DE10242150A1

DE10242150A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Konditionieren von Schlamm

Info

Publication number: DE10242150A1
Application number: DE10242150A
Authority: DE
Inventors: Katina Bauroth; Heike Gurisch; Gerhard Prof. Dr.-Ing. Elbing; Andreas Dr.-Ing. Dünnebeil
Original assignee: LIMUS UMWELTTECHNIK GmbH
Current assignee: PONDUS VERFAHRENSTECHNIK GMBH, 14513 TELTOW, DE
Priority date: 2002-09-05
Filing date: 2002-09-05
Publication date: 2004-03-11

Abstract

Zur Konditionierung von Klärschlämmen wird der Schlamm einem elektrischen Feld, und zwar vorzugsweise einem Wechselfeld, für eine gewisse Zeitdauer ausgesetzt. Dies kann im Zuge einer Schlammbehandlungsanlage vor, zwischen oder nach Eindickung, Entwässerung etc. erfolgen. Diese Behandlung verbessert das Eindickverhalten und erspart oder schränkt die Notwendigkeit zur Zugabe von Hilfsstoffen zum Schlamm ein.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Konditionieren von Schlamm, insbesondere von Klärschlamm.
Ein wesentliches Ziel der Klärschlamm-Behandlung ist die Massen- bzw. Volumenreduktion der letztlich zu entsorgenden Reststoffe. Dazu wird der Schlamm unter anderem eingedickt oder auch entwässert. Die Eindickung oder Entwässerung erfolgt beispielsweise in statischen Eindickern, Zentrifugen, Siebbandfilterpressen oder Kammerfilterpressen.
Um den Wasserentzug in diesen Verfahrensstufen möglichst effektiv zu erreichen, wird bisher der Schlamm normalerweise mit Hilfsstoffen konditioniert. Diese Konditionierung kann beispielsweise unter Zusatz von Kalk, Eisen-/Aluminiumsalzen oder Polymeren erfolgen. Es sind auch bereits Verfahren zur Konditionierung von Schlämmen mittels Kälte, Wärme oder Ultraschall versucht worden. Sie spielen jedoch in der Praxis nur eine untergeordnete Rolle.
Wenn dem Schlamm Stoffe hinzugegeben werden, erhöht sich dadurch die zu entsorgende Masse. Zum Beispiel bindet Kalk große Mengen freies Wasser, desinfiziert durch den pH-Wert-Anstieg den Schlamm und bildet ein Stützgerüst bei der Entwässerung. Andere Flockungshilfsmittel erhöhen ebenfalls die Kosten der Behandlung und steigern die zu entsorgende Feststoffmenge. Auch die im gereinigten Abwasser und im Schlamm verbleibenden zusätzlichen Stoffe sind ein bedeutender Nachteil dieser Verfahren.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Einsatz von Hilfsstoffen zur Konditionierung von Schlamm vor einer Sedimentation, Eindickung oder Entwässerung zu reduzieren oder gar ganz zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren nach der Erfindung dadurch gelöst, dass der Schlamm einem elektrischen Feld ausgesetzt wird. Die Vorrichtung nach der Erfindung enthält eine Einrichtung zur Erzeugung eines auf den Schlamm einwirkenden elektrischen Feldes.

Vorzugsweise ist das elektrische Feld ein Wechselfeld, das bevorzugt mit einer Frequenz zwischen 50 und 2000 Hz, insbesondere zwischen 500 und 800 Hz vorgesehen ist. Die Feldstärke kann, je nach den Voraussetzungen und Anforderungen, in weiten Grenzen differieren und liegt vorteilhaft zwischen 1000 und 800.000 V/m, insbesondere zwischen 10.000 und 400.000 V/m.

Es ist erstaunlicherweise festgestellt worden, dass durch eine solche Behandlung im elektrischen Feld das Sedimentations-/Eindickverhalten von Schlamm, der über eine gewisse Zeit dem Feld ausgesetzt ist, ein bis zu 30 % verbessertes Eindickverhalten erzielt werden kann.

Obwohl die grundlegenden physikalischen Vorgänge bei der Koaggulation, Adsorptionskoaggulation und Flocculation in der Literatur bereits beschrieben wurden, war es erstaunlich, dass durch die Behandlung im elektrischen Feld sich diese Verhältnisse zum Vorteil für das Eindickverhalten verändern. Zu erklären ist dies im Nachhinein z.Z. dadurch, dass die Ladungsverteilung innerhalb der Schlammflocke durch das elektrische Feld bezüglich des Eindickverhaltens günstig beeinflusst wird.

