure drops. The cavitation leads to enormous inertial forces in the medium or Mud, which causes the disintegration of cell aggregates and cells.

Zum Erzeugen der Kavitation in dem Schlamm beim Desintegrieren kann jedes an sich bekannte Verfahren eingesetzt werden, beispielsweise der Einsatz von Ultraschall oder Hochleistungspulsen oder Rührwerkskugelmühlen, beispielsweise wie in DE 100 40 545 A1 beschrieben, oder auch ein hydrodynamisches Verfahren wie beispielsweise in WO 2005/028375 A1 beschrieben, wobei, wie dort beschrieben jeweils eine weitere Desintegration mit einem rotierenden Rotor vorgeschaltet, also eine zweistufige Desintegration vorgesehen werden kann.For generating the cavitation in the sludge during disintegration, any method known per se can be used, for example the use of ultrasound or high-power pulses or stirred ball mills, for example as in DE 100 40 545 A1 described, or a hydrodynamic process such as in WO 2005/028375 A1 described, where, as described there each upstream of a further disintegration with a rotating rotor, so a two-stage disintegration can be provided.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird zum Desintegrieren des Schlammes vor der Flockmittelzugabe wenigstens ein Rotor eingesetzt, der in dem Schlamm, insbesondere in einem Strömungsraum, in dem der Schlamm strömt, um seine Rotationsachse rotiert wird. Vorzugsweise wird auch mit dem Rotor Kavitation erzeugt, indem der Rotor mit einer Rotationsgeschwindigkeit oder Drehzahl in dem Schlamm rotiert wird, die abhängig von der Beschaffenheit und Strömung des Schlammes und von der Geometrie des Rotors so eingestellt, gesteuert oder geregelt wird, dass Kavitation im Schlamm an dem Rotor, insbesondere an jedem Rotorflügel, auftritt, oder die, mit anderen Worten, oberhalb der Kavitationsgrenze liegt. Die Drehzahl des Rotors ist überdies abhängig vom Druck im Klärschlamm, also dem statischen Druck, sowie von der Strömungsgeschwindigkeit des Klärschlammes und damit dem dynamischen Druck des Klärschlammes. Druck und Strömungsgeschwindigkeit des Klärschlammes wiederum hängen ab von dem Förderdruck einer Fördereinrichtung, insbesondere einer Pumpe, für den Schlamm und von der Geometrie des Strömungskanals oder -raums, in dem der Klärschlamm strömt und in dem der Rotor angeordnet ist, sowie von der Viskosität des Schlammes. Ab bestimmten Strömungsgeschwindigkeiten, entsprechend höheren Drehzahlen, des Rotors tritt an der Rotoroberfläche, insbesondere den Rotorflügeln, ein größerer stationärer Hohlraum auf, also eine zusammenhängende Gasschicht, die die Rotorflügel umgibt. Man spricht dann von Vollkavitation im Vergleich zu Teilkavitation, bei der einzelne Gasblasen an der Oberfläche entstehen. Die Vollkavitation ist hin sichtlich der etwas gleichmäßigeren Flächenbelastung vorteilhafter als Teilkavitation.In a particularly advantageous embodiment is for Disintegrating the sludge before flocculant addition at least a rotor is used, which in the sludge, in particular in a flow space, in which the mud flows, rotating about its axis of rotation becomes. Preferably, cavitation is also generated with the rotor by the rotor at a rotational speed or speed in the Mud is rotated, which depends on the texture and flow of the mud and the geometry of the rotor is set, controlled or regulated so that cavitation in the mud on the rotor, in particular on each rotor blade occurs, or, in other words, above the cavitation limit. The speed of the rotor is also dependent from the pressure in the sewage sludge, ie the static pressure, as well as from the flow rate of sewage sludge and thus the dynamic pressure of sewage sludge. print and flow rate of sewage sludge again depend on the delivery pressure of a conveyor, especially a pump, for the mud and the geometry the flow channel or space in which the sewage sludge flows and in which the rotor is arranged, and of the Viscosity of the sludge. From certain flow rates, correspondingly higher rotational speeds, the rotor occurs at the rotor surface, especially the rotor blades, a larger one stationary cavity, so a coherent Gas layer surrounding the rotor blades. One speaks then of full cavitation in comparison to partial cavitation, in which individual Gas bubbles arise on the surface. The full cavitation is clearly more advantageous from the slightly more uniform surface loading as a partial cavitation.

