DE102008052111A1 - Stabilization, hygienization and volume reduction of sewage sludge, comprises reducing the pH value of sewage sludge, draining sewage sludge, heating the sewage sludge under air and keeping sewage sludge under exclusion of air - Google Patents

Stabilization, hygienization and volume reduction of sewage sludge, comprises reducing the pH value of sewage sludge, draining sewage sludge, heating the sewage sludge under air and keeping sewage sludge under exclusion of air Download PDF

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Abstract

Method for stabilization, hygienization and volume reduction of sewage sludge, comprises: reducing the pH value of sewage sludge to less than 4; draining the sewage sludge to a solid content of greater than 10% dry matter before the thermal treatment; heating the sewage sludge at 150-250[deg] C under air; and finally keeping the sewage sludge under the exclusion of air for at least 2 hours and maximum up to 6 hours at 150-250[deg] C. An independent claim is also included for a device for carrying out the method mentioned above.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung, Hygienisierung und Volumenreduktion von Klärschlamm. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.The The invention relates to a method for stabilizing, sanitizing and volume reduction of sewage sludge. Furthermore, the invention relates to an apparatus for performing the Process.

Das heute gängige Verfahren zur Behandlung von Klärschlamm ist eine biologische Stabilisierung in einer aeroben oder anaeroben Behandlungsstufe, eine anschließende Entwässerung zur Volumenreduktion und, in seltenen Fällen, eine Trocknung des entwässerten Klärschlamms. Das Ziel dieses Verfahrens ist es, den Klärschlamm volumenreduziert und biologisch inaktiv zu entsorgen.The today common Process for the treatment of sewage sludge is a biological stabilization in an aerobic or anaerobic Treatment stage, a subsequent drainage for volume reduction and, in rare cases, drying of the dehydrated Sewage sludge. The aim of this procedure is to reduce the volume of sewage sludge and biologically inactive to dispose of.

Das beschriebene Verfahren hat einige erhebliche Nachteile:
Wird der Klärschlamm aerob stabilisiert, muss seine Aufenthaltsdauer in der biologischen Stufe einer Kläranlage unter Sauerstoffbeigabe über den Zeitraum verlängert werden der notwendig ist um die Nährstoffe des Abwassers abzubauen. Der Klärschlamm erfüllt damit in dieser Phase der reduzierten biologischen Aktivität nicht mehr seinen eigentlichen Zweck, den Abbau von Kohlestoff-, Stickstoff- und Phosphatverbindungen im Abwasser, sondern erhöht als praktisch tote Biomasse das gesamte Schlammvolumen und erfordert einen zusätzlichen Energieeintrag in die Anlage über die Belüftungsstufen.The method described has some significant disadvantages:
If the sewage sludge is aerobically stabilized, its residence time in the biological stage of a sewage treatment plant with oxygenation must be extended over the period necessary to reduce the nutrients of the wastewater. In this phase of reduced biological activity, the sewage sludge no longer fulfills its actual purpose of decomposing carbon dioxide, nitrogen and phosphate compounds in the wastewater, but instead increases the total sludge volume as practically dead biomass and requires additional energy input into the plant via the aeration stages ,

Wird der Klärschlamm alternativ anaerob stabilisiert, wird dieser aus der biologischen Stufe einer Kläranlage abgezogen sobald seine Aktivität nachlässt, und nach einer ersten Entwässerung einem Faulturm zugeführt. Im Faulturm entsteht über einen mikrobiologischen Prozess durch Abbau von Kohlestoffverbindungen Faulgas bis der Klärschlamm nicht mehr biologisch aktiv ist. Da dieser Prozess im Mittel etwa 20 Tage dauert sind Faulbehälter von großer Kapazität notwendig die einen hohen Investitionsaufwand erfordern. Da es sich um einen biologischen Prozess handelt ist zudem eine Prozesstemperatur von 35–40°C aufrechtzuerhalten die eine Wärmezufuhr im Winter erfordert. Daraus ergeben sich hohe Investitions- und Betriebskosten für die anaerobe Stabilisierung.Becomes the sewage sludge alternatively stabilized anaerobically, this is from the biological Stage of a sewage treatment plant deducted as soon as his activity subsides, and after a first drainage fed to a digester. In the digester is about a microbiological process by degradation of carbon compounds Digester gas until the sewage sludge no longer biologically active. As this process is on average about Lasts 20 days are digester of great capacity necessary which require a high capital expenditure. As it is a biological process is also a process temperature from 35-40 ° C to maintain the a heat supply required in winter. This results in high investment and Operating costs for the anaerobic stabilization.

