DE102014116250A1 - Method and device for treating a mixture - Google Patents
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Abstract
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Behandlung eines Gemisches (2) aus wenigstens einer flüssigen Phase und wenigstens einem Feststoff, insbesondere Gülle oder Klärschlamm, mit den Schritten: a) Erzeugen eines Ultraschallfelds (5.1b–5.nb); b) Fördern des Gemisches (2) in oder durch den Bereich des Ultraschallfelds (5.1b–5.nb); c) Behandlung des Gemisches (2) mit Ultraschall in dem Bereich; und d) Trennung des Gemisches (2) in die flüssige Phase und die feste Phase nach der Ultraschall-Behandlung. Weiterhin vorgeschlagen werden eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung (1) sowie eine Verwendung der mittels des Verfahrens bzw. der Vorrichtung (1) erzeugten festen Phase.A process is proposed for the treatment of a mixture (2) of at least one liquid phase and at least one solid, in particular liquid manure or sewage sludge, comprising the steps of: a) generating an ultrasonic field (5.1b-5.nb); b) conveying the mixture (2) into or through the region of the ultrasonic field (5.1b-5.nb); c) treating the mixture (2) with ultrasound in the area; and d) separating the mixture (2) into the liquid phase and the solid phase after the ultrasonic treatment. Also proposed are a device (1) suitable for carrying out the method and a use of the solid phase produced by means of the method or the device (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung eines Gemisches aus wenigstens einer flüssigen Phase und wenigstens einem Feststoff, insbesondere Gülle oder Klärschlamm. Außerdem betrifft die Erfindung eine geeignete Vorrichtung zur Ultraschall-Behandlung eines solchen Gemisches. The invention relates to a process for the treatment of a mixture of at least one liquid phase and at least one solid, in particular manure or sewage sludge. Moreover, the invention relates to a suitable device for the ultrasonic treatment of such a mixture.
Gemische der genannten Art werden in der heutigen (industriellen) Praxis regelmäßig einer Fest-Flüssig-Trennung unterzogen, um die flüssige Phase und den Feststoff (feste Phase) getrennten Verwendungen zuführen zu können. Beispielsweise wird bei der Verarbeitung von Gülle anschließend das Zentrifugat (die flüssige Phase) unmittelbar wieder als Düngemittel auf dem Acker ausgebracht, während die feste Phase einer weiteren Behandlung unterzogen wird, um sie in geeigneter Weise zu verwerten, beispielsweise zur Herstellung von Düngemitteln oder dergleichen. Mixtures of the type mentioned are regularly subjected to a solid-liquid separation in current (industrial) practice in order to be able to supply the liquid phase and the solid (solid phase) to separate uses. For example, in the processing of manure, the centrifugate (the liquid phase) is then directly returned as fertilizer in the field, while the solid phase is subjected to further treatment to suitably utilize it, for example, for producing fertilizers or the like.
Im Zuge der heutigen Viehhaltungswirtschaft fallen aufgrund der großen Anzahl an Tieren enorme Mengen an Gülle an. Für diesen flüssigen Abfallstrom existiert eine Düngeverordnung, die die zulässigen Ausbringungsmengen auf Äckern in Abhängigkeit von der Stickstoffkonzentration vorschreibt. Aus diesem Grund wird Gülle regelmäßig der bereits angesprochenen Phasentrennung (Fest-/Flüssigtrennung) unterzogen, um die relevanten Stoffgehalte in der Flüssigphase zu minimieren. Die flüssige Restgülle wird unter Beachtung der zulässigen Grenzwerte auf die Äcker ausgebracht. Überschüssige Nährstofffrachten, das heißt überschüssiges Güllevolumen müssen bzw. muss kostenintensiv abgegeben und anderweitig entsorgt werden. In diesem Zusammenhang besteht also Bedarf an einem Verfahren bzw. an einer Vorrichtung, die geeignet ist, den Gehalt an (Ammonium-)Stickstoff in der flüssigen Phase zu reduzieren, um der angesprochenen Überdüngungsproblematik zu begegnen und den Stickstoff über die feste Phase einer anderweitigen Verwertung zuzuführen. In the course of today's livestock industry, huge quantities of manure accumulate due to the large number of animals. For this liquid waste stream, there is a Fertilizer Ordinance, which prescribes the permissible application rates on fields as a function of the nitrogen concentration. For this reason, manure is regularly subjected to the already mentioned phase separation (solid / liquid separation) in order to minimize the relevant substance contents in the liquid phase. The liquid residual slurry is applied to the fields in compliance with the permissible limits. Excess nutrient loads, ie excess manure volume, must or must be disposed of cost-intensive and otherwise disposed of. In this context, there is therefore a need for a method or device which is suitable for reducing the content of (ammonium) nitrogen in the liquid phase in order to counteract the above-mentioned over-fertilization problem and the nitrogen via the solid phase of another utilization supply.