Die zum Auftreten von Teilkavitation oder Vollkavitation jeweils erforderliche Drehzahl des Rotors wird für die jeweils vorgegebenen anlagenspezifischen Größen und Parameter wie der Geometrie des Strömungsraumes und des Rotors, den Schlammeigenschaften, insbesondere Viskosität, und dem Schlammdruck oder Förderdruck empirisch oder messtechnisch oder auch theoretisch oder durch Simulation bestimmt und im Betrieb eingestellt. Die für Kavitation erforderlichen Drehzahlen können dabei sehr unterschiedlich sein gerade auch abhängig von der Geometrie des Rotors, insbesondere dessen Durchmesser. In der Praxis haben sich Rotoren mit Drehzahlen zwischen 3.300 und 4.500 U/min bewährt, jedoch stellen diese Werte keine einschränkenden Grenzen dar.The for the occurrence of partial cavitation or full cavitation respectively required The speed of the rotor will be specific to each given system Sizes and parameters such as the geometry of the flow space and the rotor, the sludge properties, in particular viscosity, and the mud pressure or delivery pressure empirically or metrologically or theoretically or by simulation and during operation set. The speeds required for cavitation can be very different depending on the situation from the geometry of the rotor, in particular its diameter. In In practice, rotors with speeds between 3.300 and 4,500 rpm, but these values are not restrictive Limits dar.

In einer Ausführungsform weist der oder jeder Rotor wenigstens einen, insbesondere wenigstens zwei, Durchbrüche und/oder Schlitze und/oder Ausnehmungen und/oder Erhebungen oder Vorsprünge, die insbesondere von der Rotationsachse nach außen ragen, auf. Bevorzugt sind am Rotor Abrisskanten und/oder Schneidkanten und/oder Scherkanten gebildet, die insbesondere im Schlamm enthaltene Feststoffpartikel insbesondere Aggregate von Zellen zerreißen oder zerkleinern oder auftrennen. In einer besonderen Ausführungsform weist der Rotor wenigstens einen, insbesondere wenigstens zwei, Rotorflügel auf. Es können aber auch zahnartige Vorsprünge nach Art eines Zahnrades oder eines Sägeblattes vorgesehen sein. Außerdem können zusätzlich oder ausschließlich Kanten an Durchbrüchen oder Schlitzen im Rotor gebildet sein.In In one embodiment, the or each rotor at least one, in particular at least two, breakthroughs and / or Slits and / or recesses and / or elevations or protrusions, which project in particular from the axis of rotation to the outside, on. Preference is given to the rotor demolition edges and / or cutting edges and / or shear edges formed, in particular, contained in the sludge In particular, disrupt aggregates of cells or crush or split. In a particular embodiment the rotor has at least one, in particular at least two, Rotor blades on. It can also be tooth-like Projections in the manner of a gear or a saw blade be provided. In addition, in addition or only edges at breakthroughs or Slots may be formed in the rotor.

Ferner können auch mehrere Rotoren nebeneinander, insbesondere sternförmig oder parallel zueinander angeordnet sein.Furthermore, several rotors can be side by side, in particular star-shaped or parallel be arranged to each other.

Zum Einmischen oder Einbringen des Flockmittels in den wenigstens teilweise desintegrierten Schlamm kann jede bekannte Vorrichtung oder jedes bekannte Verfahren eingesetzt werden, beispielsweise gemäß DE 198 08 156 A1 . Insbesondere wird das Flockmittel über einen rotierenden Mischer oder Mischkopf in den Schlamm eingebracht oder eingeimpft. Als Flockmittel kann auch jedes für den speziellen Einsatzzweck und Schlamm geeignete Flockmittel verwendet werden, wobei üblicherweise das Flockmittel in Form einer Wirkstofflösung, insbesondere einer wässrigen Polymerlösung, eingebracht wird, also als flüssiges Flockmittel.For mixing or introducing the flocculant into the at least partially disintegrated sludge, any known apparatus or method may be used, for example according to DE 198 08 156 A1 , In particular, the flocculant is introduced or inoculated into the sludge via a rotating mixer or mixing head. Any flocculant suitable for the specific application and sludge may also be used as the flocculant, with the flocculant usually being introduced in the form of a solution of an active substance, in particular of an aqueous polymer solution, ie as a liquid flocculant.

