DE1179877B

DE1179877B - Process for dewatering digested or fresh sludge

Info

Publication number: DE1179877B
Application number: DER20477A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Frederico Bion
Original assignee: L VON ROLL AG
Current assignee: L VON ROLL AG
Priority date: 1956-12-19
Filing date: 1957-02-04
Publication date: 1964-10-15

Description

Verfahren zur Entwässerung von Faul-oder Frischschlamm Bei dem heutigen Anfall von Klärschlamm von Großstädten gestaltet sich die Verarbeitung und Beseitigung dieses Schlammes immer schwieriger. Nach bisherigen Verfahren wird der bei der Klärung anfallende Schlamm einem Faulprozeß unterworfen und anschließend in vielen Fällen auf Trocknungsfeldern durch Luft- und Sonneneinwirkung getrocknet. Mit der steigenden Menge an Klärschlamm wurde dieses Verfahren jedoch unwirtschaftlich, da es einerseits viel Platz und Zeit in Anspruch nimmt und darüber hinaus noch von den Witterungsverhältnissen abhängt. Es wurde daher eine zwingende Notwendigkeit, das langwierige und platzraubende natürliche Trocknungsverfahren durch Anwendung künstlicher Trocknungsverfahren abzulösen. Seit mehreren Jahren wurden daher mit künstlichen Trocknungsverfahren von Frisch- und Faulschlamm zum Teil ausgedehnte Untersuchungen unternommen, ohne daß jedoch technisch restlos befriedigende Lösungen gefunden worden wären.Process for the dewatering of digested or fresh sludge at today's Accumulation of sewage sludge from large cities is designed for processing and disposal this mud more and more difficult. According to previous procedures, the clarification resulting sludge subjected to a putrefaction process and then in many cases dried on drying fields by exposure to air and sunlight. With the rising Amount of sewage sludge, however, this process was uneconomical because it was on the one hand takes up a lot of space and time and also depends on the weather conditions depends. It therefore became an imperative, lengthy and space consuming to replace natural drying processes with the use of artificial drying processes. For several years, therefore, artificial drying methods of fresh and digested sludge, in some cases extensive investigations have been carried out without, however technically completely satisfactory solutions would have been found.

Die wesentlichste Schwierigkeit bei der Entwässerung besteht darin, daß der Schlamm zu einem großen Teil aus Kolloiden besteht, welche das Wasser einschließen. Diese Kolloide geben das Wasser nur schwer frei, so daß außer Abdampfen des Wassers physikalische Trennmethoden praktisch zum Scheitern verurteilt waren.The main difficulty with drainage is that the sludge consists to a large extent of colloids, which enclose the water. These colloids only release the water with difficulty, so that apart from evaporation of the water physical separation methods were practically doomed to failure.

So wurde beispielsweise bereits versucht, Schlamm in Schleuderanlagen zu entwässern. Dieses Verfahren ist jedoch auch bei erheblichen Beschleunigungen nur zu einem Wasserentzug bis auf bestenfalls 80'°/o Wassergehalt geführt. Ein weiterer erheblicher Nachteil des Schleuderverfahrens bestand darin, daß das erlangte Wasser noch in erheblichem Ausmaß Kolloidteile enthielt, welche einen Reinigungs- ; prozeß des Wassers erforderlich machte. Fernerhin wurde bereits versucht, den Wassergehalt durch Filterprozeß zu vermindern. Dieses Verfahren stieß jedoch bisher auf sehr große technologische Schwierigkeiten, da die meist aus Textilien bestehenden Filter schnell verstopften und somit wasserundurchlässig wurden. Darüber hinaus bringen Filterungen selbst bei relativ hohem Vakuum nur eine geringe Entwässerung. Es wurde auch vorgeschlagen, den Schlamm zu erhitzen und die Flüssigkeit zu verdampfen. Wenngleich dieser Prozeß im Prinzip durchführbar ist, konnte er sich bisher wegen des außerordentlich großen Energiebedarfs in der Praxis nicht durchsetzen.For example, attempts have already been made to put sludge in centrifugal systems to drain. However, this method is also effective at considerable accelerations only led to a dehydration up to at best 80% water content. Another A significant disadvantage of the centrifugal process was that the water obtained still contained to a considerable extent colloid parts, which a cleaning; process of the water required. Furthermore, attempts have already been made to determine the water content to be reduced by the filter process. However, this method has so far met with a lot major technological difficulties, since the filters mostly consist of textiles quickly clogged and thus became impermeable to water. In addition, bring Filtering results in little drainage even with a relatively high vacuum. It was also suggested heating the mud and evaporating the liquid. Although This process is feasible in principle, it has so far been able to work extraordinarily because of the not enforce large energy requirements in practice.

