DE102008039005A1

DE102008039005A1 - Trocknungsanlage mit doppelwandiger Trommelmischer für Klärschlamm

Info

Publication number: DE102008039005A1
Application number: DE200810039005
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-08-21
Filing date: 2008-08-21
Publication date: 2010-02-25

Abstract

Nach der Vortrocknung wird der entwässerte Klärschlamm im doppelwandigen Trommelmischer weiter gefördert. Im Innenteil des doppelwandigen Trommelmischer befindet sich ein Spaltsieb, dieses die Heißluft und Umluft zwischen den doppelwandigen Trommelmischer durch den Spaltsieb und durch den entwässerten Klärschlamm strömt und somit ein schnelleres Feuchtigkeitsaufnahme ermöglicht. Die Besonderheit an diesem Sieb ist die Anordnung der Stäbe die durch ihre Form – Verbreitung des Spaltes nach außen eine Verstopfung verhindert. Die Heißluft oder Umluft strömt durch den doppelwandigen Trommelmischers. Der doppelwandige Trommelmischer weißt eine schwarze Stahloberfläche bzw. Solarkollektoren auf. Durch die Strömung der Heißluft zwischen den doppelwandigen Trommelmischer wird die Heißluft zusätzlich durch die Sonnenstrahlen und die Außenbeschichtung des doppelwandigen Trommelmischers erwärmt. Man kann zusätzlich die Sonnenenergie in dem doppelwandigen Trommelmischer für die entwässertem Klärschlamm nutzen. Dadurch dass der entwässerte Klärschlamm in den erwärmten doppelwandigen Trommelmischer kontinuierlich mit der Warmluft durchmischt wird, entweicht das Wasser aus dem Klärschlamm in Form von Wasserdampf,...

Description

Bei dieser Erfindung handelt es sich um eine Trocknungsanlage für Klärschlamm mit einem doppelwandiger Trommelmischer. Dabei kann die in vielen Kläranlagen vorhandene Wärmeenergie in einfacher Weise genutzt werden, indem man diese in einen Trockenmischer-Trommelmischer hineinleitet. In diesen doppelwandigen Trockenmischer werden der Klärschlamm und die eingeleitete Warmluft zusammengemischt. Dieses geschieht mit einem angepassten Intervallprogramm, je nach Klärschlamm und Volumen. Hier wird ein spezielles Steuerungskonzept verwendet mit überlagertem Prozessleitsystem. Durch die Erwärmung des Klärschlamms verdampft das noch enthaltene Wasser, wodurch sich der Trockensubstanzgehalt des Klärschlamms erhöht. Bei der Vortrocknung wird zusätzlich, Heißluft und Umluft durch Luftleitungen in die untere Öffnung der Förderschnecke eingeführt. Während der Förderzeit, kommen die entwässerten Klärschlammkörnungen mit Heißluft und Umluft in Kontakt, so dass die Oberfläche der Körnungen vorgetrocknet werden und somit wir eine Vortrocknung erreichen, Vorteil der Vortrocknung ist, die Verbesserung des Trommeltrocknung und Verminderung der Kleblichkeit und Verleimung. Nach der Vortrocknung wird der entwässerte Klärschlamm in dem doppelwandigen Trommeltrockner weitergefördert. In der Innenteil des doppelwandigen Trommeltrockners befindet sich ein Spaltsieb, dieses die Heißluft und Umluft in dem doppelwandigen Trommelmischer durch den Spaltsieb durch den entwässerten Klärschlamm strömt und somit ein schnelleres Feuchtigkeitsaufnahme ermöglicht. Die Besonderheiten an diesem Sieb ist die Anordnung der Stäbe, die durch ihre Form-Verbreiterung des Spaltes nach außen eine Verstopfung verhindern. Nach der Trommeltrocknung wird der getrocknete Klärschlamm in einen Container entleeret. Es folgt die Nachtrocknung. Bei der Nachtrocknung haben wir einen luftdichten, gekapselten Container, wo die Heißluft und Umluft von oben oder unten in den Container einströmt. Bei diesem Prozess, entnimmt die Umluft und Heißluft die Restfeuchtigkeit auf, man erreicht bis 95% TS-Gehalt. Kontinuierlich messen wir mit Messdosen, die unten an dem Container angebracht sind, das Gewicht. So bestimmen wir den TS-Gehalt oder Trocknungsgrad.
Es gibt ca. 10.200 Kläranlagen in Deutschland. Sie sind die größten Stromverbräuche der Kommunen. Der Anteil des Strombezuges der Kläranlagen liegt am Gesamtbezug der Kommunen bei durchschnittlich 20% neben der Straßenbeleuchtung und dem Stromverbrauch der öffentlichen Gebäude wie Schulen, Krankenhäuser, Rathäuser etc. Bezogen auf die Angaben des statistischen Bundesamtes können die in Deutschland anfallenden Klärschlammmengen mit ca. 2,2 Mio. t Trockenrückstand (TR) in 2003 angegeben werden.
Im gleichen Jahr sind von anfallenden Klärschlammmengen 3% durch die Deponierung (ab 2005 nicht mehr möglich), 56% durch Landwirtschaft und Landschaftbau, 38% durch die thermische Verbrennung und 3% Sonstigen entsorgt. Der Anteil der thermischen Verbrennung ist von 15% in 1983 auf 38% in 2003 gestiegen. Die Tendenz ist steigend. Bevor der Klärschlamm thermisch behandelt und anschließend als sekundären Energieträger verwendet wird, muss er getrocknet werden. Das Ziel der Klärschlammtrocknung ist neben Gewichts- und Volumenreduktion ein handhabbares und heizwertreiches Produkt zu erhalten. Die Verfahren der Klärschlammtrocknung können aufgrund der unterschiedlichen Temperaturbereiche in drei Gruppen eingeteilt werden:

(I) Hochtemperaturtrocknung: Bei diesem Verfahren erfolgt die Erwärmung einen Mediums (Luft, Wasser, etc.) durch Zuführung von Energie auf Temperaturen über 100°C (sogar bis 450);
(II) Kaltluft-/Niedertemperaturtrocknung: Bei diesem Trocknungsverfahren wird das Trocknungsmedium auf Temperaturen bis max. 40°C („Kaltluft”) bzw. < 80°C („Niedertemperatur”) erwärmt. Mittlerweile erfolgt die Trocknung bei diesem System bevorzugt bei Temperaturen von ca. 60°C < 80°C;
(III) Solar-Trocknung: Bei dieser Trocknung erfolgt die Trocknung durch Sonneneinwirkung.

Ausgenommen der solaren Trocknung wird sowohl bei der Hochtemperaturtrocknung als auch bei der Kalt-/Niedertemperaturtrocknung thermische Energie, die aus der Verbrennung biogener und fossiler Brennstoffe sowie elektrischer Energie gewonnen wird, für die Klärschlammtrocknung eingesetzt.
Aufgrund der stark gestiegenen Kosten für fossile Energieträger und ihrer Umweltbelastung werden neue Trocknungsverfahren mit unterschiedlichen Abwärmequellen für die Klärschlammtrocknung in der Zukunft im Vordergrund stehen und gefördert werden. Zu diesen alternativen Abwärmequellen gehören regenerative Abwärmequellen, wie zum Beispiel Nutzung der Wärme aus gereinigtem Abwasser, Nutzung der Wärme aus erneuerbaren Energien (vor allen Solarenergie); Abwärmenutzung von Klärgas und Nutzung der Abwärme der Verbrennungsanlagen (z. B. Kehrrichtverbrennungsanlagen, etc.). Diese regenerativen Abwärmequellen werden nicht nur für die Klärschlammtrocknung eingesetzt, sondern auch für
die Energiegewinnung, vor allem für die Stromerzeugung.
Der Stand der Technik mit allen bekannten Verfahren mit ihren Schwächen und Nachteilen

– hohe Investitionskosten
– hohe Geruchsbildung
– Trocknungsleistung abhängig vom Wetter
– hohe Arbeits- und wartungsaufwand
– große Flächenbedarf
– hoher Personalbedarf
– Staubbelastung
– längere Trocknungszeit
– Filtratwassersammelbehälter oder -becken werden benötigt
– Verwertung weiterer kommunaler Abfälle (Rechengut, Sandgut usw.) nicht möglich
– hoher Energieaufwand
– hohe Planungskosten
– zusätzliche Transportgeräte, z. B. Radlader
– Maßnahmen zum Explosionsschutz erforderlich
– ...