In einer vorteilhaften Kombination eines Desintegrationsrotors zum Desintegrieren und eines Einmischrotors oder rotierenden Mischkopfes zum Einbringen des Flockmittels wird ein modulares System vorgeschlagen, das einen Drehantrieb umfasst, der von außen an eine Wandung eines Raumes, in dem sich der Schlamm befindet, insbesondere eines Strömungsraumes oder eines Strömungsrohres, befestigbar oder anbringbar ist und an dessen Antriebswelle wahlweise entweder der Desintegrationsrotor oder der Einmischrotor ankopppelbar oder befestigbar sind.In an advantageous combination of a disintegration rotor for Disintegrate and a mixing rotor or rotating mixing head for introducing the flocculant a modular system is proposed, which comprises a rotary drive, which from the outside to a wall a room in which the sludge is located, in particular one Flow space or a flow tube, fastened or attachable and at the drive shaft either either the disintegration rotor or the mixing rotor can be coupled or are fastened.

Dabei ist vorzugsweise bei Ankoppeln des Desintegrationsrotors eine Gleitringdichtung zum Abdichten in dem Schlamm oder Strömungsraum für den Schlamm angeordnet, so dass der Schlamm die Gleitringdichtung kühlt. Bevorzugt wird eine Desintegrationseinheit, die den Desintegrationsrotor und die Gleitringdichtung umfasst, als Einheit an der Wandung befestigt und der Desintegrationsrotor auf oder an die Antriebswelle des Antriebs angekoppelt oder angeordnet und drehfest lösbar befestigt, insbesondere mittels Klemmschrauben.there is preferably a mechanical seal when coupling the disintegration rotor for sealing in the mud or flow space for the Mud arranged so that the sludge cools the mechanical seal. Preference is given to a disintegration unit which contains the disintegration rotor and the mechanical seal comprises, attached as a unit to the wall and the disintegration rotor on or to the drive shaft of the drive coupled or arranged and releasably attached rotatably, in particular by means of clamping screws.

Bei Ankoppeln des Einmischrotors wird dagegen ein Zuführsystem mit wenigstens einem Zuführkanal für das Flockmittel mit angekoppelt und eine Gleitringdichtung zum Abdichten in dem Zuführsystem angeordnet, so das das Flockmittel die Gleitringdichtung kühlt. Bevorzugt wird eine Einmischeinheit, die den Einmischrotor, das Flockmittel-Zuführsystem und die Gleitringdichtung umfasst, als Einheit an der Wandung befestigt und der Einmischrotor auf oder an die Antriebswelle des Antriebs angekoppelt oder angeordnet und drehfest lösbar befestigt, insbesondere mittels Klemmschrauben.at On the other hand, coupling of the mixing rotor becomes a feeding system with at least one feed channel for the flocculant coupled with and a mechanical seal for sealing in the Feeding arranged, so that the flocculant the mechanical seal cools. Preference is given to a mixing unit, which is the mixing rotor, the flocculant delivery system and the mechanical seal includes, attached as a unit to the wall and the interference rotor coupled or arranged on or to the drive shaft of the drive and releasably secured rotatably, in particular by means of clamping screws.

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Claims (20)