Da das Wasser weitgehend in die Kolloidteilchen eingeschlossen ist, wird Klärschlamm heute auch dadurch entwässert, daß man mittels Ausfällungsmittel die Kolloide zerstört und den Schlamm anschließend vom Wasser trennt. Auch dieses Verfahren ist wegen des nicht sehr hohen Wasserentzuges und der Kosten an Chemikalien nicht allen Anforderungen gewachsen.Since the water is largely enclosed in the colloid particles, sewage sludge is now also dewatered by means of precipitation agents destroys the colloids and then separates the sludge from the water. This too The process is because of the not very high dehydration and the cost of chemicals not up to all requirements.

Daneben wurde auch schon vorgeschlagen, den Schlamm auf Siedetemperatur und auch darüber zu erhitzen. So ist es bekannt geworden, den Schlamm 45 Minuten unter erhöhtem Druck bis über 180° C zu erhitzen. Diese Versuche brachten jedoch nur unwesentliche Verbesserungen, weswegen sie als offensichtlich aussichtslos und als energetisch ungünstig nicht weiterverfolgt wurden.In addition, it has already been suggested that the sludge be boiled and also to heat over it. So it became known, the mud 45 minutes to be heated under increased pressure to over 180 ° C. However, these attempts worked only insignificant improvements, which is why they are obviously futile and were not pursued as energetically unfavorable.

Die neuesten Veröffentlichungen auf dem Gebiet der künstlichen Schlammentwässerung lassen erkennen, daß in der Kombination der bisher angegebenen Entwässerungsmethoden ein Kompromiß angestrebt wird, welcher jedoch nur teilweise befriedigend ist. Bei diesen kombinierten Verfahren wird auf physikalischem Wege (Filtern, Zentrifugieren) - zum Teil unter Zusatz von Fällungsmitteln - eine Entwässerung bis etwa auf 7511/e Wassergehalt durchgeführt, wonach die restliche Entwässerung durch Abdampfen erfolgt. Dieses Abdampfen ist jedoch energetisch wegen des hohen Wärmeverbrauches äußerst ungünstig. Derartige mit Faulschlamm belieferte Anlagen arbeiten durch Ausfällung mittels Kalk und Eisensulfat und anschließender Vakuumfilterung, wonach der noch 75% betragende Wassergehalt durch Abdampfung weiter herabgesetzt wird. Die Energiebilanz dieser Anlage ist somit nicht günstig.The latest publications in the field of artificial sludge drainage show that in the combination of the previously specified drainage methods a compromise is sought, which, however, is only partially satisfactory. at this combined process is carried out physically (filtering, centrifuging) - in some cases with the addition of precipitants - drainage down to about 7511 / e Water content carried out, after which the remaining dehydration is carried out by evaporation. However, this evaporation is extremely energetic because of the high heat consumption unfavorable. Such systems supplied with digested sludge work by precipitation using lime and iron sulphate and subsequent vacuum filtering, after which the 75% water content is further reduced by evaporation will. The energy balance of this system is therefore not favorable.

Bereits vor mehreren Jahren, also lange vor Inbetriebnahme der erwähnten Anlage zur Schlammentwässerung, wurde vorgeschlagen, Naßtorf unter entsprechendem Druck auf Temperatur über 200° C zu erwärmen und anschließend zu zentrifugieren. Obwohl dieses Verfahren zur Entwässerung von Torf bereits vor Jahrzehnten veröffentlicht wurde, ist es bisher auf Grund eines technischen Vorurteils nicht auf Klärschlamm angewendet worden. Dies hat hauptsächlich zwei Ursachen. Zunächst hat dieses Verfahren sich in der Torfindustrie bisher nicht durchsetzen können, da die bei Torf erreichte Entwässerung unter wesentlich höherem Aufwand gegenüber bisherigen Torftrocknungsverfahren nur eine geringe Verbesserung brachte. So ist es bisher bei Anwendung dieses Verfahrens nicht möglich gewesen, Torf auf einen Wassergehalt unter 80 bis 85% bringen. Dieser Entwässerungsgrad ist jedoch auch bisher bei Schlamm mittels hochtourig arbeitender Zentrifugen - wenn auch nur bei Faulschlamm - ereichbar. Da man nun einerseits kein besseres oder zumindest kein wesentlich besseres Ergebnis als bei Torf erwartete, unterblieben weitere Bemühungen in dieser Richtung. Andererseits wurden, wie erwähnt, bereits Untersuchungen mit Erhitzen von Faulschlamm unternommen, welche - vom Abdampfen abgesehen - keine günstigen Ergebnisse zeigten. Aus diesem Grunde versprach sich die Fachwelt keinen Erfolg von der Anwendung des Torftrocknungsverfahrens auf. Schlamm, so daß keine Untersuchungen angestellt wurden.Several years ago, long before the mentioned ones came into operation Plant for sludge dewatering, it was proposed, wet peat under appropriate Heat pressure to temperature above 200 ° C and then centrifuge. Although this method of draining peat was published decades ago so far, due to a technical prejudice, it has not been applied to sewage sludge been applied. There are two main reasons for this. First of all, this procedure has have so far not been able to establish themselves in the peat industry, because that reached at peat Drainage with significantly higher effort compared to previous peat drying methods brought only a slight improvement. This is how it is up to now when using this procedure it has not been possible to bring peat to a water content below 80 to 85%. This However, the degree of dewatering is also so far in the case of sludge by means of high-speed working Centrifuges - even if only with digested sludge - accessible. Since on the one hand there is no better or at least not much better result than expected with peat, no further efforts were made in this direction. On the other hand, as mentioned, investigations with the heating of digested sludge have already been undertaken, which - from evaporation apart from that - did not show favorable results. Because of this, I made a promise experts do not see any success from the application of the peat drying process. Mud, so that no investigations were made.

