DE10224077B4 - Process for the thermal treatment and recycling of sewage sludge - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur thermischen Behandlung und stofflichen Verwertung von Klärschlamm durch Kompaktierung, Trocknung und Vergasung, geregelte Nachverbrennung der Ofengase und Aufschmelzen unter reduzierenden Bedingungen in einem mit Sauerstoff und/oder Verbrennungswind betriebenen Schacht-Schmelz-Vergaser oder Schacht-Schmelz-Ofen, gekennzeichnet dadurch, dass der beispielsweise aus den Kläranlagen für kommunale und/oder industrielle Wässer stammende Klärschlamm mit einer Feuchte von bis zu 85 % mit, bezogen auf die feuchte Masse Klärschlamm, bis 5 Zement, bis 5 % Kalk und bis 6 % Zuschlagstoffe mit dem Klärschlamm vermischt, in Formen zu Formkörpern mit einer Schacht-Schmelz-Ofen gerechten Größe verstampft oder verpresst, danach ausgelagert und nach einer Aushärtezeit bis zur Einstellung der Gattierungs- und Thermofestigkeit dem Schacht-Schmelz-Ofen zugeführt, in diesem stufenweise durch geregelte Verbrennungsmittelzufuhr und/oder geregelte Zufuhr anderer fester und/oder flüssiger und/oder gasförmiger Stoffe in einer oder mehreren über die Höhe der Schüttsäule des Schacht-Schmelz-Ofens oder Schacht-Schmelz-Vergasers unterschiedlichen Ebenen getrocknet, vergast, zu einem brennbaren Ofengas umgesetzt und reduzierend zu einem...method for the thermal treatment and recycling of sewage sludge by compaction, drying and gasification, controlled afterburning the furnace gases and melting under reducing conditions in a powered with oxygen and / or combustion wind shaft melting carburetor or shaft melting furnace, characterized in that the example from the sewage treatment plants for communal and / or industrial waters sewage sludge with a humidity of up to 85% with, based on the wet mass sewage sludge, up to 5 cement, up to 5% lime and up to 6% aggregates with the sewage sludge mixed, in molds to form bodies mashed or compressed with a shaft-melting furnace of just size then outsourced and after a curing time to setting the Gattierungs- and thermo-resistance fed to the shaft-melting furnace, in this gradually by regulated supply of combustion agent and / or Controlled supply of other solid and / or liquid and / or gaseous substances in one or more over the height Shaft Melting Furnace or Manhole Melt Carburetor Different Shake column Layers dried, gasified, converted to a combustible furnace gas and reducing to a ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung und stofflichen Verwertung von Klärschlamm durch Kompaktierung, Trocknung, stufenweise Vergasung, geregelte Nachverbrennung der Ofengase und Aufschmelzen unter reduzierenden Bedingungen in einem mit Sauerstoff und/oder Verbrennungswind betriebenen Schacht-Schmelz-Vergaser oder Schacht-Schmelz-Ofen.The The invention relates to a method for thermal treatment and recycling of sewage sludge by compaction, drying, gradual gasification, controlled Afterburning of furnace gases and melting under reducing Conditions in an oxygen and / or combustion-blown shaft-melt gasifier or shaft melting furnace.
Aus
dem Stand der Technik ist nach
Alternativ ist auch entstaubtes Rauchgas einsetzbar.alternative is also dedusted flue gas used.
Nachteilig ist, dass bei dem Verfahren keine Schlacken, sondern Aschen erzeugt werden, die verfahrenstechnisch aufwendig über mehrere Stufen vor einer möglichen Schwermetallbelastung geschützt werden müssen.adversely is that in the process no slags but produces ashes be procedurally complex over several stages before one potential Heavy metal pollution are protected have to.
