DE1105356B - Process for heating sewage sludge using the waste heat generated by combustion engines and the system for carrying out the process - Google Patents
Process for heating sewage sludge using the waste heat generated by combustion engines and the system for carrying out the processInfo
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Description
Verfahren zum Aufheizen von Klärschlamm unter Ausnutzung der bei Verbrennungsmotoren anfallenden Abwärme und Anlage zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufheizen von Klärschlamm unter Ausnutzung der bei Verbrennungsmotoren anfallenden Abwärme und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.Process for heating up sewage sludge using that in internal combustion engines accumulating waste heat and plant for carrying out the method The invention relates a method for heating sewage sludge using the method used in internal combustion engines resulting waste heat and a system for carrying out the process.
Es sind Verfahren. bekannt, bei denen die Abwärme von Verbrennungsmotoren zum Erzeugen bzw. Bereiten von als Heizmedium für den Klärschlamm dienenden Dampf bzw. Warmwasser aus den Abgasen und dein erwärmten Kühlwasser der Verbrennungsmotore dient, wobei der Klärschlamm vor seiner Einspeisung in den Faulbehälter vorgewärmt wird. Dabei werden zur Deckung des Energiebedarfs auf Kläranlagen z. B. Kolbenbrennkraftmaschinen verwendet, die mit dem aus dem Faulschlamm entstehenden Gas betrieben werden.There are procedures. known where the waste heat from internal combustion engines for generating or preparing steam that is used as a heating medium for the sewage sludge or hot water from the exhaust gases and your heated cooling water from the internal combustion engines serves, the sewage sludge being preheated before being fed into the digester will. To cover the energy demand on sewage treatment plants z. B. piston internal combustion engines used, which are operated with the gas produced from the digested sludge.
Bei den bisher üblichen Verfahren wird der in den Absetzbecken anfallende Frischschlamm lediglich etwa zwei- bis dreimal täglich abgepumpt, d. h., die Pumpzeiten sind auf wenige Stunden im Tag zusammengedrängt. Der von dem Verbrennungsmotor gelieferte Abwärmestrom reicht dabei nicht aus, um den Frischschlamm vor seiner Einspeisung in den Faulbehälter auf die erforderliche Temperatur zu erwärmen. Es muß daher die fehlende Wärmemenge aus einer anderen Energiequelle als dem Verbrennungsmotor gedeckt werden. In den Zeitabschnitten, in denen keine Aufwärmung des Frischschlammes erfolgt, ist dagegen der von dem Verbrennungsmotor gelieferte Abwärmestrom größer als der Wärmebedarf der Anlage. Zwar wäe es zum Ausgleich dieses zeitlich unterschiedlichen Wärmebedarfes an sich denkbar, die überschüssigen Wärmemengen während der Zeit des geringen Wärmebedarfes zur Aufheizung eines Wärmespeichers zu verwenden und die darin aufgespeicherte Wärmemenge dann zur Deckung des erhöhten Wärmebedarfes zu benutzen. Die hierzu erforderlichen Einrichtungen sind aber so kostspielig, daß ein derartiges Verfahren unwirtschaftlich wäre.In the processes that have been customary up to now, the accumulation in the sedimentation basin is used Fresh sludge is only pumped out about two to three times a day, d. i.e., the pumping times are squeezed into a few hours a day. The one supplied by the internal combustion engine Waste heat flow is not sufficient to remove the fresh sludge before it is fed into the system in the digester to heat up to the required temperature. It must therefore be the Missing amount of heat covered from an energy source other than the combustion engine will. In the periods in which the fresh sludge is not heated up, on the other hand, the waste heat flow supplied by the internal combustion engine is greater than that Heat demand of the system. It would be to compensate for this time difference Heat demand per se conceivable, the excess amounts of heat during the time of to use low heat requirements for heating a heat storage tank and the The amount of heat stored therein is then added to cover the increased heat demand use. The facilities required for this are so expensive that such a process would be uneconomical.
Zur gleichmäßigen Ausnutzung der anfallenden Abwärme des Verbrennungsmotors wird deshalb erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Klärschlamm in kurzen Zeitabständen in Teilmengen aus dem Absetzbehälter abgezogen, in einen Zwischenbehälter eingefüllt und anschließend darin in an sich bekannter Weise aufgeheizt wird.For even use of the waste heat generated by the internal combustion engine is therefore proposed according to the invention that the sewage sludge in short time intervals withdrawn in partial quantities from the sedimentation tank, poured into an intermediate tank and then heated therein in a manner known per se.
Wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der aus dem Faulbehälter abgezogene Schlamm nacherhitzt werden soll, kann in weiterer Ausbildung der Erfindung das Verfahren so durchgeführt werden, daß zum Nacherhitzen in den ausgefaulten Klärschlamm die beim Erzeugen von Dampf aus den Dampfkesseln austretenden Abgase allein oder mit Dampf eingeleitet werden.If in the method according to the invention from the digester withdrawn sludge is to be reheated, can be used in a further embodiment of the invention the process can be carried out so that for reheating in the digested sewage sludge the exhaust gases emerging from the steam boilers when generating steam alone or be introduced with steam.
Bei einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bestehend aus einem Absetzbehälter und einem mit diesem durch eine Schlammleitung verbundenen Faulbehälter sowie aus Dampfkesseln und Warmwasserbereitern, die mit Abwärme aus auf der Kläranlage verwendeten Verbrennungsmotoren beheizt sind, kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch ein selbsttätiger Betrieb erreicht werden, daß der in der Schlammleitung angeordnete Zwischenbehälter in Abhängigkeit vom Schlammspiegel im Zwischenbehälter wirksam werdende, den Beginn der Füllung und das Ende der Füllung und Entleerung selbsttätig steuernde, an sich bekannte Einrichtungen aufweist und daß zur selbsttätigen Steuerung des Beginns der Entleerung des Zwischenbehälters ein Temperaturfühler angeordnet ist.In a system for carrying out the method according to the invention, consisting of a sedimentation tank and one with this through a sludge pipe connected digester as well as from steam boilers and water heaters, which with Waste heat from internal combustion engines used on the sewage treatment plant can be heated according to a further feature of the invention thereby achieved an automatic operation that the intermediate container arranged in the sludge line is dependent from the sludge level in the intermediate tank, the beginning of the filling process and the end of the filling and emptying automatically controlling, known per se Has facilities and that for automatic control of the start of emptying of the intermediate container, a temperature sensor is arranged.
Die Nacherhitzung kann dabei in einem Nacherhitzer erfolgen, der aus einem zylindrischen Behälter mit konisch sich nach unten verjüngendem Bodenteil besteht, am unteren Ende der zylindrischen Wandung einen Ringraum mit gegen das Behälterinnere gerichteten Bohrungen aufweist und mit einem tangential angeordneten Eintrittsstutzen für den Dampf und/ oder die Abgase von Dampfkesseln versehen ist und bei dem am oberen Ende des Behälters ein an sich bekannter rotierender Schlammverteiler angeordnet ist.The reheating can take place in a reheater that consists of a cylindrical container with a conically tapering bottom part consists, at the lower end of the cylindrical wall an annular space with against the Has bores directed inside the container and arranged tangentially with a Inlet nozzle for the steam and / or the exhaust gases from steam boilers is provided and the one at the top of the tank is a known rotating sludge spreader is arranged.
In Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt.In Fig. 1 is a system for implementation as an embodiment of the method according to the invention shown schematically.
Aus dem Absetzbehälter 1 wird der Frischschlamm durch die Pumpet über die Leitungen3 und 4 in einen kleinen Zwischenbehälter 5-gepumpt, dessen Fassungsvermögen nur etwa ein Sechzigstel bis ein Vierzigstel der täglichen Frischschlammenge zu betragen braucht. In einem Dampfkessel 6, der über die Leitung 7 mit den Abgasen des Verbrennungsmotors 8 beheizt wird, wird Dampf erzeugt, der über die Leitung 9 direkt in den Zwischenbehälters eingeblasen wird. Durch diesen Dampf wird der in dem Zwischenbehälter 5 befindliche Frischschlamm auf eine Temperatur von mindestens 18=' C erwärmt. Sobald die eingestellte Temperatur erreicht ist, wird der Frischschlamm durch die Pumpe 10 über die Leitungen 11 und 12 in den Faulbehälter 13 gefördert. Hierbei findet eine Impfung durch Faulschlamm statt, der durch die Pumpe 14 über die Leitung 15 aus dem Faulbehälter 13 abgesaugt und über die Leitung 16 in die Leitung 12 eingeführt wird. :Nach dem Entleeren des Zwischenbehälters 5 wird dieser sofort wieder mit Frischschlamm aus dem Absetzbehälter 1 gefüllt. Die für (las Füllen und Entleeren des Zwischenbehälters 5 benötigten Zeiten werden möglichst kurz gehalten und betragen nur ein Zehntel bis ein Zwanzigstel der für die Erwämung des Frischschlammes benötigten Zeit. Durch diese Betriebsweise ist es möglich, eine ununterbrochen gleichmäßige Ausnutzung der Abwärme des Verbrennungsmotors 8 zu