DE10224173A1

DE10224173A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Sterilisation und Nachtrocknung von Produkten nach einer Kurzzeittrocknung

Info

Publication number: DE10224173A1
Application number: DE10224173A
Authority: DE
Inventors: Gabriel Baumann; Raphael Schilp; Lucia Baumann-Schilp
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2003-12-11

Abstract

In der Erfindung wird für ein kombiniertes Entwässerungs- und Trocknungsverfahren, bei dem ein Teil der aus der stöchiometrischen Verbrennung zur Aufheizung des Gaskreislaufes stammenden, sauerstoffarmen Gasmenge dem feststoffbeladenen Gaskreislauf nach der Abscheidung der Feststoffe und der Kreisgasentstaubung entnommen wird, ein Teil nach der Kondensation des Brüdendampfes dem heißen Verbrennungsgas wieder zugemischt und nur ein kleiner Teil des Gases aus dem Trocknungskreislauf abgeführt und durch das heiße Verbrennungsgas ersetzt. Dieser kleinere Teil des heißen Gases durchströmt in einer Sterilisationsbox das vorgetrocknete, abgeschiedene Produkt und hält es längere Zeit auf einer Temperatur, die über der notwendigen Sterilisationstemperatur liegt, bevor das Abgas mit relativ niedriger Temperatur, aber höher mit Feuchtigkeit aufgesättigt, in einem Wäscher oder Staubfilter gereinigt und dann in die Umgebung entlassen wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur weitergehenden Entfeuchtung von Schlämmen und Suspensionen mit einer Zentrifuge, vorzugsweise einer Vollmantelschnecken- oder Vollmantelsiebschneckenzentrifuge zum Trennen eines fließfähigen Feststoff-Flüssigkeitsgemisches zu einem Feststoffkuchens mit einem Trockensubstanzgehaltes im Bereich von etwa 15% bis 60%, mit einer Zufuhr des fließfähigen Schlammes und mit mindestens jeweils einem Auslaß für die mechanisch abgetrennten Flüssigkeiten und den abgetrennten Feststoffkuchen, wobei die Feststoffabwurfzone der Zentrifuge das Dispergierorgan eines Zerstäubungstrockners bildet, mit Mitteln zum Zerkleinern der abgeschleuderten Feststoffpartikeln und zum Ablenken des radial abgeschleuderten Feststoffnebels in die Achsrichtung der Zentrifugen sowie mit einer Zufuhr von Heißgas zum raschen Abtrocknen der abgeschleuderten Feststoffpartikeln in einem Kurzzeittrockner, einem anschließenden pneumatischen Transport der Feststoffpartikeln mit Heißgas, sowie einer Partikelabscheidung.
Ein derartiges Verfahren ist aus der EP-0 591 299 bekannt.
Bei diesem bekannten kombinierten Entwässerungs- und Kurzzeit-Trocknungsverfahren werden die mit sehr hohen Abwurfgeschwindigkeiten von 40-80 m/s am Feststoffabwurf der Zentrifugen radial abgespritzten Feststoffpartikeln oder Feststoffagglomerate mit einer Größe von etwa 0,1-1,5 mm durch geeignete Mittel, beispielsweise Umlenkflächen oder Queranströmung in Achsrichtung umgelenkt und auf einer spiralförmigen Flugbahn in einem konzentrischen Ringraum um die Zentrifugentrommel herum vom Heißgas geführt und dabei zumindest an der Partikeloberfläche sehr rasch abgetrocknet. Die im Trocknungsgas dispergierten Feststoffpartikeln können auf ihrem Weg zum Austritt aus dem konzentrischen Ringraum weiter zerkleinert werden, wodurch gebildete Agglomerate ebenso rasch abtrocknen und Anbackungen an den auch beheizbaren Wänden des Gehäuses weitgehend verhindert werden.
Bei anderen bekannten Anlagen zum Entwässern von Schlämmen aus Kläranlagen wird dem Klärschlamm mittels einer Vollmantelzentrifuge, einer Kammerfilterpresse oder einer Siebbandpresse mechanisch ein Teil des darin gebundenen Wassers entzogen. Der flüssige Klärschlamm mit einem Wassergehalt von beispielsweise 95 Gew.-% wird dabei in einen klumpenden, feuchten Dickstoff mit einem Wassergehalt von etwa 15 Gew.-% bis etwa 35 Gew.-% überführt. Der Dickstoff stellt eine zu entsorgende Restmasse dar, die je nach erzieltem Entwässerungsgrad etwa 1/4-tel bis 1/7-tel der ursprünglichen Klärschlamm-Masse ausmacht.
Eine weitere Verringerung des Wassergehaltes mit Hilfe mechanischer Entwässerung allein ist bei Klärschlämmen im allgemeinen nicht möglich. Wird ein geringerer Wassergehalt des Dickstoffs gewünscht, werden der mechanischen Entwässerungsvorrichtung eine oder mehrere thermische Trocknungsstufen nachgeschaltet. Bei den genannten Trocknungsstufen handelt es sich um Kurzzeit- oder Langzeittrockner, bei denen die Wärme durch Kontakt mit heißen Oberflächen, konvektiv durch heiße Gase oder durch Strahlung auf die zu trocknenden Partikeln übertragen wird.
Sowohl die weitere Verarbeitung der mechanisch entwässerten Dickstoff-Klumpen in nachgeschalteten thermischen Trocknungsstufen als auch die Entsorgung dieser feuchten, klebrigen Masse in der Landwirtschaft, bei der Kompostierung oder bei der direkten Verbrennung bereiten in der Praxis wegen der unangenehmen geruchsbehafteten und klebrigen Materialeigenschaften des nur mechanisch entwässerten Dickstoffs große Schwierigkeiten.
Eine weiterer Nachteil insbesondere beim Ausbringen von organischen Schlämmen als Dünger in der Landwirtschaft ist die Kontaminationsgefahr und die Verbreitung von Krankheitserregern, die sich in nicht sterilisierten Schlämmen befinden können. Dem wird bei unvollständig entfeuchteten Schlämmen dadurch begegnet, dass dem Feststoffkuchen Füllstoffe und chemische oder bakterientötende Agenzien zugemischt werden, die den Schlamm hygienisieren durch extreme PH-Wert Verschiebung, wodurch viele Krankheitserreger abgetötet werden. Hierdurch werden zwar auch die Streufähigkeit bei der landwirtschaftlichen Verwertung verbessert, jedoch ist der hohe PH-Wert nur bei sehr sauren Böden von Vorteil. Es werden dem Dickstoff große Mengen trockenes Material, beispielsweise gebrannter Kalk zugemischt, um den PH-Wert auf den Wert größer 12 zu verschieben. Hierdurch wird der Gesamtwassergehalt von beispielsweise 75 Gew.-% auf 60 Gew.-% reduziert. Dadurch vergrößert sich indessen die zu entsorgende Gesamtmasse in erheblichem Umfang, wie aus der nachfolgenden Beispielsrechnung ersichtlich ist: 1000 kg flüssiger Klärschlamm mit einem Trockensubstanz-(TS)-Gehalt von 5 Gew.-% (entsprechend einem Wassergehalt von 95 Gew.-%) enthält 50 kg Trockensubstanz. Durch mechanische Entwässerung auf 25 Gew.-% TS-Gehalt hat die resultierende, feuchte Restmasse (Dickstoff) noch ein Gewicht von 200 kg (unverändert 50 kg Trockensubstanz und 150 kg Wasser); damit wurden 800 kg Wasser entzogen. Um auf 40 Gew.-% TS-Gehalt zu kommen, gibt es zwei Möglichkeiten. Entweder müssen 50 kg Trockensubstanz hinzugefügt werden; das Gesamtgewicht erhöht sich dann von 200 kg auf 250 kg, wovon (unverändert) 150 kg Wasser (= 60 Gew.-%) und 100 kg Trockensubstanz (= 40 Gew.-%) sind.