Nach
Nachteilig sind die materiellen, verfahrenstechnischen und apparativen Aufwendungen für die Vortrocknung, die Zerkleinerung und zum Einblasen des Klärschlammes in den Feuerungsraum.adversely are the material, procedural and equipment expenses for pre-drying, crushing and injecting sewage sludge into the firebox.
Nach
Ein
weiteres Verfahren und eine Anlage zur Gewinnung von brennbarem
Gas aus insbesondere Klärschlamm
wird in
Nachteilig sind hier die Aufwendungen für die verfahrenstechnisch vorgesehene Trocknung des Klärschlammes vor der Vergasung sowie die verfahrenstechnischen Kosten, die mit der Wasserkühlung des Gases, der Wasserabscheidung aus dem Gas und der Wasseraufbereitung zusammenhängen.adversely Here are the expenses for the procedurally intended drying of sewage sludge before the gasification and the procedural costs associated with the water cooling of the Gas, water separation from the gas and water treatment related.
Nach dem Stand der Technik ist auch bekannt, dass staubförmige und kleinstückige Materialien zur Verarbeitung in Vergasungs- und/oder Schacht-Schmelz-Öfen durch Kompaktierung aufbereitet werden können.To The prior art is also known that dusty and small piece Materials for processing in gasification and / or shaft melting furnaces Compaction can be processed.
So
wird in
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren zur kostengünstigen und technisch einfachen thermischen Behandlung und stofflichen Verwertung von Klärschlamm zu schaffen, bei dem die bisher notwendige indirekte und/oder direkte Trocknung, die Zerkleinerung und das Einblasen von Klärschlamm-Stäuben entfallen können.The The object of the invention is therefore to provide a method for cost-effective and technically simple thermal treatment and recycling of sewage sludge in which the previously required indirect and / or direct drying, the shredding and the injection of sewage sludge dusts can be omitted.
Zur Lösung der Aufgabe wird der stichfest aus den Kläranlagen für kommunale und/oder industrielle Wässer stammende Klärschlamm mit einer Feuchte von bis zu 85 % mit, bezogen auf die feuchte Masse Klärschlamm, bis 5 % Zement, bis 5 % Kalk und bis 6 % Zuschlagstoffe mit dem Klärschlamm vermischt, in Formen zu Formkörpern mit einer Schacht-Schmelz-Ofen gerechten Größe verstampft oder geringfügig verpresst, danach ausgelagert und nach einer Aushärtezeit bis zur Einstellung der Gattierungs- und Thermofestigkeit dem Schacht-Schmelz-Ofen zugeführt, in diesem nachfolgend stufenweise durch geregelte Verbrennungsmittelzufuhr und/oder geregelte Zufuhr anderer fester und/oder flüssiger und/oder gasförmiger Stoffe in einer oder mehreren über die Höhe der Schüttsäule des Schacht-Schmelz-Ofens oder Schacht-Schmelz-Vergasers unterschiedlichen Ebenen getrocknet, vergast, zu einem brennbaren Ofengas umgesetzt und reduzierend zu einem schmelzflüssigen Metall und einer flüssigen, nach der Erstarrung nichteluierbaren Schlacke, aufgeschmolzen.to solution the task is the puncture resistant from the sewage treatment plants for municipal and / or industrial waters originating sewage sludge with a humidity of up to 85% with, based on the wet mass sewage sludge, up to 5% cement, up to 5% lime and up to 6% aggregates with the Sewage sludge mixed, in molds to moldings mashed or slightly pressed with a shaft-melting furnace of equal size then outsourced and after a curing time to setting the Gattierungs- and thermo-resistance fed to the shaft-melting furnace, in this step by step by controlled supply of combustion agent and / or controlled supply of other solid and / or liquid and / or gaseous Substances in one or more over the height the pillar of the Shaft melting furnace or shaft melt carburetor dried at different levels gasified, converted to a combustible furnace gas and reducing to a molten one Metal and a liquid, after solidification non-leachable slag, melted.