erreichen. Der im Dampfkessel 6 erzeugte Dampf kann ständig in den Zwischenbehälter 5 strömen, da die Dampfeintrittsstelle stets so weit mit Schlamm bedeckt bleibt, daß der einströmende Dampf mit Sicherheit kondensiert. Durch die in kurzen Zeitabständen erfolgende Förderung des Frischschlammes aus dem Absetzbecken, bei der jeweils nur ein Bruchteil der täglich anfallenden Frischschlammenge in den Zwischenbehälter mit angepaßtem Fassungsvermögen gepumpt wird, ist es möglich, die Pumpen und damit die Leitungen kleiner auszulegen als bei den bekannten Verfahren, bei denen die Pumpaggregate nur in großen Zeitabständen in Betrieb sind.The fresh sludge is transferred from the settling tank 1 by the Pumpet the lines 3 and 4 are pumped into a small intermediate tank 5, its capacity only about one sixtieth to one fortieth of the daily amount of fresh sludge needs to be. In a steam boiler 6, which is via line 7 is heated with the exhaust gases of the internal combustion engine 8, steam is generated, which over the line 9 is blown directly into the intermediate container. Through this steam the fresh sludge in the intermediate container 5 is brought to a temperature heated by at least 18 ° C. As soon as the set temperature is reached, the fresh sludge is fed into the digester by the pump 10 via the lines 11 and 12 13 funded. In this case, an inoculation takes place through digested sludge, which is caused by the The pump 14 is sucked out of the digester 13 via the line 15 and via the line 16 is introduced into the line 12. : After emptying the intermediate container 5 this is immediately filled again with fresh sludge from the settling tank 1. The times required for (read the filling and emptying of the intermediate container 5 kept as short as possible and are only a tenth to a twentieth of the for the warming of the fresh sludge took time. This mode of operation is it is possible to use the waste heat of the internal combustion engine evenly and without interruption 8 reach. The steam generated in the steam boiler 6 can constantly enter the intermediate container 5 flow, as the steam entry point always remains covered with sludge so that that the incoming steam condenses with certainty. By in short time intervals subsequent promotion of the fresh sludge from the settling basin, in each case only a fraction of the daily amount of fresh sludge in the intermediate container is pumped with an adapted capacity, it is possible to use the pumps and thus to design the lines smaller than in the known methods in which the Pump units are only in operation at long intervals.
Die weitere Erwärmung des in den Faulbehälter 13 eingeführten Schlammes auf die Faulraumtemperatur erfolgt durch das Kühlwasser des Verbrennungsmotors 8, das zu diesem Zweck im Kreislauf von dem Verbrennungsmotor 8 über die Leitung 17 zu einem Wärmetauscher 18 geführt wird, der aus senkrecht in den Faulbehälter eingehängten längsverrippten oder glatten Rohren besteht. Von dein Wärmetauscher 18 gelangt das Kühlwasser, nachdem es einen Teil seiner Wärme an den Schlamm abgegeben hat und dadurch auf etwa 45° C rückgekühlt ist, über die Leitung 19, die den Kreislauf bewirkende Pumpe 20 und über die Leitung 21 zurück in den Verbrennungsmotor B. Aus dem Faulbehälter 13 wird der ausgefaulte Schlamm kontinuierlich in den Nacherhitzer 22 abgezogen. Die aus dem Dampfkessel 6 kommenden Abgase besitzen noch eine verhältnismäßig hohe Temperatur und werden über die Leitung 23 in den Nacherhitzer 22 geleitet, wo sie den Schlamm rasch auf etwa 70° C erwärmen.The further heating of the sludge introduced into the digester 13 on the digester temperature is done by the cooling water of the combustion engine 8, for this purpose in the circuit from the internal combustion engine 8 via the line 17 is led to a heat exchanger 18, which is suspended from vertically in the digester longitudinally ribbed or smooth tubes. This comes from your heat exchanger 18 Cooling water after it has given some of its heat to the sludge and is thereby cooled back to about 45 ° C, via line 19, which brings about the cycle Pump 20 and via line 21 back into the internal combustion engine B. From the digester 13, the digested sludge is continuously drawn off into the reheater 22. The exhaust gases coming from the steam boiler 6 still have a relatively high level Temperature and are passed via line 23 into the reheater 22, where they quickly heat the sludge to around 70 ° C.
Das bei dem Faulprozeß entstehende Gas wird über eine Leitung 24, einem Gasbehälter 25 und von dort über eine Leitung 26 dem Verbrennungsmotor 8 zugeführt.The gas produced during the digestion process is passed through a line 24, a gas container 25 and fed from there via a line 26 to the internal combustion engine 8.