Alternativ dazu können durch Trocknung 75 kg Wasser entzogen werden; das Gesamtgewicht verringert sich dann von 200 kg auf 125 kg, wovon (unverändert) 50 kg Trockensubstanz (= 40 Gew.-%) und 75 kg Wasser (= 60 Gew.-%) sind. Gegenüber dem Zumischen von Trockensubstanz wie beispielsweise Branntkalk wird somit durch weiteren Wasserentzug durch Trocknung die resultierende Dickstoffmasse bei gleichem TS- Gehalt auf die Hälfte (125 kg gegenüber 250 kg) reduziert!
Durch die thermische Nachbehandlung kann der Schlamm ebenso hygienisiert werden, wenn die Temperatur des Schlammes über einer bestimmten Grenztemperatur liegt und mindestens eine gewisse Dauer auf den Schlamm einwirkt. Die Vorschriften für die thermische Hygienisierung des Schlammes sind in den einzelnen Ländern verschieden. Zum Beispiel gilt in USA ein Schlamm dann als ausreichend sterilisiert, wenn das Produkt aus Temperatur mal Einwirkdauer über einem unteren Grenzwert liegt. Dieser sterilisierte "Class A"-Schlamm liegt dann vor, wenn die Keimzahl von festgelegten Leit- Mikroorganismen einen bestimmten Wert unterschreitet. Dies wird normalerweise dann erreicht, wenn der Schlamm für die Dauer von 30 Minuten über einer Temperatur von 70°C erhitzt wird.
Für die Pathogen-Reduktion gilt die Funktion für die Einwirkdauer D in Tagen in Abh. der Temperatur t in °C:
D = 131700000/10^0,14×t
In Deutschland gilt ein Schlamm als ausreichend hygienisiert, wenn er 1 Stunde lang auf über 70°C erhitzt wird.
Sicher gewährleistet ist das für alle Teile des Schlammfeststoffes nur bei wenigen Trocknern, bei denen die Verweilzeit des auf hohe Temperatur erhitzten Schlammes extensiv lang ist. Durch den hohen TS-Gehalt leidet jedoch die Verfügbarkeit der im organischen Schlamm enthaltenen Nährstoffe für die Pflanzen. Der Düngewert des sogenannt "tot getrockneten" Schlammes wird durch sehr niedrige Restfeuchten nachteilig beeinflusst.
Wird der feuchte Dickstoff aus kontaminiertem Schlamm dagegen direkt verbrannt, müssen für die Verdampfung des darin enthaltenen Wassers große Brennstoffmengen eingesetzt werden. Um im vorgenannten Beispielsfall 50 kg Trockensubstanz zu verbrennen, müssen 150 kg Wasser verdampft werden. Bei der thermischen Entsorgung von Klärschlamm durch Verbrennen bringt eine Vortrocknung der aus der mechanischen Entwässerung resultierenden sehr feuchten Dickstoff-Klumpen große Vorteile: Die zu verbrennende Masse ist kleiner, der Heizwert ist höher, die Abgasmenge und damit auch der Schadstoffausstoß an Dioxinen und Furanen ist geringer. Allerdings ist der Aufwand für die Vortrocknung von mechanisch entwässertem Klärschlamm nach dem Stand der Technik, d. h., mittels thermischer Trocknungsstufen, beträchtlich. In vielen Fällen muß der klebrige, feuchte und zu Klumpen zusammengebackene Dickstoff durch Rückmischen mit Trockenstaub erst einmal für die Trockner verarbeitbar gemacht werden, wodurch sich die im Trockner zur verarbeitende Gesamtmasse stark erhöht. Dies hat wiederum zur Folge, daß die erforderlichen baulichen Abmessungen und letztlich die Anschaffungs- und Betriebskosten von derartigen Trocknern im Vergleich zu den baulichen Abmessungen bzw. Kosten von Klärschlamm-Zentrifugen ein Mehrfaches betragen. In der Praxis sind die Kosten für das Entziehen von 1 kg Wasser aus dem Klärschlamm durch Trocknen etwa 8-10-mal so hoch wie durch mechanisches Zentrifugieren.
Nachteilig hat sich auch gezeigt, daß durch die Zerkleinerung des Feststoffes in sehr kleine Partikeln insbesondere bei Anwendungen von sehr hohen Heißgastemperaturen, hohen Gasgeschwindigkeiten und hohen Sauerstoffgehalten des Heißgases, oder beim Abtrocknen von organischen Lösungsmitteln aus dem Feststoff die Gefahr eines Brandes oder einer Staubexplosion in verschiedenen Trocknern stark zunimmt. Auch in dem eingangs erwähnten kombinierten Zentrifugentrockner kann im konzentrischen Trocknungsraum um die Zentrifugentrommel, oder in der nachgeschalteten pneumatischen Förderung durch das Heißgas oder im Staubabscheider die Gefahr eines Glimmbrandes oder einer Staubexplosion bei Anwesenheit von Sauerstoff und höherer Feststofftemperatur bei einer bestimmten Feststoffkonzentration im Trocknungsgas zunehmen. Insbesondere, wenn in einer Trocknungsstufe auf mehr als 90% TR durch Anwendung hoher Temperaturen und kleiner Korngrößen getrocknet werden soll, kann bei hohem Sauerstoffgehalt größer als 12% die Zündfähigkeit erreicht werden. Bei nicht vollständig ausgefaulten Klärschlämmen können z. B. während der Trocknung brennbare Faulgase, im wesentlichen Methangase oder andere organischen Schwelgase ausgedampft werden die ebenfalls brennbar sind. Selbst bei Betrieb mit Inertgas kann durch Leckagestellen im System z. B. über den Weg des Schlammeintrages, der Zentrifuge, den erforderlichen bewegten Dichtungen oder den Feststoffaustragsorganen aus der Umgebungsluft Sauerstoff in das Gassystem eingetragen werden. Damit ist es möglich, dass im Trocknungskreislauf ein explosionsfähiges Gemisch aus trockenem Feinststaub, brennbaren Gasen, Luftsauerstoff und Wasserdampf oder Lösungsmitteldampf entsteht. Insbesondere bei An- und Abfahrvorgängen können lokale Überhitzungen und Übertrocknungen entstehen mit der Folge erhöhter Brand- oder Staubexplosionsgefahr.
Hinzu kommt folgendes: Die bisher für die mechanischen Entwässerung von Klärschlämmen eingesetzten physikalischen Prinzipien wie Sedimentation, Filtration oder Pressen konnten in dem vergangenen Jahrzehnt zwar bis zu einem Wasserentzug von etwa 35 Gew.-% TR-Gehalt (gegenüber früheren Werten von etwa 25 Gew.-% TR- Gehalt) verbessert werden, doch sind einer weiteren Steigerung des Trockensubstanzgehaltes physikalische oder technische Grenzen gesetzt durch begrenzte Materialfestigkeiten, Verstopfung von Filtertüchern oder Erhöhung des Verschleißes und damit Verringerung von Standzeiten. Zudem zeigt sich, dass durch verbesserte Reinigungsverfahren in Kläranlagen das Abwasser zwar sauberer wird, jedoch der dabei anfallende Klärschlamm zunehmend schwieriger mechanisch zu entwässern ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, das eingangs erwähnte kombinierte Entwässerungs- und Trocknungsverfahren zu optimieren, bei Klärschlämmen einen höheren Trockensubstanzgehalt bei Anwendung niedriger Temperaturen mit vergleichsweise geringerem apparativen und energetischem Aufwand zu erzielen, den getrockneten Schlamm bei mäßigen Temperaturen durch Langzeiteinwirkung zu sterilisieren, die im Schlamm enthaltenen Nährstoffe für die Pflanzen verfügbar zu erhalten und den Düngewert zu erhöhen, die Wärmeenergie in den Abgasen zu nutzen, den Energieverbrauch zu senken, das Trocknungsverfahren in allen Betriebszuständen und Temperaturbereichen brand- und explosionssicher auszuführen, den pulverisierten, vor oder nach der Sterilisation auch pelletierten Schlamm ohne Rückmischung von Trockenstoffen staubfrei und streufähig zu machen.