Eine derartige Trocknungsanlage ist aus DE 10 2006 054 566 bekannt. Bei diesem neuen Patent handelt es sich um einen doppelwandigen Trommelmischer in dem die Warmluft mit einen Spaltsieb von oben und unten durch den entwässerten Klärschlamm geführt wird.
Neben diesen erneuerbaren und alternativen Trocknungsverfahren wurde ein neues ökologisches und ökonomisches Verfahren für die Klärschlammtrocknung entwickelt. Das Grundprinzip der Erfindung basiert darauf, dass der mechanisch entwässerte Schlamm mit ca. 20–38% Trockenrückstand(TR)-Gehalt durch die Ausnutzung der in jeder Kläranlage vorhandene und kostenlosen Abwärme (Kompressions- und Raumabwärme) bis auf 80–95% TR-Gehalt getrocknet wird. Diese Verfahrenstechnik unterscheidet sich deutlich von allen bisherigen (sowohl von konventionellen als auch erneuerbaren) Trocknungsverfahren.
Diese Erfindung verwendet vorhandene Wärmeenergie der Kläranlagen und fördert sie in einen offenen Trommelmischer (Betonmischer). Als vorhandene Energie gibt es auf der Kläranlage Abwärme durch die Gebläseverdichter, Sonnenenergie, Abwärme vom Verbrennungsprozess und BHKW-Anlagen direkte Nutzung des Gasanfalles. Bei einer Kläranlage mit Belebschlammverfahren benötigt man Sauerstoff für das Belebungsbecken um die Schmutzstoffe abzubauen. Dieser Sauerstoff wird mit einem oder mehreren Gebläsen in das Belebungsbecken gefördert. Bei diesem Verdichtungsprozess entsteht Wärme in der Luftleitung von ca. 108°C (abhängig von Anzahl und Drehzahl der Gebläse). Zusätzlich entsteht Abwärme im Gebläseraum.
Zur Entwässerung des Klärschlamms gibt es drei Verfahren: (Siebbandpresse, Kammerfilterpresse und Zentrifuge). Der entwässerte Klärschlamm mit einem Trockensubstanzgehalt von 12% bis 35% wird mit einem Fördersystem in den Trockenmischer eingefüllt. Bei der Vortrocknung wird zusätzlich, Heißluft und Umluft durch Luftleitungen in die untere Öffnung der Förderschnecke eingeführt. Während der Förderzeit, kommen die entwässerten Klärschlammkörnungen mit Heißluft und Umluft in Kontakt, so dass die Oberfläche der Körnungen vorgetrocknet werden und somit wir eine Vortrocknung erreichen, Vorteil der Vortrocknung ist, die Verbesserung des Trommeltrocknung und Verminderung der Kleblichkeit und Verleimung. Das Problem beim Trommeltrockner besteht darin, dass durch die klebrige Eigenschaft des Klärschlamms bei kontinuierlicher Drehung des Trommeltrockners sich dadurch immer größere Schlammbälle bilden, die ein gutes Trocknungsergebnis verhindern. Das bedeutet, das Befüllen und das Drehen des Trommeltrockners müssen nach einem ganz bestimmten Ablauf erfolgen. Dieses Problem wird mit dieser Erfindung gelöst. Nach dem Befüllen mit Schlamm wird der Trommeltrockner nur eine bestimmte Zeit (angepasst an die spezifischen Eigenschaften der verschiedenen Klärschlämme) in Rotation gebracht. Dann beginnt eine spezielle ermittelte Pausenzeit für die Rotation. Die Warmluft wird jedoch weiterhin kontinuierlich durch die doppelwandige Trommelmischer durch den Spaltsieb von unten sowie von oben eingeblasen. Durch diese doppelwandige Trommelmischer und dem Spaltsieb wird die Kontaktfläche der Heißluft mit dem entwässertem Klärschlamm verdoppelt. Aus diesem Grund wird die Trocknungszeit verkürzt und die Feuchtigkeitsaufnahme verdoppelt. In dieser Pausenzeit bildet die Körnung des Klärschlammes eine trockene Oberfläche. Dadurch wird das Zusammenbacken zu großen Schlammbällen verhindert. Ist der gewünschte Trockensubstanzgehalt erreicht, wird die Drehrichtung des Trommelmischers reversiert, und der getrocknete Klärschlamm wird herausgefordert. Es folgt die Nachtrocknung. Bei der Nachtrocknung haben wir einen luftdichten, gekapselten Container, wo die Heißluft und Umluft von oben oder unten in den Container einströmt. Bei diesem Prozess, entnimmt die Umluft und Heißluft die Restfeuchtigkeit auf, man erreicht bis 95% TS-Gehalt. Kontinuierlich messen wir mit Messdosen, die unten an dem Container angebracht sind, das Gewicht. So bestimmen wir den TS-Gehalt oder Trocknungsgrad.
Die Vorteile der Erfindung gegenüber herkömmlichen Trocknungsverfahren mit einem thermischen Energieeinsatz:

– geringe Investitionskosten
– optimale Trocknungsleistung unabhängig vom Wetter
– geringer Arbeits- und Wartungsaufwand
– kein zusätzliches Personal
– kein zusätzlicher Flächenbedarf
– homogene Produktqualität
– das Trocknungskonzept kann vollautomatisch betrieben werden
– keine zusätzlichen Gebäude oder Bauwerke
– wenig Energieverbrauch des Trockenmischers
– staubfreie Trocknung bis 95% TS
– keine Verleimung
– keine Ex-Anlage
– die Entleerung durch die Flügel des Mischers ist einfach

Diese doppelwandige Trommeltrocknungsanlage kann bei allen anfallenden Abfällen der Kläranlagen (Sandgut, Rechengut, usw.), Industrieschlämmen Aufbereitungsreststoffen, Schwimmstoffen und -schlämmen eingesetzt werden.
Im Folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 Gesamtdarstellung des doppelwandigen Trommelmischers
2 einen Schnitt quer zum doppelwandigen Trommelmischer
1 und 2 zeigen die schematische Darstellung des doppelwandigen Trommelmischers für Klärschlamm. Die Gebläse saugen die frische außen Luft an, verdichten und pressen sie durch ein Leitungssystem in das Belebungsbecken. Bei diesem Verdichten und Reiben der Luft erhitzt sich dieses und es entsteht in der Luftleitung eine Temperatur (Heißluft). In diese Luftleitung wird ein Kreuzstromwärmetauscher (Luft gegen Luft) eingebaut. Dadurch wird nutzbare Heißluft 3 (Abwärme von BHKW-Anlagen, Sonnenenergie, Wärmepumpen usw.) gewonnen. Die nutzbare Heißluft 3 wird mit einem regelbaren Ventilator 5 durch eine Luftleitung zum doppelwandigen Trommelmischer 1 geleitet. Der entwässerte Klärschlamm 2 mit einer Trockensubstanz (TR) bis zu 35%, wird nach der Entwässerungsmaschine mit einer Förderschnecke, in den doppelwandigen Trommelmischer 1 eingebracht. Die nutzbare Heißluft 3 wird von oben 10 und unten 11 durch den Spaltsieb 7 des doppelwandigen Trommelmischers 1 eingeblasen. In der innenteil des doppelwandigen Trommelmischers 1 befindet sich ein Spaltsieb 7, dieses die Heißluft 3 oder Umluft 4 in den doppelwandigen Trommelmischer 1 durch den Spaltsieb 7 durch den entwässerten Klärschlamm 2 strömt und somit einen schnellen Feuchtigkeitsaufnahme ermöglicht. Die Heißluft 3 oder Umluft 4 strömt durch den doppelwandigen Trommelmischers 1. Der doppelwandige Trommelmischer 1 weißt eine schwarze Stahloberfläche 9 bzw. Solarkollektoren 9 auf. Durch die Strömung der Heißluft 3, 4 zwischen den doppelwandigen Trommelmischer 1 wird die Heißluft 3, 4 zusätzlich durch die Sonnenstrahlen 8 und die Außenbeschichtung 9 des doppelwandigen Trommelmischers 1 erwärmt. Man kann zusätzlich die Sonnenenergie 8 in dem doppelwandigen Trommelmischer 1 für die entwässertem Klärschlamm 2 nutzen. Dadurch das der entwässerte Klärschlamm 2 in den erwärmten doppelwandigen Trommelmischer 1 kontinuierlich mit der Warmluft 3 durchmischt wird, entweicht das Wasser aus dem Klärschlamm 2 in Form von Wasserdampf, mit Hilfe eines Ventilators 6 Wasserdampf mit Staub 4 durch einen Filter und Entfeuchter als Kreislauf geführt wird. Das Entleeren des getrockneten Klärschlamm 2 erfolgt einfach durch ändern der Drehrichtung durch Spiralbleche in bereitgestellte Container.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006054566 [0007]