In den Fig. 2 und 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines Nacherhitzers 22 im Längs- und Querschnitt schematisch dargestellt. In den zylindrischen Nacherhitzer 22, der innen einen Verdrängerzylinder 27 enthält, treten die Abgase durch die Leitung 23 tangential in einen Ringraum 28 und von da über Bohrungen 29 im ':Mantel 30 ein, durchströmen den Raum, der vom Verdrängerzylinder 27 und dem Mantel 30 begrenzt ist, nach oben und treten aus dem Abzug 31 aus. Der Faulschlamm tritt durch die Leitung 32 von oben in den Nacherhitzer 22 ein. Dort gelangt er auf den von einem. Motor 33 angetriebenen rotierenden Verteiler 34, der den Schlamm in feine Tropfen zerschlägt, die in gleichmäßiger Verteilung über den gesamten Querschnitt des Hohlzylinders herabfallen. Der erwärmte Schlamm wird dem Nacherhitzer 22 durch Betätigung des Schiebers 35 an seinem unteren Ende entnommen.In Figs. 2 and 3 is an embodiment of a reheater 22 shown schematically in longitudinal and cross-section. In the cylindrical reheater 22, which contains a displacement cylinder 27 inside, the exhaust gases pass through the line 23 tangentially into an annular space 28 and from there via holes 29 in the ': jacket 30, flow through the space delimited by the displacement cylinder 27 and the jacket 30 is up and exit the trigger 31. The digested sludge occurs through the Line 32 enters the reheater 22 from above. There he gets to that of one. Motor 33 driven rotating distributor 34 which divides the sludge into fine droplets smashes that in an even distribution over the entire cross section of the hollow cylinder falling down. The heated sludge is the reheater 22 by actuating the Slide 35 removed at its lower end.
Fig. 4# zeigt in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt der Anlage nach Fig. 1 mit dem Zwischenbehälter im Längsschnitt. In der gezeichneten Stellung ist der Zwischenbehälter 5 bis auf eine Restmenge entleert. Durch den Schwimmer 36 ist der Kontakt 37 betätigt worden und hat die Pumpe 1ü stillgesetzt sowie die Pumpe 2 eingeschaltet. Die Pumpe 2 saugt über die Leitung 3 Frischschlamm an, den sie über die Leitung 4 in den Zwischenbehälter 5 fördert. Wenn der Zwischenbehälter 5 gefüllt ist, betätigt der Schwimmer 36 den Kontakt 38, wodurch die Pumpe 2 stillgesetzt wird. Über die Leitung 9 strömt aus der Düse 39 Dampf ein, der den Schlamm auf die am Temperaturfühler40 eingestellte Temperatur erwärmt. Sobald der Schlamm diese Temperatur erreicht hat, wird durch den Temperaturfühler 40 die Pumpe 10 eingeschaltet, die den erwärmten Frischschlamm über die Leitung 11 absaugt und über die Rückschlagklappe 41 und die Leitung 12 in den Faulbehälter 13 fördert. Nach Entleerung des Zwischenbehälters 5 betätigt der Schwimmer 36 wieder den Schalter 37, und das gleiche Spiel wiederholt sich in der vorbeschriebenen Weise.4 # shows a section of the system on an enlarged scale according to Fig. 1 with the intermediate container in longitudinal section. In the position shown the intermediate container 5 is emptied to a residual amount. By the float 36 the contact 37 has been actuated and has stopped the pump 1ü as well as the Pump 2 switched on. The pump 2 sucks in fresh sludge via the line 3, the it promotes via the line 4 into the intermediate container 5. When the intermediate container 5 is filled, the float 36 actuates the contact 38, whereby the pump 2 is stopped will. Via the line 9 flows from the nozzle 39 steam, which the sludge on the The temperature set on the temperature sensor 40 is warmed up. Once the mud this Has reached temperature, the pump 10 is switched on by the temperature sensor 40, which sucks the heated fresh sludge through line 11 and through the non-return valve 41 and the line 12 in the digester 13 promotes. After emptying the intermediate container 5, the float 36 actuates the switch 37 again, and the same game is repeated in the manner described above.
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| DEB43051A DE1105356B (en) | 1957-01-08 | 1957-01-08 | Process for heating sewage sludge using the waste heat generated by combustion engines and the system for carrying out the process |
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| DE1105356B true DE1105356B (en) | 1961-04-20 |
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| DE (1) | DE1105356B (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2325714A1 (en) * | 1975-09-26 | 1977-04-22 | Biomechanics Ltd | Anaerobic digestion plant for pig waste - produces gas for internal combustion engine and is warmed by circulating water |
| DE3538756A1 (en) * | 1985-10-31 | 1987-05-07 | Schulze Oswald Kg | Process and plant for heating sewage sludge |
-
1957
- 1957-01-08 DE DEB43051A patent/DE1105356B/en active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| None * |
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