Erfindungsgemäß wird dies in einer besonders einfachen und wirtschaftlichen Weise dadurch erreicht, daß bei dem eingangs erwähnten kombinierten Entwässerungs- und Trocknungsverfahren ein Teil der aus der stöchiometrischen Verbrennung zur Aufheizung des Gaskreislaufes stammenden, sauerstoffarmen Gasmenge dem feststoffbeladenen Gaskreislauf nach der Abscheidung der Feststoffe und der Kreisgasentstaubung entnommen wird, ein Teil nach der Kondensation des Brüdendampfes dem heißen Verbrennungsgas wieder zugemischt und nur ein kleiner Teil des Gases aus dem Trocknungskreislauf abgeführt und durch das heiße Verbrennungsgas ersetzt wird. Dieser kleinere Teil des heißen Gases durchströmt in einer Speichereinrichtung das vorgetrocknete, abgeschiedene Produkt und hält es längere Zeit auf einer Temperatur, die über der notwendigen Sterilisationstemperatur liegt, bevor das Abgas mit relativ niedriger Temperatur, aber höher mit Feuchtigkeit aufgesättigt, in einem Wäscher oder Staubfilter gereinigt wird, ein Teil zur Wiederaufheizung dem Kreisgas wieder zugemischt und ein Teil in die Umgebung entlassen wird.

Diese Aufgabe wird verfahrenstechnisch durch die kennzeichnenden Merkmale der nebengeordneten Ansprüche 1 bis 28 sowie apparativ durch die kennzeichnenden Merkmale der nebengeordneten Ansprüche 29 bis 46 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen ergeben sich aus der Beschreibung und den Haupt- und Unteransprüchen.

Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Verfahrensschema für einen inerten Trocknungsgaskreislauf mit nachgeschalteter Sterilisationseinrichtung

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Sterilisationsbox aus Fig. 1 mit Hubschaufeln.

Fig. 3 ein selbst inertisierender Gaskreislauf für die Produkttrocknung mit nachgeschalteter Sterilbox, die als quer belüftetes Durchlaufsilo ausgebildet ist.

Fig. 4 ein selbst inertisierender Gaskreislauf für die Produkttrocknung mit nachgeschalteter Sterilbox, die als konzentrisches Durchlaufsilo radial belüftetet in Zonen von Heißgas durchströmt wird.

Fig. 5 ein selbst inertisierender Gaskreislauf für die Produkttrocknung mit nachgeschalteter Sterilbox, die als Durchlaufsilo mit etagenweise angeordneten Belüftungselementen für Heißgas ausgerüstet ist.

Fig. 6 einen Querschnitt durch die dachförmigen Elemente für die Belüftung in der Sterilisationsbox.

Fig. 7 eine kombinierte Entwässerungs- und Trocknungsmaschine deren Gaskreislauf mit einem heißen Abgas aus einer anderen Produktionsstätte mit Wärme versorgt wird und einem nachgeschalteten Schachtbunker mit dachförmigen horizontalen Belüftungselementen für kurze Wege der Heißgasdurchströmung.

Fig. 8 ein einfacher einmaliger Gasdurchlauf durch die Trocknung und anschließende Nachbehandlung in einer gerührten Sterilisationsbox die vom Produkt horizontal durchlaufen wird.

Fig. 9 eine kombinierte Entwässerungs- und Trocknungsmaschine mit einfachem Gasdurchlauf und nachgeschalteter Sterilisationsbox mit gasbeheizter Mantelheizung, Fluidisierung des Produktes am perforierten Boden und aufgesetztem Staubfilter.

Fig. 10 eine kombinierte Entwässerungs- und Trocknungsmaschine, deren Gas- Kreislauf mit einer Rückführung von gröberen Produktteilchen aus dem beladenen Abgas und mit nachgeschalteter Sterilisationsbox als Bunker mit Feingutabscheidung ausgestattet ist.

Fig. 11 eine kombinierte Entwässerungs- und Trocknungsmaschine, deren Gas- Kreislauf mit einer Rückführung von gröberen Produktteilchen aus einem Zentrifugalsichter und mit nachgeschalteter Sterilisationsbox als Bunker mit Feingutabscheidung ausgestattet ist.

Fig. 12 ein Verfahrensschema für einen selbstinertisierenden Gaskreislauf mit einer kombinierten Entwässerungs- und Trocknungsmaschine und mit mehreren nachgeschalteten Sterilisationsboxen zur diskontinuierlichen Hygienisierung und nachfolgenden Kompostierung und des eingefüllten Produktes.

Fig. 13 ein Verfahrensschema für einen selbstinertisierenden Gaskreislauf mit einer kombinierten Entwässerungs- und Trocknungsmaschine und mit einem nachgeschalteten Speicher (Sterilisationsbox) der als kontinuierlicher Kastenbeschicker mit beweglichem Schubboden für den Transport des Produktes ausgeführt ist.

Fig. 1 zeigt ein Verfahrensschema für einen selbstinertisierenden Gaskreislauf mit einer kombinierten Entwässerungs- und Trocknungsmaschine 5 und mit einem nachgeschalteten Speicher 18 für das getrocknete Produkt (Sterilbox), in dem die Wärmeenergie und das restliche Trocknungspotential der Abluft aus dem Zentrifugentrockner genutzt wird zur Aufrechterhaltung der Sterilisierungstemperatur im Produkt über längere Zeit.

In der kombinierten Entwässerungs- und Trocknungsmaschine 5 werden die beiden Behandlungsschritte Entwässern und Trocknen durchgeführt.

Der Dünnschlamm 1 aus dem Eindicker oder aus dem Faulturm wird mit Flockmittellösung 2 gemischt und von der Schlammpumpe 4 und der Flockmittelpumpe 3 dem Zentrifugentrockner 5 zugeführt. Im Innern des Zentrifugentrockners 5 befindet sich eine Entwässerungszentrifuge 6, die den Klärschlamm mechanisch in einen Dickstoff 7 und ein Filtrat 8 trennt und kontinuierlich auswirft.

Die dargestellte Entwässerungsvorrichtung 6 weist im dargestellten Beispielsfall eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge bekannter Bauart auf. Anstelle einer Vollmantel- Schneckenzentrifuge können auch andere, für die Schlamm- oder Suspensionsentwässerung geeignete Zentrifugen, beispielsweise Siebmantel- Schneckenzentrifugen verwendet werden.

Der Dickstoff 7 wird am Feststoffabwurf in ein feinkörniges Granulat 9 übergeführt und in den Ringraum 10 des Zentrifugentrockners 5 abgespritzt. In den Zentrifugentrockner 5 wird das Trocknungsgas 11 eingeführt, das den Granulatschleier 9 erfasst und in kürzester Zeit soweit abtrocknet, daß das Granulat 9 pneumatisch transportiert werden kann. Das Gemisch aus Trocknungsgas 11 und Granulat 9 verläßt bei 12 den Zentrifugentrockner und wird zu einem Zyklon 13 oder Entstaubungsfilter gefördert, wo das Granulat 9 abgeschieden wird und über eine Zellenradschleuse 14 als getrocknetes Pulver 15 ausgetragen wird. In einer Fördereinrichtung 16 wird das Produkt 15 entweder direkt in einen Transport-Container 17 gefördert, oder in eine Sterilisationsbox 18 mit Transporteinrichtung 19 gefördert. Die Sterilisationsbox 18 kann mit einer Wärmeisolierung 20 und einer Mantelheizung 21 versehen sein. In die Sterilisationsbox 18 wird im Gleichstrom oder Gegenstrom heißes Gas 22 eingeleitet. Das Produkt 15 verlässt nach einer Aufenthaltszeit in der Box, die länger als die vorgeschriebene Sterilisationszeit ist, als thermosterilisiertes Granulat oder Pulver 23 die Anlage. Das heiße Gas 22 wird in diesem Fall beispielsweise dem Kreisgas 25 nach der Entstaubung entnommen. Das heiße Gas 22 kann aber auch extra für die Sterilisation im Temperaturniveau oder in seiner Zusammensetzung zubereitet werden.