Ein weiterer Nachteil zeigt sich im nächsten Behandlungsschritt:
Die anschließende Entwässerung erfolgt mit Bandfilterpressen oder Dekantern die aufgrund der hydrophoben Eigenschaft des Klärschlamms und der enthaltenen Hydrokolloide den Klärschlamm lediglich auf einen maximalen Feststoffgehalt von 30–35% entwässern können. Aufgrund des resultierenden hohen Entsorgungsvolumens und -gewichts ergeben sich hohe Entsorgungskosten.Another disadvantage shows up in the next treatment step:
Subsequent dewatering takes place with belt filter presses or decanters which, due to the hydrophobic nature of the sewage sludge and the hydrocolloids contained therein, can only dewater the sewage sludge to a maximum solids content of 30-35%. Due to the resulting high disposal volume and weight, high disposal costs result.

Wird der entwässerte Klärschlamm zur weiteren Volumenreduktion getrocknet ergeben sich erhebliche weiter Anlagenkosten und ein erheblicher zusätzlicher Energiebedarf da sich mindestens noch 65% Wasser im Klärschlamm befindet. Dies wirkt sich ebenso nachteilig aus.Becomes the dehydrated one sewage sludge Dried to further volume reduction results in significant plant costs and a considerable additional energy demand at least 65% water in sewage sludge located. This also has a disadvantageous effect.

Ein weiterer Nachteil ist dass der Klärschlamm durch die vorgenannten Behandlungsstufen nicht hygienisiert wurde und damit nicht keimfrei ist. Er kann damit nur eingeschränkt landwirtschaftlich entsorgt werden.One Another disadvantage is that the sewage sludge by the aforementioned Treatment stages was not sanitized and therefore not germ-free. He can only limited with it be disposed of agriculturally.

Aufgabe der Erfindung ist es Klärschlamm so zu behandeln dass er ohne hohen Energieaufwand zunächst biologisch inaktiviert wird, danach auf einen hohen Feststoffgehalt einfach entwässert werden kann, eine anschließende Trocknung leicht und ohne hohen Energieaufwand erfolgen kann und der Klärschlamm zudem während des Prozesses zuverlässig hygienisiert wird um ihn anschließend problemlos in der Landwirtschaft entsorgen zu können. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung den Klärschlamm im Volumen durch Abbau der organischen Anteile und durch einfache Entwässerbarkeit zu minimieren um damit Entsorgungskosten zu sparen. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung die dafür notwendigen Anlagenteile kompakt und kostengünstig zu erstellen.task The invention is sewage sludge to treat so that he without high energy input initially biological is inactivated, then easy to a high solids content drained can be, a subsequent Drying can be done easily and without high energy consumption and the sewage sludge also during the process reliably sanitized will be around him afterwards easy to dispose of in agriculture. It is still the task the invention the sewage sludge in volume by degradation of the organic components and by simple dewatering to minimize in order to save disposal costs. It is also a task the invention for it necessary plant components compact and inexpensive to create.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