Die Einwirkungszeit des elektrischen Feldes ist in starkem Maße abhängig von den oben bereits definierten Charakteristika von Feldstärke und Frequenz sowie den Schlammeigenschaften und dem gewünschten Ergebnis. Sie liegen jedoch vorteilhaft zwischen 1 und 120 Minuten, insbesondere zwischen 5 und 20 Minuten.

Die erfindungsgemäße elektrische Konditionierung schließt es nicht aus, dass zur weiteren Verbesserung der Ergebnisse vor, bei oder nach der Behandlung mittels elektrischem Feld Hilfsstoffe, wie beispielsweise Kalk, Eisen-/Aluminiumsalze, Polymere oder dgl., dem Schlamm zugesetzt werden.

Die Behandlung mit dem elektrischen Feld kann innerhalb einer Schlammbehandlungsanlage an verschiedenen Stellen und insbesondere vor, zwischen oder nach unterschiedlichen Behandlungsschritten, wie Sedimentation, Eindickung, Entwässerung oder dgl., eingesetzt werden, ggf. auch mehrfach innerhalb eines Behandlungsstranges.

Es hat sich auch gezeigt, dass das Ergebnis weiter verbessert werden kann, wenn der Schlamm nach der Behandlung mittels des elektrischen Feldes und vor weiterer Behandlung eine Ruhezeit erhält. Die elektrische Konditionierung ist bestens dazu geeignet, kontinuierlich im Durchlauf zu erfolgen, da die Einwirkungszeiten und -voraussetzungen sich den Gesamtbedingungen einer Schlammbehandlungsanlage anpassen lassen.

Die Einrichtung zur Erzeugung des elektrischen Feldes kann vom Schlamm elektrisch isolierte Elektroden aufweisen. Da somit im Schlamm kein Strom fließen muss, ist zur Aufrechterhaltung des elektrischen Feldes keine erhebliche elektrische Leistung aufzuwenden. Durch entsprechende Bemessung und Konstruktion des Generators bzw. Wandlers für eine anzulegende Wechselspannung kann auch die elektrische Verlustleistung in diesem gering gehalten werden, so dass der erheblichen Einsparung an Zusatzstoffen und Endlagerungskosten nur ein geringer Energieaufwand entgegensteht.

Um hohe elektrische Felder ohne die Notwendigkeit zu hoher Spannungen an den Elektroden zu erzielen, sollte der Abstand zwischen den Elektroden nicht zu groß werden. Zweckmäßig ist ein Raum zwischen den Elektroden, dessen Dicke bzw. Weite 2 bis 50 mm beträgt (vorzugsweise 4 bis 10 mm). Um einen entsprechenden Durchsatz bei der gewünschten Verweildauer zu gewährleisten, kann dieser Raum zwischen den Elektroden im Querschnitt und/oder Längserstreckung eine gekrümmte Form, z.B. die einer Spirale, eines Mäanders oder dgl., haben.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränkt die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Zeichnungen zeigen in schematischer Darstellung Teile einer Schlammbehandlungsanlage, und zwar

1 eine Vorrichtung zur elektrischen Konditionierung,

2 die Vorrichtung mit nachgeschalteter Eindickung und

3 die Vorrichtung mit nachgeschalteter Entwässerung durch eine Zentrifuge.