Das entstaubte Kreisgas 25 wird durch ein Kreisgasgebläse 26 abgesaugt. Ein Teil 27 des entstaubten Kreisgases wird durch ein zweites Gebläse 28 durch die Sterilisationsbox 18 gedrückt. Das Gebläse 28 kann auch vorteilhaft nach dem Abluftwäscher 30 bei 31 platziert werden, dann herrscht in der Sterilisationsbox 18 ein leichter Unterdruck. Der Abluftwäscher 30 kann als Sprühwäscher, Venturiwäscher, Brüdenkondensationswäscher oder auch als Staubfilter mit Kondensationseinrichtung ausgeführt sein. Im Abluftwäscher 30 wird der größte Teil der in der Abluft 34 enthaltenen Feuchtigkeit auskondensiert und die Abluft 35 abgekühlt. Das Kondensat verläßt den Wäscher 30 gemeinsam mit dem warmen Wäscherabwasser 36, das als kaltes Brauchwasser 37 dem Wäscher 30 zugeführt wurde. Das Brauchwasser 37 kann aus den verschiedenen Stufen der Kläranlage z. B. der Biologie, der Tropfkörperanlage oder dem Vorfluter als Prozeßwasser entnommen werden. Das entfeuchtete Abgas 35 verläßt den Kondensationswäscher 30 und wird zum Teil als kaltes sauerstoffarmes Mischgas 38 dem heißen Verbrennungsgas 40 zugemischt. Der Abgasrest 41 wird über den Kamin abgeblasen oder einem nichtdargestellten Biofilter zugeführt. Der Anteil der Abgase wird über einstellbare Klappen 32 geregelt.

Der flüssige oder gasförmige Brennstoff 43 wird dem Tank 44 entnommen und durch eine Pumpe 45 dem Brenner 46 zugeführt, wo er über ein Verbrennungsluftgebläse 47 mit sauerstoffreicher Umgebungsluft 48 stöchiometrisch mit geringem Luftüberschuß zum Verbrennungsgas 40 verbrannt wird. Das heiße Verbrennungsgas 40 wird mit dem kalten Mischgas 38 gemischt. Das heiße Gemisch 49 aus beiden sauerstoffarmen Gasen wird dem Kreisgas 25 beigemischt und bildet dann das Trocknungsgas 11.

Die Selbstinertisierung des Trocknungsgases 11 erfolgt schon nach wenigen Minuten nach Anfahren der Trocknungsanlage, da das Gasvolumen in der Anlage gering ist und der Brennerbetrieb mit geringem Luftüberschuß von Lambda = 1,2 bis 1,3 erfolgt. Das um den Abluftanteil 27 verminderte Kreisgas wird durch die stöchiometrisch verbrannten heißen Verbrennungsgasmengen 40 ständig ersetzt. Der ständig abgeführte Abluftstrom 27 an Brüdengas beträgt beispielsweise nur etwa ein Zehntel der Trocknungsgasmenge 11. Auch bei geringen Leckagen im Anlagensystem stellt sich nach ca. 15 Minuten ein Sauerstoffgehalt von weniger als 8% O₂ ein.

Um Staubexplosionen zu vermeiden muß bei Klärschlammtrocknung der Sauerstoffgehalt im Kreisgas auf unter 10% abgesenkt werden. Die Reduzierung des Sauerstoffes innerhalb des geschlossenen Trocknersystems ist eine Funktion der Zeit und abhängig vom Anlagenvolumen sowie der Brennerleistung bzw. der zeitlich eingespeisten Inertgasmenge 40. Bei Erhöhung der Brennerleistung während der Anfahrphase werden kürzere Inertisierungszeiten erreicht. Die Spülgasmengen mit inertem Gas 40, die zur Absenkung des Sauerstoffgehaltes von unter 10% in der Anlage benötigt werden, betragen etwa das Anlagevolumen.

Bei Brennerausfall wird kein Brüdengas 27 mehr abgeführt und das gesamte Trocknungsgas 11 im Kreislauf gefahren. Auch bei Stromausfall saugen die auslaufenden Gebläse 26 die Trocknungsanlage leer.

Für eine Staubexplosion oder einen Brand im Trocknersystem müssen mehrere Voraussetzungen vorliegen. Neben einer Zündquelle mit bestimmter Mindestzündenergie, ausreichend hohem Sauerstoffgehalt im Trocknungsgas, ausreichend hoher Staubkonzentration im Trocknungsgas muß eine ausreichend hohe Wand- und Gastemperatur vorliegen, um einen Brand oder eine Staubexplosion auszulösen. Mindestens eine dieser örtlich und zeitlich zusammenfallenden notwendigen Bedingungen muß ausgeschaltet werden, um Gefahren abzuwenden. In Verbindung mit einer sehr geringen Partikelkonzentration im Kreisgasstrom 12 wird durch die Selbstinertisierung mit Kohlendioxid CO₂ diese Gefahr in der erfindungsgemäßen Trocknungsgasführung mit Sicherheit ausgeschaltet.

In der Sterilisationsbox 18 ist die Feststoffkonzentration für eine Staubexplosion viel zu hoch. Die Sterilisationsbox 18 wird wie eine Partikelschüttung mit niedriger Leerrohrgeschwindigkeit mit inertem Heißgas mäßiger Temperatur durchströmt.

Der Aufbau der Anlage zur Erzeugung von sterilisierten Produkten besteht aus einer ersten Trocknungsstufe als Kurzzeittrockner mit dem Zentrifugentrockner 5, der Entstaubung 13, dem Kreisgasgebläse 26, dem Brenner 46, dem Brennstofftank 44, dem Abluftgebläse 28, dem Brüdenkondensationswäscher 30.

Die Sterilisation und Nachtrocknung des Produktes 15 erfolgt in der beheizten Sterilbox 18 als Langzeitspeicher.

Die Sterilbox 18 erlaubt eine sehr große Aufenthaltszeit des teilgetrockneten Produktes 15, das aus der Produktabscheidung 13 zudosiert wird. Die Produktabscheidung 13 kann z. B. aus einem Zyklon oder ein Filter erfolgen, der Produktaustrag und die Zudosierung 14 in die Sterilbox 18 kann z. B. durch eine Zellenradschleuse, Doppelpendelklappe, Stopfschnecke, oder eine andere Austragsvorrichtung 14 erfolgen.

Die Sterilbox 18 kann als Produktspeicher mit und ohne Wandbeheizung, mit und ohne Heißgasdurchströmung, als Speichertrockner mit großem hold up der Produktfüllung, mit und ohne mechanischem Zwangstransport der Produktschüttung, mit horizontalem oder vertikalem Produktweg ausgeführt sein. Es muß gewährleistet sein, dass das Produkt 15 kontinuierlich oder diskontinuierlich die Sterilbox 18 mit einer großen Mindestverweilzeit unter Aufrechterhaltung der Sterilisationstemperatur durchwandert. Damit das Produkt 15 bei Beheizung mit Heißgas 22 gut durchströmt werden kann, ist ein Leerraumanteil in der Schüttung und gleichmäßig lange Durchströmungswege vorteilhaft.

Bei feinem Pulver kann dies durch vorherige Pelletierung des Produktes 15 erreicht werden. Die für die Pelletierung meist erforderliche Mindestrestfeuchte des Produktes zur besseren Bindung, kann durch den Nachtrocknungseffekt in der Sterilbox 18 wieder verringert werden.

Das sterilisierte und nachgetrocknete Produkt verlässt die Anlage bei 23 und kann anschließend gesiebt, nachbehandelt, gekühlt, kompaktiert oder gespeichert werden.