Bei der Behandlung von Klärschlämmen dient die genannte Trennung dazu, eine feste Phase mit möglichst geringem Restwassergehalt zu gewinnen, welche anschließend ebenfalls weiter verwertet werden kann, beispielsweise zur Herstellung von Düngemitteln, oder durch Verbrennung. Bezogen auf Klärschlämme erfolgt eine Vergütung des Erzeugers abhängig von der Menge an Trockensubstanz (TS) pro Tonne Klärschlamm in der genannten festen Phase, sodass ein Bedarf besteht, den Restwassergehalt in der festen Phase möglichst stark zu reduzieren. In the treatment of sewage sludge said separation serves to win a solid phase with the lowest possible residual water content, which can then also be further utilized, for example, for the production of fertilizers, or by combustion. With regard to sewage sludge, the producer is compensated depending on the amount of dry matter (TS) per ton of sewage sludge in the stated solid phase, so that there is a need to reduce the residual water content in the solid phase as much as possible.
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass sich die vorstehend angesprochenen Aufgaben mit ein und demselben erfindungsgemäßen Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 lösen lassen. Surprisingly, it has been found that the above-mentioned objects can be achieved with one and the same inventive method having the features of
Besonders vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand von Unteransprüchen. Particularly advantageous developments of the method and the device according to the invention are the subject of dependent claims.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Behandlung eines Gemisches aus wenigstens einer flüssigen Phase und wenigstens einem Feststoff, insbesondere Gülle oder Klärschlamm, umfasst folgende Schritte: Erzeugen eines Ultraschallfelds; Fördern des Gemisches in oder durch den Bereich des Ultraschallfelds; Behandlung des Gemisches mit Ultraschall in dem Bereich; und Trennung des Gemisches in die flüssige Phase und die feste Phase nach der Ultraschall-Behandlung. A method according to the invention for treating a mixture of at least one liquid phase and at least one solid, in particular liquid manure or sewage sludge, comprises the following steps: generating an ultrasonic field; Conveying the mixture into or through the region of the ultrasound field; Treating the mixture with ultrasound in the area; and separating the mixture into the liquid phase and the solid phase after the ultrasonic treatment.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ultraschall-Behandlung eines Gemisches aus wenigstens einer flüssigen Phase und wenigstens einem Feststoff, insbesondere Gülle oder Klärschlamm, umfasst: wenigstens einen Ultraschallreaktor zum Erzeugen eines Ultraschallfelds; Fördermittel zum Fördern des Gemisches in oder durch den Bereich des Ultraschallfelds; und Separiermittel zum Trennen des Gemisches in die flüssige Phase und die feste Phase, welche Separiermittel in Förderrichtung des Gemisches hinter dem Ultraschallreaktor angeordnet sind. A device according to the invention for the ultrasonic treatment of a mixture of at least one liquid phase and at least one solid, in particular liquid manure or sewage sludge, comprises: at least one ultrasonic reactor for generating an ultrasonic field; Conveying means for conveying the mixture into or through the area of the ultrasonic field; and separating means for separating the mixture into the liquid phase and the solid phase, which separating means are arranged in the conveying direction of the mixture behind the ultrasonic reactor.