  • – dass der pH Wert des Klärschlamms auf Werte kleiner pH 4 gesenkt wird,
  • – dass der Klärschlamm vor der thermischen Behandlung auf einen Feststoffgehalt größer 10% TS (Trockensubstanz) entwässert wird
  • – dass der Klärschlamm unter Luftabschluss auf Temperaturen größer 150°C und kleiner 250°C erhitzt wird
  • – dass der Klärschlamm unter Luftabschluss mindestens 2 Stunden und höchstens 6 Stunden bei 150°C bis 250°C verbleibt
This object is achieved according to the invention
  • - that the pH of the sewage sludge is reduced to values below pH 4,
  • - that the sewage sludge is dewatered before the thermal treatment to a solids content greater than 10% DM (dry matter)
  • - that the sewage sludge is heated to temperatures greater than 150 ° C and less than 250 ° C under exclusion of air
  • - that sewage sludge remains under exclusion of air for at least 2 hours and not more than 6 hours at 150 ° C to 250 ° C

Ein solches Verfahren führt zu folgenden Vorteilen:

  • – der Klärschlamm lässt sich nach der Behandlung sehr leicht auf einen Trockensubstanzgehalt größer 35% entwässern
  • – der entwässerte Klärschlamm lässt sich anschließend mit geringem Energieaufwand sehr leicht trocknen
  • – der Klärschlamm wird während der Behandlung hygienisiert
  • – der Klärschlamm ist nach der Behandlung stabilisiert und biologisch inaktiv
  • – der Feststoffgehalt des Klärschlamms wird während der Behandlung durch Abbau der organischen Bestandteile um 30% reduziert
  • – der behandelte Klärschlamm wird um über 50% im Volumen reduziert
  • – die Behandlung des Klärschlamms ist in weniger als einen Tag abgeschlossen
Such a method leads to the following advantages:
  • - The sewage sludge can be dehydrated after treatment very easily to a dry matter content greater than 35%
  • - The dewatered sewage sludge can then be dried very easily with low energy consumption
  • - The sewage sludge is sanitized during the treatment
  • - The sludge is stabilized after treatment and biologically inactive
  • - The solids content of the sewage sludge is reduced by 30% during the treatment by decomposition of the organic components
  • - The treated sewage sludge is reduced by more than 50% in volume
  • - the treatment of sewage sludge is less completed as a day

Besonders vorteilhaft ist es dass die im Klärschlamm enthaltenen Schwermetalle während der Behandlung in die Wasserphase übergehen und damit im Klärschlamm reduziert werden.Especially It is advantageous that the heavy metals contained in the sewage sludge while the treatment in the water phase and thus in sewage sludge be reduced.

Höchst vorteilhaft ist es auch dass durch die Behandlung der im Klärschlamm enthaltenen Phosphor in die Wasserphase übergeht und dort wiedergewonnen werden kann.Highly advantageous it is also that by the treatment of the phosphorus contained in sewage sludge goes into the water phase and can be recovered there.

Weiterhin ist es von hohem Vorteil dass die Anlagen, die zur erfindungsgemäßen Behandlung von Klärschlamm notwendig sind, klein und kompakt sind und damit wirtschaftlich zu betreiben sind.Farther it is of great advantage that the equipment used for the treatment according to the invention sewage sludge necessary, are small and compact and therefore economical to operate.

Höchst vorteilhaft Ist es zudem dass während der Behandlung Wärme entsteht und damit der Energieaufwand zur erfindungsgemäßen Behandlung klein ist.Highly advantageous Is it also that while the treatment heat arises and thus the energy consumption for the treatment according to the invention is small.

Weiterhin höchst vorteilhaft ist dass man die entstehende Wärme zur anschließenden Trocknung des behandelten Klärschlamms nutzt kann um das Volumen weiter zu reduzieren.Farther maximum It is advantageous that the resulting heat for subsequent drying of the treated sewage sludge can be used to further reduce the volume.

Vorteilhafte beispielhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Folgenden beschrieben. Hierbei zeigt die Zeichnung eine Ausführung in einfacher schematischer Darstellung.advantageous exemplary embodiments the method according to the invention are described below. Here, the drawing shows an embodiment in simple schematic representation.

Ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden einschließlich Alternativen beschrieben.One embodiment of the method is shown schematically in the drawing and will be included below Alternatives described.