Vorteilhafterweise kann die im Klärschlamm enthaltene Feuchte als „Anmachwasser" zur Initialisierung der hydraulischen Bindung genutzt werden, wodurch eine externe Zugabe von Wasser zur Mischung nicht mehr notwendig ist und somit keine verfahrenstechnischen und wirtschaftlichen Zusatzkosten erfordert. Weiter vorteilhaft ist, dass der gesamte apparative und Kostenaufwand für die Trocknung, die Zerkleinerung bis zum Staub und zum Einblasen des staubförmigen Klärschlammes in den Schacht-Schmelz-Ofen entfällt und somit die Wirtschaftlichkeit der stofflichen und thermischen Behandlung und Verwertung von Klärschlamm verbessert wird. Ebenfalls vorteilhaft ist, dass durch die Kompaktierung des Klärschlamms zu Formlingen, die den thermochemischen Anforderungen in einem Schacht-Schmelz-Ofen entsprechen und eine entsprechende Thermofestigkeit haben, einerseits die Durchgasungsfähigkeit der Schüttsäule als Basis für eine gute Energieübertragung erhalten bleibt und nicht durch staubförmige Bestandteile verringert wird und andererseits eine schachtofengerechte Chargierung gemeinsam mit anderen Schlacke- oder Metallschmelze bildenden Materialien ermöglicht wird. Dadurch sind vorteilhafterweise weiterführend metallurgische und schlackebildende Vorgänge beeinflussbar und die Analyse des Metalls und der Schlacke kann reguliert werden. Ebenfalls vorteilhaft ist, dass durch die bei der hydraulischen Bindung entstehende Reaktionswärme im Formling über die Auslagerungszeit eine sukzessive Trocknung und Verringerung der Feuchte erfolgt und somit über die Formlingsrezeptur und die Auslagerungszeit der Feuchtegehalt der Formlinge beeinflusst werden kann.advantageously, can be contained in the sewage sludge Humidity as "mixing water" for initialization the hydraulic binding are used, creating an external addition from water to the mixture is no longer necessary and therefore no procedural and economic additional costs required. Another advantage is that the entire apparatus and cost for the Drying, crushing to dust and blowing in the powdery sewage sludge in the shaft-melting furnace is omitted and thus the economic efficiency of the material and thermal Treatment and recovery of sewage sludge is improved. It is also advantageous that by the compaction of sewage sludge to moldings that meet the thermochemical requirements in a well-melt furnace correspond and have a corresponding thermal resistance, on the one hand the gasification capability the pouring column as Basis for a good energy transfer retained and not reduced by dust-like ingredients and on the other hand, a shaft furnace-compatible charging in common with other slag or molten metal forming materials allows becomes. As a result, advantageously metallurgical and slag-forming operations can be influenced and the analysis of the metal and the slag can be regulated. It is also advantageous that by at the hydraulic bond resulting heat of reaction in the molding on the Removal time a successive drying and reducing the humidity done and thus over the molding recipe and the aging time the moisture content of the moldings can be influenced.
Vorteilhaft ist weiterhin, dass durch die verfahrenstechnische Kombination mit der stufenweisen Vergasung und Verbrennung der Ofengase durch geregelte Verbrennungsmittelzufuhr und/oder Zufuhr anderer fester und/oder flüssiger und/oder gasförmiger Stoffe in einer oder mehreren über die Höhe der Schüttsäule des Schacht-Schmelz-Ofens oder Schacht-Schmelz-Vergasers unterschiedlichen Ebenen die Ofengasanalyse bei Bedarf unter Energiefreisetzung und somit Temperaturregelung gezielt verändert werden kann und zur weiteren Trocknung der im Schacht absinkenden Formlinge nutzbar ist. Daraus ergibt sich weiter vorteilhaft, dass verfahrenstechnisch Formlinge mit hohen Restfeuchten größer 20 % ebenfalls eingesetzt und thermischen behandelt werden sowie stofflich verwertbar sind.Advantageous is still that by the procedural combination with the gradual gasification and combustion of furnace gases by controlled Verbrennungsmittelzufuhr and / or supply of other solid and / or liquid and / or gaseous Substances in one or more over the height the pillar of the Bay Melting Furnace or Bay Melt Carburetor Different Layers the furnace gas analysis if necessary with release of energy and thus temperature control can be selectively changed and to further Drying of the sinking moldings is usable. from that results further advantageous that procedurally shaped products with high residual moisture greater than 20% also used and treated thermally and materially are usable.