Bekanntermaßen löst Ultraschall in Flüssigkeiten innerhalb eines Frequenzbereichs von etwa 20 kHz bis etwa 500 kHz bei entsprechenden Schalldrücken (ab etwa 10 W/m2) Kavitation aus. Hierbei entstehen auf Mikrometerebene infolge sehr hoher Geschwindigkeitsgradienten und einer Unterschreitung des entsprechenden Dampfdruckes Dampfbläschen. Diese implodieren schlagartig und setzen lokal sehr hohe Drücke, Scherraten und Temperaturen frei. Ultraschall vermag somit Gemische zu homogenisieren, gelöste Gase auszutreiben, Agglomerate sowie Zellen aufzubrechen und chemische Reaktionen zu beschleunigen bzw. Radikale zu bilden, welche anschließend oxidativ wirken. Diese Umstände macht sich die vorliegende Erfindung in neuartiger Weise zur Behandlung eines Gemisches aus wenigstens einer flüssigen Phase und wenigstens einem Feststoff (festen Phase) zunutze und erreicht auf diese Weise einen Übergang der vormals in der Flüssigphase befindlichen Ammoniummoleküle (Stickstoff) in die feste Matrix (feste Phase) bei der Behandlung von Gülle. Auf die gleiche Weise erreicht die vorliegende Erfindung bei der Behandlung von Klärschlamm eine signifikante Reduzierung des Restwassergehalts in der festen Phase um etwa 1,8 bis 3 Prozentpunkte, was einer entsprechenden ökonomischen Aufwertung der festen Phase entspricht. As is known, ultrasound in liquids triggers cavitation within a frequency range of about 20 kHz to about 500 kHz at corresponding sound pressures (from about 10 W / m 2 ). At the micrometer level, as a result of very high velocity gradients and below the corresponding vapor pressure, vapor bubbles are produced. These implode abruptly and release locally very high pressures, shear rates and temperatures. Ultrasound can thus homogenize mixtures, expel dissolved gases, break up agglomerates and cells and accelerate chemical reactions or form radicals, which subsequently have an oxidative effect. These circumstances make use of the present invention in a novel manner for the treatment of a mixture of at least one liquid phase and at least one solid (solid phase) and thus achieve a transition of the previously liquid phase ammonium (nitrogen) into the solid matrix ( solid phase) in the treatment of manure. In the same way, in the treatment of sewage sludge, the present invention achieves a significant reduction of the residual water content in the solid phase by about 1.8 to 3 percentage points, corresponding to a corresponding economic appreciation of the solid phase.
Die weiter oben beschriebenen physikalischen Prinzipien finden auch bei der Behandlung des vorliegend betroffenen Gemisches (insbesondere Gülle oder Klärschlamm) statt. Das heißt, das Gemisch wird intensiv homogenisiert, und suspendierte Partikelstrukturen werden aufgebrochen. Hierbei wird ein Teil der in der Flüssigphase gelösten Ammoniumstickstoff-Kationen in ihrer Phase verschoben, und sie lagern sich elektrostatisch an die bereits vorhandenen Feststoff-Partikel an. In einem angeschlossenen Verfahrensschritt, während der hier ablaufenden Separation, erfolgt die Fest-Flüssig-Trennung, wobei ein Teil der vormals in der Flüssigphase befindlichen Ammoniummoleküle in die feste Phase übergegangen ist. Auf diese Weise ist die am Ende des Prozesses gewonnene flüssige Phase (das Zentrifugat) in ihrer Konzentration an grenzwertrelevanten Ammoniumstickstoffverbindungen reduziert, sodass eine vermehrte Menge an Gülle auf die Äcker ausgebracht werden kann. Zum anderen ist der feste Überstand (die verbleibende feste Phase) gehaltvoller in seiner Stickstoffkonzentration und dadurch noch interessanter für eine anschließende Verwertung, worauf bereits hingewiesen wurde. Entsprechende Vorteile ergeben sich in Bezug auf den Restwassergehalt der festen Phase bei zu behandelnden Klärschlämmen, welcher gegenüber unbehandeltem Schlamm deutlich abgesenkt ist. The physical principles described above also take place in the treatment of the presently concerned mixture (in particular manure or sewage sludge). That is, the mixture is intensively homogenized and suspended particle structures are broken up. In this case, a portion of the dissolved in the liquid phase ammonium nitrogen cations are shifted in phase, and they are electrostatically attached to the already existing solid particles. In a connected process step, during the separation taking place here, the solid-liquid separation takes place, wherein a part of the ammonium molecules formerly in the liquid phase has been converted into the solid phase. In this way, the liquid phase (the centrifugate) obtained at the end of the process is reduced in its concentration of borderline relevant ammonium nitrogen compounds, so that an increased amount of liquid manure can be applied to the fields. On the other hand, the solid supernatant (the remaining solid phase) is more rich in its nitrogen concentration and thus more interesting for subsequent recovery, as already indicated. Corresponding advantages arise in relation to the residual water content of the solid phase in sewage sludge to be treated, which is significantly lowered compared to untreated sludge.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich bei entsprechender Weiterbildung der grundlegenden erfinderischen Idee entweder kontinuierlich oder semi-kontinuierlich realisieren, wobei im letzteren Falle ein geeigneter Zwischenablagebehälter zum Einsatz kommen kann. In jedem Fall durchströmt das vorhandene Gemisch (insbesondere Gülle oder Klärschlamm) ein Ultraschallfeld, welches mit einer vorgegebenen Frequenz und Ultraschallleistung innerhalb wenigstens eines Ultraschallreaktors bereitgestellt wird. The inventive method can be implemented either continuously or semi-continuously with appropriate development of the basic inventive idea, in the latter case, a suitable Zwischenablagebehälter can be used. In any case, the mixture present (in particular liquid manure or sewage sludge) flows through an ultrasonic field which is provided with a predetermined frequency and ultrasonic power within at least one ultrasonic reactor.