Das aus dem Trocknerkreislauf bei 27 abgesaugte und die Sterilbox 18 durchströmende Abgas 22 wird sehr hoch mit Feuchtigkeit beladen, sein Trocknungspotential ist bei 34 nahezu vollständig ausgeschöpft. Das sehr feuchte Abgas 34 liegt nahe am Taupunkt und wird im Brüdenkondensator 30 ausgewaschen. Es verläßt den Wäscher 30 als entfeuchtetes und gereinigtes Abgas 41. Bei umweltgefährdenden oder geruchsbehafteten Produkten kann die geringe Menge an Abgas 41 auch zur Desodorierung im Biofilter oder durch Nachverbrennung nachbehandelt werden.

In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch die Sterilisationsbox 18 aus Fig. 1 dargestellt. Die Sterilisationsbox 18 ist im Volumen für das Schüttgut und dem Gasraum darüber so groß bemessen, dass eine ausreichende Verweilzeit in der Sterilisationsbox 18 erzielt wird und das Heißgas 22 mit geringer Geschwindigkeit über dem Produkt 15 und durch das herabrieselnde Produkt hindurchströmen kann. Das Förderorgan ist beispielsweise als wellenlose Schnecke 19 ausgeführt, die sich auf Längs-Gleitkufen an der Gehäusewand abstützt. Um den Wärme- und Stoffübergang zu verbessern, sind Hubschaufeln 24 in die Förderschnecke eingebaut. Sie wälzen das > Produkt 15 stärker um und heben die Produktpartikeln auch in den heißgasdurchströmten Raum oberhalb der Produktschüttung. Hierdurch wird das Produkt auf eine gleichmäßige Temperatur erwärmt und gehalten. Die Mantelheizung 21 kann beheizt werden durch Dampf, Heißwasser, Thermalöl, Heißgas oder Elektrowärmematten. Um Wärmeverluste zu minimieren, ist die Sterilisationsbox 18 außen vollständig mit einer Wärmeisolierung 20 umgeben.

In Fig. 3 ist ein selbst inertisierender Gaskreislauf (Pos. 1-49) für die Produkttrocknung wie in Fig. 1 dargestellt. Das abgeschiedene Produkt 15 wird in eine Sterilbox 18 gefördert, in der das Produkt 15 eine längere Aufenthaltszeit im erwärmten Zustand erfährt. Die eingefüllte Produktschüttung 50 wird ständig durch das Heißgas 22 quer durchströmt und auf Sterilisierungstemperatur gehalten. Das Heißgas 22 kann durch Stellorgane 51 den einzelnen Zonen 52 im Volumenstrom und in Temperatur unterschiedlich zudosiert werden. Durch perforierte Wände 53 strömt das Heißgas in die Schüttung 50 strömt als abgekühltes Abgas 34 zum Wäscher 30. Die Schüttung 50 wird durch ihr Eigengewicht von oben nach unten transportiert. Einrichtungen zur Auflockerung der Schüttung 50 können den Transport vergleichmäßigen.

Damit die Schüttung in der Sterilbox 18 leichter durchströmt werden kann, ist eine Porösität der Schüttung 50 erforderlich. Der Leeraumanteil in der Schüttung 50 kann durch Pelletieren des Produktes erhöht werden.

Das oben zugeführte Produkt 15 wird in gleicher Menge durch eine geeignete Dosiereinrichtung 54 unten abgezogen. Der Abzug des sterilisierten und nachgetrockneten Produktes 23 kann kontinuierlich oder schubweise erfolgen. Anstelle von Heißgas 22 kann die Produktschüttung 50 in der Zone vor dem Verlassen der Sterilbox 18 auch mit Kaltluft oder anderen Mitteln gekühlt werden.

In Fig. 4 ist wie in Fig. 1 und Fig. 2 ein selbst inertisierender Gaskreislauf für die Trocknung des Produktes 15 dargestellt. Die Nachbehandlung des oben aufgegebenen Produktes 15 erfolgt wie in Fig. 2 in einer konzentrischen Sterilbox 18, die vom Produkt in vertikaler Richtung durchwandert wird. Das vom Gebläse 28 durchgesaugte Heißgas 22 durchströmt in radialer Richtung 56 in Reihenschaltung 57 die einzelnen Zonen 58 für die Temperierung.

Das Heißgas 22 wird durch das innere perforierte Rohr 59 und das äußere perforierte Rohr 60 jeweils in die nächsten Zonen 58 geleitet. Die einzelnen Zonen 58 sind durch Schottwände 61 in den inneren 59 und äußeren perforierten Rohren 60 voneinander getrennt. Das Produkt 15 kann im konzentrischen Ringraum zwischen beiden perforierten Zylindern 59, 60 ohne Umlenkungen nach unten nachrutschen. Sonden gewährleisten eine ausreichende Füllung der Sterilbox mit eingefülltem Produkt und für eine ausreichend lange Verweilzeit.

In Fig. 5 ist als Sterilbox 18 ein mit horizontalen Belüftungselementen 62 durchsetzter Schachtbunker 63 dargestellt. Jede zweite Etage der Belüftungselemente 62 ist mit der einen Zuführhaube 64 für das eintretende Heißgas 22 verbunden. Die dazwischenliegenden Belüftungsdächer 65 sind zur anderen Ablufthaube 66 hin geöffnet. Die Weglänge 68 für das Heißgas für die Durchströmung des Produktes 15 zwischen einer Zuluftetage 62 und der Abluftetage 65 können dadurch relativ kurz gehalten werden. Der Druckverlust in der Schüttung ist dadurch gering und die Durchströmung der Schüttung 50 mit Heißgas 22 ist sehr gleichmäßig. Es können sehr große Speichervolumina für das Produkt bei geringer Bauhöhe realisiert werden.

Der Produktabzug 54 unten kann durch Dosierschnecken, Walzenaustrag, Schubboden, Transportband, Kettenförderer oder anderen Dosierorganen erfolgen. Wie bei allen dargestellten Sterilboxen 18 in Fig. 1 bis Fig. 4 sorgen Einfallelemente und Sonden für eine gute Durchströmung des Produktes, für ausreichende Verweilzeit bei richtiger Temperierung und verhindern Kurzschlussströme für das Heißgas 22.

Wie in den vorhergehenden Fig. 1 bis 4 ist auch hier beispielsweise ein selbst inertisierender Gaskreislauf (Pos. 1-49) für die Produkttrocknung dargestellt. Es können die gezeigten Sterilboxen 18 aber auch mit anderen gebräuchlichen Gasführungen in den Trockneranlagen für das Produkt 15 kombiniert werden, wie in den folgenden Figur gezeigt wird.

In Fig. 6 ist ein Querschnitt durch die Elemente für die Belüftung 62 der Produktschüttung 50 in der Sterilisationsbox 18 und für den Abzug der Abluft 65 nach dem Durchströmen der Schüttung 50 durch das Heißgas 22 dargestellt. Die kürzeste Weglänge 68 zwischen einem Belüftungselement 62 und einem Element 65 für den Gasabzug sollte in allen Richtungen im Raum der Sterilisationsbox 18 etwa gleich lang sein. Die räumliche Geschwindigkeitsverteilung ist dann gleichmäßig, die Temperierung der Schüttung 50 ist konstant, es treten keine überhöhten Geschwindigkeiten auf, es werden keine Partikeln mitgerissen in den Abzugskanal 65, die Sterilisierung des Produktes 15 erfolgt gleichmäßig. Für eine gute Umströmung der Belüftungsdächer 62, 65 soll der Neigungswinkel der Dächer 67 möglichst groß sein. Die Anordnung der Elemente für die Be- und Entlüftung kann räumlich auch anders sein als hier beispielsweise dargestellt. Um die Querdurchströmung 68 der Schüttung 50 zu forcieren, können die Elemente für die Belüftung 62 auch alle in vertikalen Spalten übereinander angeordnet werden mit dazwischen liegenden vertikalen Spalten von Entlüftungsdächern 65. Die Schüttung 50 bewegt sich vertikal nach unten gerichtet langsam dazwischen durch.

In Fig. 7 ist eine kombinierte Entwässerungs- und Trocknungsmaschine 5 dargestellt, deren Gas-Kreislauf mit einem heißen Abgas 70 aus einer anderen Produktionsstätte, z. B. einer Verbrennung, betrieben wird. Das für die Trocknung verwendete Trocknungsgas 11 ist ein Gemisch aus heißen Abgasen 70 und dem zugemischten Teil des entstaubten Kreisgases 25.