Der Klärschlamm, der auf Kläranlagen mit Trockensubstanzgehalten (TS) von 1–3% anfällt, wird in einem Vorlagebehälter (1) gelagert. In einem Hydrozyklon (2) werden die mineralischen Anteile des Klärschlamms abgetrennt. Ebenso erfolg eine Abtrennung von Wasser. In einem weiteren Vorlagebehälter wird der pH Wert des Klärschlamms auf kleine pH 4 erniedrigt. Alternativ können zusätzlich auch andere Hilfsstoffe, wie z. B. Polymere, beigemischt werden. Der Klärschlamm wird anschließend in einem Dekanter (3) auf einen TS-Gehalt von > 10% entwässert. Alternativ kann die Einstellung des pH Wertes auch nach dem Entwässern erfolgen. Über Zuteileinrichtungen und Pumpen wird der Klärschlamm den Reaktoren zugeführt. Das Ausführungsbeispiel zeigt 2 parallele Reaktoren die einen wechselseitigen Batch-Betrieb ermöglichen. Alternativ kann auch nur ein Reaktor oder mehr als zwei Reaktoren verwendet werden. Ebenso kann alternativ ein kontinuierlicher Reaktor eingesetzt werden der beispielsweise als Rohrreaktor mit integrierter Klärschlammtransportschnecke ausgeführt sein kann.The sewage sludge, which is obtained on sewage treatment plants with dry matter contents (TS) of 1-3%, is stored in a storage tank ( 1 ) stored. In a hydrocyclone ( 2 ) the mineral parts of sewage sludge are separated. Likewise a success separation of water. In a further storage tank, the pH of the sewage sludge is lowered to low pH 4. Alternatively, other adjuvants, such as. As polymers are added. The sewage sludge is then placed in a decanter ( 3 ) is dewatered to a DM content of> 10%. Alternatively, the pH adjustment can be made after dehydration. Via metering devices and pumps, the sewage sludge is fed to the reactors. The embodiment shows 2 parallel reactors which allow a mutual batch operation. Alternatively, only one reactor or more than two reactors can be used. Likewise, alternatively, a continuous reactor can be used, for example, can be designed as a tubular reactor with integrated sewage sludge transport screw.

Die Reaktoren sind luftdicht verschließbar und verfügen zur Unterstützung der thermischen Behandlung über ein Rührwerk. Alternativ kann die Umsetzung auch ohne Rührwerk erfolgen.The Reactors are hermetically sealed and have the support the thermal treatment over a stirrer. Alternatively, the reaction can also be carried out without an agitator.

Die Reaktoren sind für Drücke bis 40 bar und für Temperaturen bis 250°C ausgelegt und sind aus säurefestem Stahl gefertigt.The Reactors are for pressures up to 40 bar and for Temperatures up to 250 ° C designed and made of acid resistant Made of steel.

Ein Brenner (5) erhitzt den Klärschlamm auf 150°C bis 250°C. Ein Wärmespeicher (6) nimmt die während der thermischen Behandlung entstehende Wärmeenergie auf und trägt zur Erwärmung der nachfolgenden Batchs bei.A burner ( 5 ) heats the sewage sludge to 150 ° C to 250 ° C. A heat storage ( 6 ) absorbs the thermal energy generated during the thermal treatment and contributes to the heating of the subsequent batch.

Nach Ablauf von 2 bis 6 Stunden wird der Klärschlamm entnommen und in einem Vorlagegefäß (7) gelagert. Der Klärschlamm hat durch die Behandlung eine kohleschlamm-ähnliche Erscheinung. Der Klärschlamm wird anschließend erneut dem Dekanter (3) zur Entwässerung zugeführt.After 2 to 6 hours, the sewage sludge is removed and placed in a storage vessel ( 7 ) stored. The sewage sludge has a coal mud-like appearance due to the treatment. The sewage sludge is then returned to the decanter ( 3 ) supplied for dehydration.