Bei der Erzeugung des Ultraschallfeldes in den Ultraschallreaktoren ist zu berücksichtigen, dass das behandelte Gemisch selbst Bestandteil des Ultraschall-Schwingkreises ist und somit auch die Resonanzfrequenz desselben beeinflusst. Die in den Ultraschallreaktoren enthaltenen Ultraschallgeneratoren decken dabei in der Regel ein gewisses Frequenzspektrum ab, in welchem sie sich über die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung oder Resonanzfrequenz annähern. Dies entspricht einem weiter oben erwähnten Ultraschall-Frequenzbereich des Ultraschallfelds bzw. den Ultraschallfeldern. When generating the ultrasonic field in the ultrasonic reactors, it should be taken into consideration that the treated mixture itself is a component of the ultrasonic resonant circuit and thus also influences the resonant frequency of the same. The ultrasonic generators contained in the ultrasonic reactors usually cover a certain frequency spectrum in which they approximate via the phase shift between current and voltage or resonance frequency. This corresponds to an above-mentioned ultrasonic frequency range of the ultrasonic field or the ultrasonic fields.
Vorzugsweise wird der wenigstens eine Ultraschallreaktor innerhalb eines Frequenzbereichs von etwa 20 kHz bis etwa 500 kHz betrieben. Besonders vorteilhaft ist ein Betrieb zwischen etwa 20 kHz und etwa 28 kHz, höchst vorzugsweise etwa 23 kHz bis etwa 25 kHz. Preferably, the at least one ultrasonic reactor is operated within a frequency range of about 20 kHz to about 500 kHz. Particularly advantageous is an operation between about 20 kHz and about 28 kHz, most preferably about 23 kHz to about 25 kHz.
Der wenigstens eine Ultraschallreaktor kann – ohne Beschränkung – gemäß der Beschreibung in der
Zur Erzeugung des Ultraschallfelds können auch mehrere Ultraschallreaktoren in Reihe geschaltet und entsprechend kontinuierlich oder diskontinuierlich bzw. semi-kontinuierlich von dem Gemisch durchströmt werden. Vorzugsweise ist dabei wenigstens ein Ultraschallreaktor gemäß
Eine andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass ein spezifischer Ultraschall-Energieeintrag in das Gemisch in Abhängigkeit von einem Trockensubstanz-Gehalt des Gemisches bestimmt wird, wobei vorzugsweise eine Behandlungsdauer des Gemisches in dem Ultraschallfeld mit dem Trockensubstanz-Gehalt des Gemisches zunimmt. Vorteilhafterweise wird die genannte Behandlungsdauer und damit der spezifische Ultraschall-Energieeintrag in das Gemisch über eine Förderleistung von Fördermitteln zum Fördern des Gemisches gesteuert oder geregelt. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der spezifische Ultraschall-Energieeintrag in das Gemisch zwischen etwa 0,2 kWh/m3 und etwa 4 kWh/m3 beträgt. Another development of the method according to the invention is characterized in that a specific ultrasound energy input into the mixture is determined as a function of a dry substance content of the mixture, preferably a treatment duration of the mixture in the ultrasonic field increases with the dry matter content of the mixture. Advantageously, said treatment time and thus the specific ultrasound energy input into the mixture is controlled or regulated via a delivery rate of conveying means for conveying the mixture. It has proved to be particularly advantageous if the specific ultrasonic energy input into the mixture is between about 0.2 kWh / m 3 and about 4 kWh / m 3 .