Es ist schließlich auch bekanntgeworden, den zu entwässernden Schlamm 45 Minuten lang auf 182° C zu erhitzen. Auch dieses Verfahren zeigt nicht das gewünschte günstige Ergebnis eines ausreichend schwebstofffreien Preßwassers, das keiner weiteren Nachbehandlung bedarf, bevor es in Flüsse u. dgl. abgeleitet wird.It finally became known, the sludge to be dewatered Heat to 182 ° C for 45 minutes. This procedure also does not show the desired result favorable result of a sufficiently suspended matter-free press water, which no other Post-treatment is required before it is drained into rivers and the like.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Gewinnung eines weitgehend schwebstofffreien Preßwassers, Filtrats oder Zentrifugats bei der Entwässerung von Faul- oder Frischschlamm, der vor der mechanischen Entwässerung erhitzt wird. Erfindungsgemäß wird der Schlamm über 2 Stunden auf einer Temperatur von mindestens l75° C gehalten.The invention relates to a method for obtaining a largely suspended matter-free press water, filtrate or centrifugate in the dewatering of Digested or fresh sludge that is heated before mechanical dewatering. According to the invention the sludge is kept at a temperature of at least 175 ° C for 2 hours.

Trotz der dargelegten allgemeinen Auffassung der Fachwelt hat sich völlig überraschend gezeigt, daß eine derartige Ausdehnung der Behandlungszeit des Schlammes bei dieser Erhitzung ausgezeichnete Ergebnisse bringt. An diesem Ergebnis ist völlig unerwartet, daß erst bei längerer Einwirkung der Temperatur von mindestens 175° C die seit langem angestrebte Zerstörung der Schlammkolloide und ein Freiwerden der Wassermoleküle einsetzt und auf diesem Wege eine Entwässerung bei anschließender Zentrifugierung bis auf einen Wassergehalt von 30% möglich war - ein Ergebnis, das in Fachkreisen bisher für völlig unmöglich gehalten wurde. Als besonderes Ergebnis dieses Verfahrens muß betrachtet werden, daß das abzentrifugierte Wasser praktisch frei von Schwebeteilchen ist, so daß es ohne weiteres z. B. in Flüsse abgeleitet werden kann. Es entfallen somit die bisher erforderlichen, schwierigen und energetisch kostspieligen Reinigungsverfahren des abzentrifugierten Wassers. Ferner ist die Tatsache, das das abzentrifugierte Wasser praktisch keine Schwebeteilchen mehr enthält, ein Beweis dafür, daß tatsächlich eine Kolloidzerstörung in erheblichem Umfang stattfindet. Dieses für die Praxis neben einem weitgehenden Entwässerungsgrad ausschlaggebende Ergebnis kann mit keinem bisher bekannten Schlammentwässerungsverfahren in diesem Ausmaß erzielt werden. Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren auch auf Frischschlamm angewendet werden. Die erlangten Vorteile haben somit eine erhebliche Bedeutung. Das gleiche Verfahren, das bei Torf nur eine relativ geringe Entwässerung zur Folge hatte, findet seine eigentliche, großtechnische Bedeutung in der Schlammentwässerung.Despite the general opinion set out in the professional world has shown completely surprising that such an extension of the treatment time of Sludge gives excellent results when heated in this way. At this result is completely unexpected that only after prolonged exposure to the temperature of at least 175 ° C the long-desired destruction of the sludge colloids and their release the water molecules insert and in this way a drainage with subsequent Centrifugation down to a water content of 30% was possible - a result that was previously considered completely impossible in specialist circles. As a special result This process must be considered that the centrifuged water is practical is free of suspended particles, so that it is easily z. B. derived into rivers can be. The previously necessary, difficult and energetic ones are omitted costly cleaning process of the centrifuged water. Furthermore, the The fact that the centrifuged water practically no longer contains any suspended particles, evidence that colloid destruction is actually taking place to a considerable extent. This, in addition to an extensive degree of drainage, is decisive for practice Result cannot be achieved with any previously known sludge dewatering process in this one Extent can be achieved. Furthermore, the method according to the invention can also be applied to fresh sludge be applied. The advantages obtained are therefore of considerable importance. The same process that results in relatively little drainage of peat found its real, large-scale technical importance in sludge dewatering.