Claims

Nach der Vortrocknung wird der entwässerte Klärschlamm im doppelwandigen Trommelmischer weiter gefördert. Im Innenteil des doppelwandigen Trommelmischer befindet sich ein Spaltsieb, dieses die Heißluft und Umluft zwischen den doppelwandigen Trommelmischer durch den Spaltsieb und durch den entwässerten Klärschlamm strömt und somit ein schnelleres Feuchtigkeitsaufnahme ermöglicht. Die Besonderheit an diesem Sieb ist die Anordnung der Stäbe die durch ihre Form – Verbreitung des Spaltes nach außen eine Verstopfung verhindert. Die Heißluft oder Umluft strömt durch den doppelwandigen Trommelmischers. Der doppelwandige Trommelmischer weißt eine schwarze Stahloberfläche bzw. Solarkollektoren auf. Durch die Strömung der Heißluft zwischen den doppelwandigen Trommelmischer wird die Heißluft zusätzlich durch die Sonnenstrahlen und die Außenbeschichtung des doppelwandigen Trommelmischers erwärmt. Man kann zusätzlich die Sonnenenergie in dem doppelwandigen Trommelmischer für die entwässertem Klärschlamm nutzen. Dadurch dass der entwässerte Klärschlamm in den erwärmten doppelwandigen Trommelmischer kontinuierlich mit der Warmluft durchmischt wird, entweicht das Wasser aus dem Klärschlamm in Form von Wasserdampf, mit Hilfe eines Ventilators Wasserdampf mit Staub durch einen Filter und Entfeuchter als Kreislauf geführt wird. Das Entleeren des getrockneten Klärschlamm erfolgt einfach durch ändern der Drehrichtung durch Spiralbleche in bereitgestellte Container.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das der Trommelmischer doppelwandig ist so das zwischen den Doppelwänden die Luft durchströmen kann.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das im Innenteil des doppelwandigen Trommelmischer sich ein Spaltsieb befindet, dieses das durchströmen des Heißluft bzw. Umluft durch den entwässerten Klärschlamm und somit eine schnellere Feuchtigkeitsaufnahme ermöglicht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die Besonderheit an diesem Sieb ist die Anordnung der Stäbe die durch ihre Form – Verbreitung des Spaltes nach außen eine Verstopfung verhindert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das durch das Spaltsieb die Heißluft mit dem entwässerten Klärschlamm sich die Kontaktfläche verdoppelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die Heißluft oder Umluft strömt durch den doppelwandigen Trommelmischers. Der doppelwandige Trommelmischer weißt eine schwarze Stahloberfläche bzw. Solarkollektoren auf. Durch die Strömung der Heißluft zwischen den doppelwandigen Trommelmischer wird die Heißluft zusätzlich durch die Sonnenstrahlen und die Außenbeschichtung des doppelwandigen Trommelmischers erwärmt. Man kann zusätzlich die Sonnenenergie in dem doppelwandigen Trommelmischer für die entwässertem Klärschlamm nutzen.