Im Rahmen einer wieder anderen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Volumenstrom des Gemisches durch den Ultraschallbereich oder durch einen entsprechend vorgesehenen Ultraschallreaktor bestimmt wird und dass anhand des Ergebnisses dieser Bestimmung die Ultraschallfrequenz und/oder die Behandlungsdauer des Gemisches im Bereich des Ultraschallfelds und/oder die Förderleistung von Fördermitteln zum Fördern des Gemisches und/oder eine Leistung des Ultraschallfeldes gesteuert oder geregelt wird. Auf diese Weise lässt sich der spezifische Ultraschall-Energieeintrag in das Gemisch in geeigneter Weise einstellen. Within the scope of another development of the invention, it can be provided that a volume flow of the mixture is determined by the ultrasound range or by a correspondingly provided ultrasound reactor and that the ultrasound frequency and / or the duration of treatment of the mixture in the range of the ultrasound field and / or the duration of this determination are determined by the result of this determination. or the conveying capacity of conveying means for conveying the mixture and / or a power of the ultrasonic field is controlled or regulated. In this way, the specific ultrasonic energy input into the mixture can be adjusted in a suitable manner.
Im Zuge noch einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass wenigstens ein Gehalt eines Bestandteils, vorzugsweise eines elementaren oder molekularen Bestandteils, des Gemisches und/oder dessen fester Phase und/oder dessen flüssiger Phase bestimmt wird. Bei dem zu bestimmenden Gehalt kann es sich insbesondere um den Stickstoffgehalt, Ammoniumgehalt oder Wassergehalt handeln. Anschließend kann anhand des Ergebnisses dieser Bestimmung wenigstens ein Verfahrensparameter gesteuert oder geregelt werden. Bei diesem Parameter handelt es sich insbesondere wiederum um die Ultraschallfrequenz, die Behandlungsdauer, die Förderleistung oder die Leistung des Ultraschallfeldes, worauf bereits hingewiesen wurde. Beispielsweise kann die Förderleistung reduziert werden, wenn sich anhand des Bestimmungsergebnisses zeigt, dass der Restwassergehalt in der festen Phase bei der Behandlung von Klärschlamm noch zu hoch ist, um auf diese Weise den spezifischen Ultraschall-Energieeintrag für das Gemisch zu erhöhen und entsprechend den Restwassergehalt zu senken. Within the scope of yet another development of the method according to the invention, it is provided that at least one content of a constituent, preferably an elementary or molecular constituent, of the mixture and / or its solid phase and / or its liquid phase is determined. The content to be determined may in particular be the nitrogen content, ammonium content or water content. Subsequently, on the basis of the result of this determination, at least one process parameter can be controlled or regulated. At this parameter In turn, in particular, it is the ultrasound frequency, the duration of treatment, the delivery rate or the power of the ultrasound field, which have already been pointed out. For example, if the determination result shows that the residual water content in the solid phase in the treatment of sewage sludge is still too high, the delivery rate can be reduced, thereby increasing the specific ultrasound energy input for the mixture and correspondingly the residual water content reduce.
Im Rahmen einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Verfahren bei einer Temperatur des Gemisches von etwa 15 °C bis etwa 95 °C abläuft. Alternativ kann als Obergrenze für die Temperatur auch eine Temperatur von etwa 73 °C gewählt werden, was etwa der Stocktemperatur von Eiweiß entspricht. Alternativ kann die Temperaturobergrenze auch bei etwa 50 °C oder sogar nur bei etwa 35 °C gewählt werden. Als Temperaturuntergrenze kann alternativ vorzugsweise auch eine Temperatur von etwa 18 °C oder von etwa 20 °C gewählt werden. Besonders bevorzugt ist allerdings, wenn das Verfahren im Wesentlichen bei Umgebungstemperatur abläuft. Within the scope of another development of the method according to the invention, it can be provided that the method proceeds at a temperature of the mixture of about 15 ° C. to about 95 ° C. Alternatively, a temperature of about 73 ° C can be selected as the upper limit for the temperature, which corresponds approximately to the stick temperature of protein. Alternatively, the upper temperature limit can also be selected at about 50 ° C or even only at about 35 ° C. Alternatively, a temperature of about 18 ° C or about 20 ° C may alternatively be selected as the lower temperature limit. However, it is particularly preferred if the process proceeds essentially at ambient temperature.