Das Gemisch aus Trocknungsgas 11 und Granulat 9 verläßt bei 12 den Zentrifugentrockner und wird zu einem Zyklon 13 oder Entstaubungsfilter gefördert, wo das Granulat 9 abgeschieden wird und über eine Zellenradschleuse 14 als getrocknetes Pulver 15 ausgetragen wird und in die Sterilisationsbox 18 gefördert wird. Die Sterilisationsbox 18 ist beispielsweise als ein mit horizontalen Belüftungselementen 62 durchsetzter Schachtbunker 63 ausgeführt. In jede zweite Etage der dachförmigen Belüftungselemente 62 wird das bei 72 entnommene entstaubte Kreisgas 22 durch das Gebläse 73 gedrückt, wobei die Gasmengen in jeder Etage 62 durch Stellglieder 73 geregelt werden können. Die dazwischenliegenden Belüftungsdächer 65 saugen das Gas 34ab und mischen es bei 74 wieder dem Kreisgas 12 vor der Entstaubung zu. Das Produkt 15 verläßt nach einer Aufenthaltszeit in der Sterilisationsbox 18, die länger als die vorgeschriebene Sterilisationszeit ist, als thermosterilisiertes Granulat oder Pulver 23 die Anlage. Das heiße Gas 22 wird in diesem Fall beispielsweise dem Kreisgas 25 nach der Entstaubung entnommen. Das heiße Gas 22 für die Sterilisation kann aber auch extra im Temperaturniveau oder in seiner Zusammensetzung beispielsweise aus heißem Abgas 70 zubereitet werden.

In den unteren Etagen kann auch Kühlgas durch das Produkt 15 gesaugt werden und dem Gas 34 zugemischt werden. Das entstaubte Kreisgas 25 wird durch ein Kreisgasgebläse 26 abgesaugt. Ein Teil 27 des feuchten, entstaubten Kreisgases wird durch ein zweites Gebläse 28 dem Kreislauf entnommen und zur Abgasreinigung der Verbrennung zurückgeschickt. Schwankungen der zur Verfügung stehenden Abgasmenge 70 können durch einen Brenner 46 ausgeglichen werden, der mittels Brennstoff 43 dem Trocknerkreislauf die nötige Energie zuführt.

In Fig. 8 ist ein einfacher einmaliger Gasdurchlauf durch die Trocknung und Nachbehandlung dargestellt. Es wird kein Kreisgas zurückgeführt. Die Trocknung 5 und anschließende Sterilisierung 18 werden vom erzeugten Trocknungsgas 11 nacheinander durchlaufen.

Der flüssige oder gasförmige Brennstoff 43 wird dem Brenner 46 zugeführt, wo er über ein Verbrennungsluftgebläse 47 mit Umgebungsluft gemischt und verbrannt wird. Mit weiterer zugemischter Umgebungsluft 48 wird die gewünschte Temperatur des Trocknungsgases 11 eingestellt.

Ein Teil 75 des entstaubten Heißgases 25 kann auch zur indirekten Mantelheizung 76 des Produktes 15 in der mit rotierenden Schaufelelementen 77 gemischten Sterilisationsbox 18 genutzt werden. Der hold up des Produktes in der gerührten Sterilisationsbox 18 kann sehr groß gemacht werden. Für die Sterilisierung kann durch die ausgedehnte Verweilzeit in 18 mit einem niedrigeren Temperaturniveau gearbeitet werden. In einem Wäscher 30 wird das Abgas 34 gereinigt und bei 41 in die Umgebung entlassen.

In Fig. 9 ist eine kombinierte Entwässerungs- und Trocknungsmaschine 5 mit einfachem Gasdurchlauf und nachgeschalteter Sterilisationsbox 18 dargestellt. Die Trocknung des Produktes 15 erfolgt in ähnlicher Weise wie in Fig. 6 gezeigt. Die Nachbehandlung in der gerührten Sterilisationsbox 18 erfolgt mit Fluidisierung 78 des Produktes und mit rotierenden Schaufelelementen 77 sowie einer indirekten Mantelheizung 76 des fluidisierten Produktes 15. Zur besseren Granulatbildung des fluidisierten Pulvers kann ein Bindemittel 79 zur Festigung der so erzeugten Pellets 23 eingedüst werden. Das Abgas 80 aus der Sterilbox 18 wird beispielsweise mit einem Staubfilter 82 entstaubt, bevor das Gas 34 im Wäscher 30 rein gewaschen wird und bei 41 abgeblasen wird.

In Fig. 10 ist eine kombinierte Entwässerungs- und Trocknungsmaschine 5 dargestellt, deren Gas-Kreislauf mit einer Rückführung 84 von gröberen Produktteilchen 85 aus dem heißen, beladenen Abgas und mit nachgeschalteter Sterilisationsbox 18 mit Feingutabscheidung in einem eingebauten Schlauchfilter 86 ausgestattet ist. Die Trocknung des Produktes erfolgt in ähnlicher Weise wie in Fig. 1 bis 4 gezeigt wurde. In einem Grobstoffabscheider, beispielsweise in einem Zyklon 13, werden die noch feuchteren, größeren Partikeln 85 abgeschieden, durch eine Zellenradschleuse 14 direkt dem Trocknungsgas 11 wieder zugemischt und nochmals durch den Trockner 5 gefahren. Hierdurch werden sie weiter getrocknet, zerkleinert und gelangen als trockene Feinpartikeln 87 in die Sterilisationsbox 18, wo sie durch einen Staubfilter 86 abgeschieden werden. Unterhalb des Schlauchfilters wird das heiße Produkt gebunkert und ständig von heißem Kreisgas 25 überströmt und auf Temperatur gehalten. Ein zweites Gebläse 28 unterstützt den gesamten Kreislauf mit den erhöhten Druckverlusten durch die Doppelabscheidung des Produktes. Ein Teil des feuchten, gefilterten Kreisgases wird bei 41 abgeblasen, der Rest wird als sauerstoffarmes Mischgas 38 mit den Verbrennungsgasen 40 gemischt zum inertisierten Trocknungsgas 11. Durch eine Austragsvorrichtung 54 wird das sterilisierte Feinprodukt 23 aus dem Bunker der Sterilbox 18 ausgetragen.

In Fig. 11 ist ähnlich wie in Fig. 8 eine kombinierte Entwässerungs- und Trocknungsmaschine 5 dargestellt, deren Gas-Kreislauf mit einer Rückführung 84 von gröberen Produktteilchen 85, die in einem Zentrifugalsichter 88 aus dem heißen, beladenen Abgas abgeschieden werden, dargestellt. Die trockeneren Feingutanteile 87 werden nicht in den Trocknerkreislauf rückgeführt, sondern bis zur nachgeschalteten Sterilisationsbox 18 pneumatisch weitergefördert und dort mittels einem eingebauten Schlauchfilter 86 in den darunter liegenden Bunker mit großem Fassungsvolumen abgeschieden.