Verfahren zum Behandeln von Schlamm, der organische Zellen und Aggregate aus Zellen enthält, insbesondere biogenem Schlamm wie Klärschlamm, bei dem a) in wenigstens einem ersten Verfahrensschritt der Schlamm einem Desintegrationsvorgang unterzogen wird, bei dem im Schlamm enthaltene Aggregate von Zellen und Zellen selbst wenigstens teilweise desintegriert werden, b) anschließend in einem zweiten Verfahrensschritt der Schlamm mit Flockmittel versetzt wird.Process for treating sludge, the organic Contains cells and aggregates of cells, especially biogenic Mud like sewage sludge, in which a) in at least a first step of the sludge a disintegration process is subjected to aggregates of cells contained in the sludge and cells themselves are at least partially disintegrated, b) then in a second process step, the sludge is added with flocculant. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der mit Flockmittel versetzte Schlamm in einem dritten Verfahrensschritt einem mechanischen Trocknungsvorgang unterzogen wird, insbesondere einer Filterpresse, beispielsweise einer Kammerfilterpresse, oder einer Zentrifuge zugeführt wird.The method of claim 1, wherein the flocculant added sludge in a third step a mechanical Drying process is subjected, in particular a filter press, for example, a chamber filter press, or fed to a centrifuge becomes. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem das dem Schlamm zugesetzte Flockmittel die Trennung der Flüssigphase oder Flüssigkeit, insbesondere Wasser, von Feststoffen, einschließlich Festanteilen der Zellen, des Schlammes fördert oder verstärkt.A method according to claim 1 or claim 2, wherein the sludge added to the sludge means the separation of the liquid phase or liquid, especially water, of solids, including solidifying cells, of mud or reinforced. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem aus Feststoffteilchen und/oder festen Zellbestandteilen des Schlammes und Flockmittel Flockengebilde verschiedener Größe gebildet werden und Flüssigkeit, insbesondere Wasser, des Schlammes freigesetzt wird.Method according to one of claims 1 to 3, wherein the solid particles and / or solid cell components of mud and flocculent flakes of various sizes be formed and liquid, especially water, the Mud is released. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Flockmittel sich an die Oberflächen von Zellen und von Zellbestandteilen desintegrierter Zellenaggregate und/oder Zellen anlagert.Method according to one of claims 1 to 4, where the flocculant attaches to the surfaces of cells and cell components of disintegrated cell aggregates and / or Cells attached. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem bei der oder durch die Desintegration der Zellen, insbesondere der Zellmembranen und ggf. der Zellwände, Zellflüssigkeit aus dem Zytoplasma oder Zellinneren, insbesondere Zellwasser, freigesetzt wird.Method according to one of claims 1 to 5, in which at or by the disintegration of the cells, in particular the cell membranes and possibly the cell walls, cell fluid released from the cytoplasm or cell interior, especially cell water becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Flockmittel Zellmembranen und ggf. Zellwände sowie im Zellinneren oder Zytoplasma enthaltene, der Feststoffphase zuzurechnende Bestandteile desintegrierter Zellen bindet oder sich daran anlagert und diese vom Wasser oder der Flüssigkeit trennt.Method according to one of claims 1 to 6, in which the flocculant cell membranes and possibly cell walls and in the cell interior or cytoplasm, the solid phase attributable components of integrated cells binds or itself attached to it and this from the water or the liquid separates. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Desintegrationsvorgang wenigstens zwei Desintegrationsschritte umfasst, wobei in einem ersten Desintegrationsschritt primär die Desintegration von Aggregaten von Zellen verursacht wird, insbesondere mittels eines im Schlamm rotierenden Rotors, und in einem nachfolgenden, zweiten Desintegrationsschritt primär die Desintegration von Zellen bewirkt wird.Method according to one of the preceding claims, in which the disintegration process at least two disintegration steps wherein, in a first disintegration step, primarily the disintegration of aggregates is caused by cells, in particular by means of a rotor rotating in the mud, and in a subsequent, second Disintegration step primarily the disintegration of cells is effected. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem bei dem Desintegrationsvorgang Kavitation in dem Schlamm erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, in the disintegration process, cavitation in the mud is produced. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem Kavitation im Schlamm mittels Ultraschall oder Hochleistungs- oder Hochdruckpulsen oder hydrodynamisch insbesondere mittels wenigstens einer Kavitationsdüse erzeugt wird.The method of claim 9, wherein the cavitation in Mud by means of ultrasound or high-performance or high-pressure pulses or hydrodynamically, in particular by means of at least one cavitation nozzle is produced. Verfahren nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, bei dem Kavitation im Schlamm mittels eines im Schlamm rotierenden Rotors mit einer oberhalb der Kavitationsgrenze eingestellten Drehzahl oder mit einer Drehzahl, die abhängig von der Beschaffenheit und Strömung des Schlammes und von der Geometrie des Rotors so eingestellt, gesteu ert oder geregelt wird, dass Kavitation im Schlamm an dem Rotor auftritt, erzeugt wird.The method of claim 9 or claim 10, wherein cavitation in the sludge by means of a rotor rotating in the sludge with a speed set above the cavitation limit or at a speed that depends on the condition and Flow of the mud and the geometry of the rotor is adjusted, controlled or regulated, that cavitation in the Sludge occurs on the rotor is generated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in dem wenigstens einen ersten Verfahrensschritt wenigstens ein Rotor in dem Schlamm rotiert wird zum Durchführen eines Desintegrationsvorganges.Method according to one of the preceding claims, wherein in the at least one first method step at least a rotor is rotated in the mud for performing a Disintegration process. Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 11 oder Anspruch 12, bei dem der Rotor wenigstens einen, insbesondere wenigstens zwei Rotorflügel aufweist.A method according to claim 8 or claim 11 or Claim 12, wherein the rotor at least one, in particular at least has two rotor blades. Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 11 oder Anspruch 12, bei dem der Rotor wenigstens einen, insbesondere wenigstens zwei, Durchbrüche und/oder Schlitze und/oder Ausnehmungen und/oder Erhebungen oder Vorsprünge aufweist und/oder Abriss- und/oder Schneid- und/oder Scherkanten aufweist, die insbesondere im Schlamm enthaltene Aggregate von Zellen und/oder Zellen zerreißen oder zerkleinern oder auftrennen.A method according to claim 8 or claim 11 or Claim 12, wherein the rotor at least one, in particular at least two, apertures and / or slots and / or recesses and / or has projections or projections and / or demolition and / or cutting and / or shearing edges, in particular Rupture aggregates of cells and / or cells contained in the sludge or crush or split. Vorrichtung zum Behandeln von Schlamm, insbesondere biogenem Schlamm wie Klärschlamm, mit a) wenigstens einer Desintegrationseinrichtung zum Desintegrieren des Schlammes, b) wenigstens einer der Desintegrationseinrichtung in Strömungsrichtung des Schlammes nachgeordneten Flockmittel-Einmischeinrichtung zum Einmischen von Flockmittel in den Schlamm.Device for treating sludge, in particular biogenic sludge such as sewage sludge, with a) at least a disintegrator for disintegrating the sludge, b) at least one of the disintegration device in the flow direction the sludge downstream flocculant-mixing device for Mixing flocculant in the mud. Vorrichtung nach Anspruch 15 mit einer der Flockmittel-Einmischeinrichtung in Strömungsrichtung des Schlammes nachgeordneten Filterpresse oder Zentrifuge zum Trocknen des Schlammes.Apparatus according to claim 15 with one of the flocculant mixing device in the flow direction of the sludge downstream filter press or Centrifuge for drying the sludge. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, bei der wenigstens eine Desintegrationseinrichtung einen in dem Schlamm rotierenden oder rotierbaren Rotor aufweist.Apparatus according to claim 15 or claim 16, wherein the at least one disintegrator means one in the mud having rotating or rotatable rotor. Vorrichtung nach Anspruch 17, bei der der Rotor wenigstens einen, insbesondere wenigstens zwei Rotorflügel aufweist und/oder bei der der Rotor wenigstens einen, insbesondere wenigstens zwei, Durchbrüche und/oder Schlitze und/oder Ausnehmungen und/oder Erhebungen oder Vorsprünge aufweist und/oder Abriss- und/oder Schneid- und/oder Scherkanten aufweist, die insbesondere im Schlamm enthaltene Aggregate von Zellen und/oder Zellen zerreißen oder zerkleinern oder auftrennen.Apparatus according to claim 17, wherein the rotor at least one, in particular at least two rotor blades and / or wherein the rotor has at least one, in particular at least two, breakthroughs and / or slots and / or Having recesses and / or surveys or projections and / or has tearing and / or cutting and / or shearing edges, the particular contained in the sludge aggregates of cells and / or Tear or break up or break up cells. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, bei der die Drehzahl des Rotors wenigstens einer Desintegrationseinrichtung oberhalb der Kavitationsgrenze einstellbar, steuerbar oder regelbar ist.Apparatus according to claim 17 or claim 18, wherein the speed of the rotor of at least one disintegration device adjustable, controllable or adjustable above the cavitation limit is. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19 mit einem Strömungsraum, durch den der Schlamm strömt, wobei die Desintegrationseinrichtung und die Flockmittel-Einmischeinrichtung am oder im Strömungsraum angeordnet sind.Device according to one of claims 15 to 19 with a flow space through which the mud flows, wherein the disintegration means and the flocculent mixing means are arranged on or in the flow space.
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