Eine erste Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ultraschall-Behandlung eines Gemisches sieht vor, dass der darin zum Einsatz kommende wenigstens eine Ultraschallreaktor gemäß der
Eine wieder andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Behandlungsdauer des Gemisches in dem wenigstens einen Ultraschallreaktor einstellbar ist, vorzugsweise in Abhängigkeit von einem Trockensubstanz-Gehalt des Gemisches. Die entsprechende Einstellung kann über eine Förderleistung des Fördermittels erfolgen. Yet another development of the device according to the invention is characterized in that a treatment time of the mixture in the at least one ultrasonic reactor is adjustable, preferably as a function of a dry matter content of the mixture. The appropriate setting can be done via a capacity of the conveyor.
Außerdem kann eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch vorgesehen sein, dass diese eine erste Messeinrichtung aufweist zum Bestimmen eines Volumenstroms des Gemisches in der Vorrichtung. Diese erste Messeinrichtung kann stromabwärts des wenigstens einen Ultraschallreaktors angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, anhand des Bestimmungsergebnisses die Ultraschallfrequenz und/oder die Behandlungsdauer und/oder die Förderleistung der Fördermittel und/oder die Leistung des Ultraschallfelds zu steuern oder zu regeln. Auch hierauf wurde weiter oben unter Bezugnahme auf das Verfahren bereits grundsätzlich hingewiesen. In addition, a further development of the device according to the invention can still be provided that it has a first measuring device for determining a volume flow of the mixture in the device. This first measuring device can be arranged downstream of the at least one ultrasonic reactor. The device is preferably designed to control or regulate the ultrasound frequency and / or the treatment duration and / or the delivery rate of the delivery means and / or the power of the ultrasound field on the basis of the determination result. This has already been pointed out in principle above with reference to the method.
Außerdem kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung bei entsprechender Weiterbildung auch eine zweite Messeinrichtung aufweisen zum Bestimmen wenigstens eines Gehalts eines Bestandteils des Gemisches und/oder dessen fester Phase und/oder dessen flüssiger Phase. Bei dem genannten Bestandteil kann es sich um einen elementaren oder einen molekularen Bestandteil des Gemisches, der festen Phase oder der flüssigen Phase handeln. Insbesondere kommt eine Messeinrichtung zur Bestimmung des Stickstoffgehalts, des Ammoniumgehalts oder des Wassergehalts in Betracht. Dabei kann die Vorrichtung entsprechend weiterhin dazu ausgebildet sein, anhand des Ergebnisses dieser Bestimmung die Ultraschallfrequenz und/oder die Behandlungsdauer und/oder die Förderleistung der Fördermittel und/oder die Leistung des Ultraschallfeldes zu steuern oder zu regeln. In addition, a device according to the invention may, with a corresponding development, also have a second measuring device for determining at least one content of a constituent of the mixture and / or its solid phase and / or its liquid phase. The said constituent may be an elemental or a molecular constituent of the mixture, the solid phase or the liquid phase. In particular, a measuring device for determining the nitrogen content, the ammonium content or the water content comes into consideration. In this case, the device may be further designed to control or regulate the ultrasound frequency and / or the treatment duration and / or the delivery rate of the delivery means and / or the power of the ultrasound field on the basis of the result of this determination.
Im Zuge einer wieder anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Separiermittel als Dekantiermittel in an sich bekannter Art ausgebildet sein und können in diesem Zusammenhang – ohne Beschränkung – eine Dekanterschnecke und eine Dekantertrommel aufweisen. In the course of yet another development of the device according to the invention, the separating means may be designed as decanting means in a manner known per se and in this context may comprise, without limitation, a decanter screw and a decanter drum.