In Fig. 12 ist ein Verfahrensschema für einen selbstinertisierenden Gaskreislauf mit einer kombinierten Entwässerungs- und Trocknungsmaschine 5 und mit mehreren nachgeschalteten Speichern (Sterilbox) 18 für das getrocknete Produkt 15 gezeigt, die abwechselnd befüllt, aufgeheizt, sterilisiert, gekühlt, belüftet, kompostiert und wieder entleert werden. In den Speichern 18 wird die Wärmeenergie und das restliche Trocknungspotential der Abluft aus dem Zentrifugentrockner 5 genutzt zum Aufheizen und zur Aufrechterhaltung der Sterilisierungstemperatur im Produkt 15 über längere Zeit. Die Speicher 18 können auch wärmeisoliert 20 werden, um die Auskühlung des Produktes 15 zu verlangsamen. Die zu- oder Abschaltung der einzelnen Speicher 18 kann gasseitig und feststoffseitig über automatische Schieber 92 erfolgen. Nach der Sterilisation des Produktes 15 mit Heißgas 22 aus dem Trocknerkreislauf oder mit anderem Heißgas wird das Produkt 15 durch Belüftung mit feuchter warmer Luft 89 unter optimalen Kompostierbedingungen in 18 gehalten. Das beim Kompostieren entstandene CO₂-Gas wird langsam aus dem Haufwerk geblasen und durch Luftsauerstoff ersetzt. Durch die beim Kompostieren 90 entstehende exotherme Reaktionswärme stellt sich in dem durchlüftbaren Haufwerk 90 von selbst eine stabile Kompostiertemperatur von ca. 70°C ein. Neben dem vorangegangenen Hygienisieren und Sterilisieren trägt der Kompostiervorgang 90 des krümeligen vorgetrockneten Schlammes zum geruchsfreien Stabilisieren des Haufwerkes bei. Um den Düngewert zu steigern oder die Struktur zu verändern, können dem vorgetrockneten Schlamm 15 auch andere additive Stoffe 91 in fester, flüssiger oder gasförmiger Form vor oder in den Speicherkammern zudosiert werden. Der Steriliisier- und Kompostiervorgang kann auch dadurch intensiviert und verbessert werden, dass das Haufwerk 90 wenigstens zeitweise umgeschichtet und durchmischt wird.

Der Kompostiervorgang in 90 kann auch nach dem Verlassen der Speicher 18 noch fortgesetzt werden, wenn bei der Lagerung sichergestellt ist, dass das CO₂ entweichen kann. Dies kann auch im Freien erfolgen, wenn die aufgehäuften Halden vom Boden her wenigstes zeitweise mit Luft 89 versorgt werden oder mehrmals umgesetzt werden. Um die große spezifische Oberfläche der kleinen Partikeln im Haufwerk 90 zu nutzen, kann nach der Behandlung das krümelige Gut 15 pelletiert werden zur Strukturverbesserung als Streugut.

Wie in den anderen in Fig. 1 bis 9 dargestellten Sterilboxen auch, kann das Produkt 15 neben dem Sterilisiervorgang auch durch Zugabe oder Abzug von speziellen Gasen 91 oder Flüssigkeiten behandelt oder entgiftet werden.

Das Befüllen und Entleeren der Sterilisierboxen und Speicher und der Abtransport des behandelten Gutes 90 kann mit Fahrzeugen und Geräten nach dem Stande der Technik erfolgen.

Die einzelnen Speicher 18 können auch mit Förderern wie Bänder, Redler, Walzen, Schnecken oder Schubböden ausgerüstet sein.

Die Behandlung kann auch in transportablen Boxen 18, Big bags 93 oder Containern 17 erfolgen, die nacheinander zur Behandlung angeschlossen werden.

In Fig. 13 ist ein Verfahrensschema für einen selbstinertisierenden Gaskreislauf mit einer kombinierten Entwässerungs- und Trocknungsmaschine 5 und mit einem nachgeschalteten Speicher (Sterilbox) 18 für das getrocknete Produkt 15 gezeigt, der als Kastenbeschicker 94 mit beweglichem Schubboden 95 für den Transport des Produktes 15 ausgeführt ist.

Der Speicher 18 besitzt eine Wärmeisolierung 20. Das Produkt 15 wird kontiniuierlich eingefüllt und vom durchlüftbaren, beweglichen Schubboden 95 über die gesamte Arbeitsbreite langsam zum Abwurfende 96 hin transportiert. Der Schubbodenantrieb 97 kann nach dem Stande der Technik hydraulisch, pneumatisch oder elektromechanisch erfolgen. Das unter dem belüftbaren Schubboden 95 eingeführte heiße Gas 22 wird als abgekühltes feuchtes Gas 34 aus dem Speicher 18 abgesaugt. Vor dem Abwurfende 96 kann durch die Schüttung 50 zur Abkühlung auch Kaltluft 89 oder ein Behandlungsgas oder Dampf gesaugt werden für die nachfolgende Behandlung, wie beispielsweise Pelletierung des Produktes. Bezugszeichenliste 1 Schlamm, Suspension
2 Flockungshilfsmittel
3 Flockmittelpumpe
4 Schlammpumpe
5 kombinierte Entwässerungs- und Trocknungsmaschine (Zentrifugentrockner)
6 Entwässerungszentrifuge
7 Dickstoff
8 Filtrat
9 Granulat
10 Ringraum des Zentrifugentrockners
11 Trocknungsgas
12 Gas- und Produktaustritt des Zentrifugentrockners
13 Zyklon, Entstaubungsfilter
14 Zellenradschleuse
15 teilgetrocknetes Produkt
16 Fördereinrichtung
17 Transport-Container
18 Sterilisationsbox
19 Transporteinrichtung
20 Wärmeisolierung
21 Mantelheizung
22 heißes Gas für Sterilisierung
23 thermosterilisiertes Granulat oder Pulver
24 Hubschaufeln in den Förderorganen
25 Kreisgas
26 Kreisgasgebläse
27 Teil des entstaubten Kreisgases
28 Gebläse
29 -
30 Abluftwäscher
31 Abluftleitung nach Wäscher
32 Einstellklappen
33 -
34 Abluft aus Sterilisationsbox
35 Abgekühlte, entfeuchtete Abluft nach Wäscher
36 Abwasser aus Wäscher
37 Brauchwasser
38 kaltes sauerstoffarmes Mischgas
39 -
40 heißes Verbrennungsgas
41 Abgas am Kamin
42 -
43 Brennstoff
44 Brennstofftank
45 Brennstoffpumpe
46 Brenner
47 Verbrennungsluftgebläse
48 Umgebungsluft
49 heißes sauerstoffarmes Gasgemisch
50 Produktschüttung in Sterilisationsbox
51 Stellorgane, Mengendrossel
52 Zonen in Sterilisationsbox
53 Perforierte gasdurchlässige Wände
54 Dosiereinrichtung
55 -
56 radiale Strömungsrichtung
57 Reihenschaltung
58 Temperierzonen
59 Inneres perforiertes Rohr
60 Äußeres perforiertes Rohr
61 Schottwände
62 horizontale Belüftungselemente
63 Schachtbunker
64 Zuführhaube
65 Belüftungsdächer
66 Ablufthaube
67 Neigungswinkel der Belüftungsdächer
68 Weglänge für die Durchströmung des Heißgases
69 -
70 Heißes Abfallgas
71 Gebläse
72 Gasabzweig
73 Drosselklappen, Stellglieder
74 Mischstelle
75 Gasanteil
76 Mantelheizung
77 rotierende Schaufelelemente
78 Produktfluidisierung durch Heißgas
79 eingesprühtes Bindemittel für Pelletierung
80 Abgas aus Sterilisationsbox
81 -
82 Staubfilter
83 -
84 Produktrückführung
85 Größere Produktteilchen
86 Schlauchfilter
87 Trockene Feinpartikeln
88 Zentrifugalsichter
89 Behandlungsgas z. B. sauerstoffhaltige Luft
90 Kompostieren
91 additive Zusatzstoffe
92 Absperrschieber
93 Big bag
94 Kastenbeschicker
95 Beweglicher durchlüftbarer Schubboden
96 Abwurfende des Kastenbeschickers
97 Antrieb für die Schubbodenelemente