Die verfahrenstechnisch gebildete Metallschmelze wirkt darüber hinaus vorteilhafterweise als Schwermetallsenke und die schmelzflüssigen Schlacken sind nach der Erstarrung nichteluierbar.The procedurally formed molten metal acts beyond advantageously as heavy metal sinks and the molten slags are not recoverable after solidification.
Die Erfindung soll am Beispiel eines entwässerten Klärschlammes mit 72 Ausgangsfeuchte näher erläutert werden.The Invention is based on the example of a dewatered sewage sludge with 72 initial moisture be explained in more detail.
Bezogen auf die feuchte Masse wurden 2,5 % Zement, 2,5 % Kalk, 3 % Schredder Leichtfraktion und 92 % Faulschlamm (Klärschlamm) miteinander vermischt und in Formen verstampft, d.h. geringfügig verpresst.Based 2.5% cement, 2.5% lime, 3% shredder were added to the damp mass Light fraction and 92% digested sludge (sewage sludge) mixed together and in molds, i. slightly compressed.
Die Formlinge wurden bei Umgebungstemperatur ausgelagert und zeigten abhängig vom Ausgangsgewicht und dem Trocknungs- und Aushärteprozeß nach 17 Tagen einen Feuchteanteil von ca. 15 % bis 17 %.The Moldings were aged at ambient temperature and showed dependent from the initial weight and the drying and curing process after 17 days a moisture content from about 15% to 17%.
Diese Formlinge wurden gemeinsam mit einem Anteil von 10 % Koks in einem Schacht-Schmelz-Vergaser unter Zusatz von 34,5 kg/t Sauerstoff stufenweise vergast, verbrannt und aufgeschmolzen. Es entstehen ein brennbares Ofengas sowie 332 kg/t nichteluierbares Schlackegranulat, 33,8 kg/t Eisen in Schrottqualität und 40 kg/t Filterstaub. Dieser Filterstaub kann ebenfalls kompaktiert in den Schacht-Schmelz-Vergaser zur Verschlackung zurückgeführt werden. Das schmelzflüssige Eisen wirkt verfahrenstechnisch vorteilhaft als Schwermetallsenke.These moldings, together with a share of 10% coke in a shaft-melt carburetor with the addition of 34.5 kg / t of oxygen were gasified, burned and gradually melted. This results in a flammable furnace gas as well as 332 kg / t non-recoverable slag granules, 33.8 kg / t iron in scrap quality and 40 kg / t filter dust. This filter dust can also be recycled into the shaft melt gasifier for slagging. The molten iron acts procedurally advantageous as heavy metal sink.
Die Eigenschaften der flüssigen Schlacke können bei Bedarf durch externe Zugabe von staubförmigen und/oder körnigen und/oder schmelzflüssigen Materialien außerhalb des Schacht-Schmelz-Ofens korrigiert werden.The Properties of the liquid Slag can if necessary by external addition of dusty and / or granular and / or molten Materials outside of the shaft melting furnace.
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Inventor name: SCHEIDIG, KLAUS,DR.ING., 07338 KAULSDORF, DE Inventor name: MALLON, JOACHIM, 04158 LEIPZIG, DE Inventor name: SCHAAF, MICHAEL, 04178 LEIPZIG, DE Inventor name: FEUSTEL, HANS ULRICH, 04277 LEIPZIG, DE |
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