1 zeigt eine Vorrichtung 11 zur Konditionierung von Schlamm. Sie besteht aus einem Behälter 12, der in der Zeichnung nur beispielsweise als Block dargestellt ist, in der Praxis aber eine den Gegebenheiten angepasste Form haben kann. Das gleiche gilt für in dem Behälter vorgesehene Elektroden 13, die gegenüber dem zwischen den Elektroden befindlichen Durchflussraum 14 für den Schlamm durch eine elektrische Isolierung 15 isoliert sind.
Die Elektroden sind an einen Wechselspannungsgenerator 16 angeschlossen, der von einem elektrischen Netz 17 versorgt wird und eine elektrische ggf. von der Netzfrequenz und -spannung unterschiedliche Wechselspannung erzeugt und bevorzugt bezüglich Frequenz und/oder Spannung einstellbar ist.
Die Vorrichtung 11 wird von einem zu behandelnden Schlamm in Richtung des Pfeils 18 kontinuierlich durchflossen, wobei die Menge des durchfließenden Schlamms entsprechend den Behälterabmessungen und der gewünschten Verweildauer bemessen wird.
2 zeigt die Vorrichtung 11 einem Eindicker vorgeschaltet, der als statisches Absetzbecken 19 symbolisiert ist. Aus ihm führen eine Wasserableitung 20 und eine Ableitung 21 für den konzentrierten Schlamm hinaus. An die Zuleitungen 22, 23 zur Konditioniervorrichtung 11 bzw. aus dieser heraus in den Eindicker 19 sind ggf. Zuleitungen 24, 25 angeschlossen, über die Konditionier-Hilfsstoffe, wie Kalk, Eisen/Aluminiumsalze oder Polymere, zugegeben werden können.
3 zeigt die Vorrichtung 11 in gleicher Weise wie in 2 einer Schlamm-Entwässerungseinrichtung in Form einer Schlammzentrifuge 26 vorgeschaltet. Der in 3 gezeigte Anlagenteil inklusive des Eindickers 19 kann entweder anstelle der Eindickung nach 2 oder, bevorzugt, anschließend an die Schlammeindickung vorgesehen sein; d.h. die Zuleitung 22 zur Konditioniervorrichtung 11 würde an die Ableitung 21 für den eingedickten Schlamm angeschlossen werden. Über die Ableitungen 20a und 21a werden wiederum Wasser und entwässerter Schlamm abgeführt.
Auch hierbei sind ggf. wiederum Möglichkeiten zur Zuführung über die Zuleitungen 24a und 25a vorgesehen. Nicht dargestellt sind eventuell notwendige Mischer für die Zugabe der Hilfsstoffe und Zwischen-Pufferbehälter. Der Schlamm wird entsprechend der geforderten Schlammbeschaffenheit ggf. noch weiterbehandelt, beispielsweise durch Trocknung oder dgl..

Claims

Verfahren zum Konditionieren von Schlamm, insbesondere von Klärschlamm, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlamm einem elektrischen Feld ausgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Feld ein Wechselfeld ist, vorzugsweise mit einer Frequenz zwischen 50 und 2000 Hz, insbesondere zwischen 500 und 800 Hz.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldstärke zwischen 1000 und 800.000 V/m, vorzugsweise zwischen 10.000 und 400.000 V/m, beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einwirkungszeit des elektrischen Feldes zwischen 1 und 120 Minuten, vorzugsweise 5 bis 20 Minuten, beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich vor, bei und/oder nach der Konditionierung mittels elektrischen Feldes Hilfsstoffe, wie Kalk, Eisen /Aluminiumsalze, Polymere etc., dem Schlamm zugesetzt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung mit dem elektrischen Feld vor, zwischen und/oder nach unterschiedlichen Behandlungsschritten, wie Sedimentation, Eindickung, Entwässerung oder dgl., eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlamm dem elektrischen Feld mehrfach, ggf. mit im Wesentlichen feldfreier Zwischenzeit, ausgesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlamm nach der Behandlung durch das elektrische Feld vor weiterer Behandlung eine Ruhezeit erhält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konditionierung mittels elektrischen Feldes im vorzugsweise kontinuierlichem Durchlauf erfolgt.
Vorrichtung zur Konditionierung von Schlamm, insbesondere von Klärschlamm, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (13, 16) zur Erzeugung eines auf den Schlamm einwirkenden elektrischen Feldes.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erzeugung des elektrischen Feldes vom Schlamm elektrisch isolierte Elektroden (13) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Elektroden (13) ein den Schlamm enthaltender Raum (14) gebildet ist, dessen Dicke bzw. Elektrodenabstand 2 bis 50 mm, vorzugsweise 4 bis 10 mm, beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Schlamm führender Raum (14) zwischen den Elektroden eine gekrümmte Form, z.B. die einer Spirale, eines Mäanders oder dgl., hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (11) wenigstens einen vom Schlamm durchströmten Raum (12) mit den Elektroden (13) und einen Generator bzw. Wandler (16) für eine an diese anzulegende Wechselspannung aufweist.