Claims

1. Verfahren zur kombinierten Entwässerung und Trocknung von Schlämmen mit anschließender Sterilisierung, die in flüssiger Form mit Feststoffgehalten von 0,2-15% TR anfallen, insbesondere Industrie-, Fermentations- und Klärschlämmen mit organischen Bestandteilen, bei dem der Schlamm mittels einer Vollmantelzentrifuge zu einem Dickstoff vorentwässert wird, der Dickstoff am Austrag der Vollmantelzentrifuge in kleine Feststoffpartikeln vereinzelt wird, die mit hoher Geschwindigkeit ausgeworfenen Feststoffpartikeln auf ihrer Flugbahn mit heißem sauerstoffarmen Trocknungsgas umspült und in ihrer Flugrichtung umgelenkt werden und dabei zumindest an der Partikeloberfläche soweit vorgetrocknet werden so dass sie pneumatisch transportiert werden können, ein Teil des entstaubten Trocknungsgases im Kreislauf gefahren wird und mit entfeuchtetem, heißen und sauerstoffarmen Gas zum Trocknungsgas gemischt wird dadurch gekennzeichnet, dass ein kleiner Teil des heißen Gases aus dem Trocknungskreislauf abgeführt und dieser durch heißes Verbrennungsgas ersetzt wird, der kleinere Teil des heißen Gases in einer Speichereinrichtung das dort abgeschiedene, vorgetrocknete Produkt aufheizt und durchströmt und es eine längere Zeit auf einer erhöhten Temperatur hält, die über der notwendigen Sterilisationstemperatur und Sterilisierungsdauer liegt, anschließend das Abgas mit niedrigerer Temperatur, aber höher mit Feuchtigkeit aufgesättigt, in einem Wäscher oder Staubfilter gereinigt und dann abgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknungsgas im Sauerstoffgehalt unter 10% reduziert ist und ein Teil des Gases nach der Trocknung im Kreislauf gefahren wird, der andere Rest 27 das getrocknete Produkt in der Sterilisationsbox durchströmt, anschließend durch Kühlung entfeuchtet wird, davon ein Teil 38 mit sauerstoffarmen heißen Verbrennungsgas gemischt wird und das Gemisch 49 zusammen mit dem Kreislaufgas 25 das Trocknungsgas 11 vor dem Trockner bildet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung des Produktes im Zentrifugentrockner 5 als Teiltrocknung durchgeführt wird und mehrere Behandlungsschritte wie Sterilisieren, Kühlen, Kompostieren, nachfolgen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknungsgas zusammengemischt wird aus heißem Abfallgas aus einer anderen Anlage und einem Teil des Kreisgases 25.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknungsgas die Trocknungsanlage und die nachfolgende Feststoffbehandlung nur einmal durchströmt, der Kreisgasanteil zu Null wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Gases aus der Sterilisationsbox wieder in das Trocknungsgas gemischt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit ausgeschleustem Abgas die Frischluft vor der Verbrennung indirekt vorgewärmt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Wärmeinhalt des ausgeschleustem Abgases der Schlamm 1 vor der Entwässerung vorgewärmt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Kreisgases auch für die Mantelheizung der Sterilisationsbox verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Heißgases für die Sterilisation geregelt wird durch die Produkttemperatur in der Sterilisationsbox.

11. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sterilisation des Feststoffproduktes umfahren werden kann.

12. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Sterilisationsbox im Gegenstrom heißes Gas eingeleitet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Sterilisationsbox im Gleichstrom heißes Gas eingeleitet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Sterilisationsbox die Feststoffschüttung durch das heiße Gas durchströmt und auch überströmt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Sterilisationsbox die Weglängen und Druckverluste für die Durchströmung der Feststoffschüttung durch das heiße Gas etwa gleich sind.

16. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die Sterilisationsbox geleitete heiße Gas für die Sterilisation in seinen physikalischen Eigenschaften extra zubereitet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reinigung des Abgases nach der Sterilisation ein Wäscher eingesetzt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reinigung des Abgases nach der Sterilisation ein Filter eingesetzt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reinigung des Abgases Biofilter nachgeschaltet wird.

20. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reinigung und Geruchsbeseitigung des Abgases nach der Sterilisation das Abgas im Anlagen-Lufterhitzer nachverbrannt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozesswasser für den Reinigungsprozess im Wäscher gereinigtes Abwasser aus der Kläranlage ist.

22. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Selbstinertisierung des Trocknungs- und Behandlungsgases durch CO₂- Anreicherung erfolgt.

23. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Sterilisationsbox der Feststoff durch eine Transporteinrichtung zwangsweise transportiert wird.

24. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Sterilisationsbox der Feststoff durch sein Eigengewicht transportiert wird.

25. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Sterilisationsbox der Feststoff in den einzelnen Abschnitten gemischt wird.

26. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Feststoffschüttung ein Mindest-Leerraumanteil und gleichmäßig lange Durchströmungswege gewährleistet sind.

27. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erlangung eines Mindest-Leerraumanteils in der Schüttung das Produkt vor der Sterilisierung pelletiert wird.

28. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sterilisierte und nachgetrocknete Produkt nach der Sterilisierung nachbehandelt wird.

29. Vorrichtung zur kombinierten Entwässerung und Trocknung von Schlämmen in einem Zentrifugentrockner 5 bestehend aus einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge 8 zum Trennen des zugeführten fließfähigen Schlammes 1 mit jeweils einem Auslaß für die abgetrennte Flüssigkeit 8 und einem Auslaß für den abgetrennten Dickstoff 7, wobei die Dickstoffabwurfzone auch das Zerstäubungsorgan für den die Zentrifuge ganz oder teilweise umschließenden Trockner 10 bildet, mit Mitteln zum Ablenken der vereinzelten Feststoffpartikeln und des radial abgeschleuderten Feststoffpartikschleiers 9 in Achsrichtung der Zentrifuge, mit nachgeschaltetem pneumatischen Transport der Feststoffpartikeln 12, deren Abscheidung aus dem Gaskreislauf 13, einer Abführung eines Teiles des Abgases 27, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Produktabscheidung 13 der Feststoff in einer zusätzlichen Einrichtung 18 (Sterilisationsbox) eine vorgegebene Zeit auf einer vorgegebenen Mindesttemperatur gehalten wird, die oberhalb der Sterilisationstemperatur liegt.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderorgane 19 für den Feststoff im hold up vergrößert werden, um gleichzeitig als durchströmter beheizter Langzeitspeicher dienen zu können.

31. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sterilisationsbox 18 mit einer Mantelheizung 21 versehen ist.

32. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sterilisationsbox mit einer Wärmeisolierung ausgerüstet ist.

33. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Sterilisationsbox der Feststoff durch ein Förderorgan mit Mischeinrichtungen zwangstransportiert wird.

34. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Sterilisationsbox der Feststoff durch eine wellenlose Schnecke mit Hubeinrichtungen zwangstransportiert und in den Gasraum darüber angehoben wird.

35. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Sterilisationsbox der Feststofftransport durch einen Schubboden erfolgt.

36. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füll- und Entleerungsvorgang in die Sterilisationsboxen diskontinuierlich durch Transportfahrzeuge erfolgt.

37. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beheizte Transportbehälter und Transportfahrzeuge gleichzeitig als Sterilisationsboxen verwendet werden.

38. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Beheizung der beheizten Transportbehälter und Transportfahrzeuge als Sterilisationsboxen die heißen LKW-Motorabgase verwendet werden.

39. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beheizbare Silos als Sterilisationsboxen verwendet werden.

40. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beheizbare Bunker mit mechanischen Transporteinrichtungen als Sterilisationsboxen verwendet werden.

41. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gleichmäßige Nachrutschen des Produktes in der Sterilisationsbox durch Austragshilfen sichergestellt wird.

42. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gleichmäßige Nachrutschen des Produktes in der Sterilisationsbox durch dachförmige Belüftungselemente mit kurzen Gaswegen sichergestellt wird.

43. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sterilisierte Produkt vor Verlassen der Anlage durch einen Kühler in seiner Temperatur abgesenkt wird.

44. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Sterilisierbox die Strömungswege für das durchströmende Heißgas durch die Feststoffschüttung kurz und gleich lang sind.

45. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Entwässerung anstelle einer Vollmantel- Schneckenzentrifuge andere, für die Schlamm- oder Suspensionsentwässerung geeignete Zentrifugen, beispielsweise Siebmantel-Schneckenzentrifugen verwendet werden.

46. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobanteile des getrockneten Produktes durch einen Trennapparat in den Trocknerkreislauf zurückgeführt werden und nur die Feinanteile in der Sterilisationsbox abgeschieden werden.