Alternativ zum Dekanter können auch Bandfilterpressen oder Siebfilterpressen eingesetzt werden.alternative to the decanter can also belt filter presses or screen filter presses are used.

Der entwässerte, erfindungsgemäß behandelte Klärschlamm hat einen Trockensubstanzgehalt von > 50% und kann in einer abschließenden Trocknungsstufe (8) auf bis zu 90% TS getrocknet werden.The dehydrated, treated according to the invention sewage sludge has a dry matter content of> 50% and can in a final drying step ( 8th ) to be dried up to 90% TS.

Claims (9)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung, Hygienisierung und Volumenreduktion von Klärschlamm, dadurch gekennzeichnet, – dass der pH Wert des Klärschlamms auf Werte kleiner pH 4 gesenkt wird, – dass der Klärschlamm vor der thermischen Behandlung auf einen Feststoffgehalt größer 10% TS (Trockensubstanz) entwässert wird – dass der Klärschlamm unter Luftabschluss auf Temperaturen größer 150°C und kleiner 250°C erhitzt wird – dass der Klärschlamm unter Luftabschluss mindestens 2 Stunden und höchstens 6 Stunden bei 150°C bis 250°C verbleibtThe invention relates to a method for stabilizing, sanitizing and reducing the volume of sewage sludge, characterized in that - the pH of the sewage sludge is reduced to values below pH 4, - that the sewage sludge before the thermal treatment to a solids content greater than 10% TS (dry matter) that the sewage sludge is heated to temperatures of more than 150 ° C and less than 250 ° C in the absence of air - that the sewage sludge remains under exclusion of air for at least 2 hours and no more than 6 hours at 150 ° C to 250 ° C Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung des Klärschlamms in einem luftdichten Batchreaktor mit integriertem Rührwerk erfolgtMethod according to claim 1, characterized that the treatment of sewage sludge in an airtight batch reactor with integrated stirrer Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Schwermetalle des Klärschlamms während des Verfahrens in die Wasserphase übergehen und dort entsorgt oder wiedergewonnen werdenMethod according to claim 1, characterized that the Heavy metals of sewage sludge during the Proceed to the water phase and disposed of or recovered there Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der im Klärschlamm enthaltene Phosphor während des Verfahrens in die Wasserphase übergeht und dort wiedergewonnen werden kannA method according to claim 1, characterized in that the phosphorus contained in the sewage sludge during the process in the water phase passes and can be recovered there Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die während des Verfahrens entstandene Abwärme gespeichert und für Trocknung des Klärschlamms und das Erhitzen nachfolgender Batchs verwendet wird.Method according to claim 1, characterized that the while of the process resulting waste heat saved and for Drying the sewage sludge and heating subsequent batches is used. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Temperature von 150°C bis 250°C eine Hygienisierung des Klärschlamms gewährleistenMethod according to claim 2, characterized that the Temperature of 150 ° C up to 250 ° C one Hygienization of sewage sludge guarantee Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Klärschlamm nach der thermischen Behandlung auf einen Trockensubstanzgehalt von > 50% entwässert wirdMethod according to claim 2, characterized that the sewage sludge dehydrated after the thermal treatment to a dry matter content of> 50% Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß mobile Anlagen zur Behandlung des Klärschlamms verwendet werdenMethod according to claim 2, characterized that mobile Installations for the treatment of sewage sludge be used Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorherigenApparatus for carrying out the method according to one the previous one
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KARLSSON,I.,GÖRANSSON,J.: Thermic Sludge Treatment. In: Water Science and Technology,Vol.27,1993,No.5,6,S.449-456. ISSN: 0273- 1223 $S.454,vorl.Abs., S.455,letzter Abs.,Fig.2,5,7,Abstract$ *
KARLSSON,I.,GÖRANSSON,J.: Thermic Sludge Treatment. In: Water Science and Technology,Vol.27,1993,No.5,6,S.449-456. ISSN: 0273- 1223 S.454,vorl.Abs., S.455,letzter Abs.,Fig.2,5,7,Abstract

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