Im Zuge einer entsprechenden Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann weiterhin vorgesehen, dass die Dekantiermittel Messmittel aufweisen, welche Messmittel ausgebildet sind zum Bestimmen eines Drehmoments der Dekanterschnecke (Schneckenmoment); und/oder zum Bestimmen eines Feststoffgehalts in der flüssigen Phase, vorzugsweise mittels Streulichtmessung, Durchlichtmessung oder dgl.; und/oder zum Bestimmen eines Wassergehalts der festen Phase. So lassen sich anhand des Schneckenmoments bzw. anhand der beispielhaft erwähnten Messungen am Zentrifugat Rückschlüsse auf den Restwassergehalt in der festen Phase ziehen, was insbesondere bei der Reinigung von Klärschlämmen von Vorteil ist. In the course of a corresponding development of the device according to the invention can further provided that the decanting means comprise measuring means, which measuring means are adapted to determine a torque of the decanter screw (screw moment); and / or for determining a solids content in the liquid phase, preferably by means of scattered light measurement, transmitted light measurement or the like; and / or for determining a water content of the solid phase. For example, conclusions about the residual water content in the solid phase can be drawn on the basis of the screw moment or on the centrifugal measurements mentioned by way of example, which is particularly advantageous in the purification of sewage sludge.
Zwischen den Fördermitteln und den Separiermitteln, vorzugsweise zwischen dem wenigstens einen Ultraschallreaktor und den Separiermitteln, kann bei entsprechender Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wenigstens ein (Zwischen-)Ablagebehälter angeordnet sein, aus dem das Gemisch, vorzugsweise nach erfolgter Ultraschall-Behandlung, diskontinuierlich durch den stromabwärts liegenden Teil der Vorrichtung leitbar ist. Between the conveying means and the separating means, preferably between the at least one ultrasonic reactor and the separating means, with appropriate development of the device according to the invention at least one (intermediate) storage container can be arranged, from which the mixture, preferably after the ultrasonic treatment, discontinuously through the downstream lying part of the device is conductive.
Zusätzlich oder alternativ können auch die Fördermittel selbst zum kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Fördern des Gemisches durch den wenigstens einen Ultraschallreaktor bzw. den stromabwärts liegenden Rest der Vorrichtung ausgebildet sein. Additionally or alternatively, the conveying means may themselves be designed for continuous or discontinuous conveying of the mixture through the at least one ultrasonic reactor or the downstream rest of the apparatus.
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die Fördermittel wenigstens eine Exzenterschneckenpumpe umfassen. It has proved to be particularly advantageous if the conveying means comprise at least one eccentric screw pump.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung auch noch eine Verwendung der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugten festen Phase als Düngemittel oder zur Herstellung von Düngemittel für die Landwirtschaft bzw. als Brennmaterial. According to a further aspect, the invention also comprises a use of the solid phase produced by means of the method or the device according to the invention as fertilizer or for the production of fertilizers for agriculture or as fuel.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawing.
In
Bei der gezeigten Vorrichtung
Der Behälter
In strömungstechnisch-leitender Verbindung mit den Fördermitteln
Stromabwärts der Ultraschallreaktoren
Weiterhin umfasst die in
Zwecks Steuerung/Regelung des Betriebs der Vorrichtung
In
Gemäß der Ausführung in
Die Ausgestaltungen der Vorrichtung
Der (ordnungsgemäße) Betrieb der gezeigten Vorrichtung
Im Falle einer ebenfalls möglichen Behandlung von Klärschlämmen als Gemisch in der gezeigten Vorrichtung
Als geeignete Temperaturuntergrenze für den Betrieb der Vorrichtung
Exemplarisch kann ein maximaler Förderdruck der Fördermittel
Eine Ultraschallfrequenz im Bereich der Ultraschallfelder
Je nach Volumenstrahl des Gemisches sowie Art, Anzahl und Betrieb der Ultraschallreaktoren wurde mit einem spezifischen Ultraschall-Energieeintrag in das Gemisch im Bereich von etwa 0,2 kWh/m3 bis etwa 4 kWh/m3 gearbeitet. Depending on the volume of the mixture and the type, number and operation of the ultrasonic reactors was worked with a specific ultrasonic energy input into the mixture in the range of about 0.2 kWh / m 3 to about 4 kWh / m 3 .
Im Betrieb der Vorrichtung
Bei der Behandlung von Klärschlamm wurde durch die vorgeschlagene Ultraschall-Behandlung ein um 1,8 % bis 3 % geringerer Wasseranteil in der festen Phase erreicht. In the treatment of sewage sludge by the proposed ultrasonic treatment, a 1.8% to 3% lower water content in the solid phase has been achieved.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102013203043 A1 [0014, 0015, 0020] DE 102013203043 A1 [0014, 0015, 0020]
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