Nach einem weiteren Erfindungsgedanken läßt sich ebenfalls ein günstiges Ergebnis dann erzielen, wenn der Schlamm auf eine Temperatur von mindestens 200° C gebracht wird und ebenfalls über 2 Stunden auf dieser Temperatur gehalten wird. Die Erhitzung läßt sich sogar bis auf 210° C treiben, ohne daß die einwandfreie Beschaffenheit des Preßwassers dadurch beeinträchtigt wird.According to a further idea of the invention, a cheap one can also be found Achieve result when the mud has a temperature of at least 200 ° C is brought and is also kept at this temperature for 2 hours. The heating can even be driven up to 210 ° C. without the problem being flawed Condition of the press water is affected.

Im nachstehenden sei das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert: Der Frisch- oder Faulschlamm wird in einem Kessel auf eine Temperatur erhitzt, welche über 175° C liegt, und auf dieser Temperatur zwischen 2 und 4 Stunden gehalten. Die genaue Temperatur und die im Einzelfall günstigste Zeitspanne hängt von der Beschaffenheit des zu entwässernden Schlammes ab. Als Mittelwerte lassen sich eine Temperatur von 200 bis 230° C und eine Zeitspanne zwischen 2 und 21/z Stunden angeben. Zur Erläuterung der erlangten Sauberkeit des abzentrifugierten Wassers seien nachfolgend tabellarisch einige Versuchsergebnisse angegeben. Konditionierungsdauer: Kochzeit in Stunden Temperatur t 2 2,25 Schwebstoffe im Filtrat ° C mg, l mg/1 mg/1 175 4819 4163 668 185 4234 245 Aus dieser Tabelle ist zu ersehen, daß der Gehalt an Schwebeteilchen, z. B. bei 175° C, bei Erhöhung der Behandlungszeit auf über 2 Stunden sprunghaft abfällt. Welche Temperatur- und Zeitwerte im einzelnen gewählt werden, hängt von dem jeweiligen Versuchsbedingungen ab. Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß die bei einem bestimmten angestrebten Ergebnis bezüglich des abgeschiedenen Wassers und des Entwässerungsgrades sich Temperatur und Verweilzeit weitgehend ersetzen können, d. h. je kürzer die Verweilzeit ist, um so höher muß die Temperatur sein. Eine Temperatur von l75° C ist jedoch auf alle Fälle Voraussetzung für eine Zerstörung der Kolloide. Die günstigsten Temperaturen bei Faulschlamm liegen etwas höher als bei Frischschlamm, und zwar bei Faulschlamm über 210° C und bei Frischschlamm über 200° C. In dem Kessel herrscht dabei ein derartiger Druck, daß der Schlamm bei der gewählten Temperatur höchstens siedet. Anschließend wird der Schlamm zentrifugiert oder eventuell auch gefiltert, wobei der Wassergehalt bis, auf etwa 30,% zurückgehen kann. Der Schlammrückstand muß keiner weiteren Behandlung unterzogen werden und kann direkt, z. B. als Düngemittel oder Brennstoff, weiterverwendet werden.The method according to the invention is explained in more detail below: The fresh or digested sludge is heated in a boiler to a temperature which is above 175 ° C. and kept at this temperature for between 2 and 4 hours. The exact temperature and the most favorable period of time in each individual case depend on the nature of the sludge to be dewatered. A temperature of 200 to 230 ° C and a period of time between 2 and 21/2 hours can be specified as mean values. To explain the cleanliness of the centrifuged water, some test results are given in the following table. Conditioning duration: Cooking time in hours Temperature t 2 2.25 Suspended matter in the filtrate ° C mg, l mg / 1 mg / 1 175 4819 4163 668 185 4234 245 From this table it can be seen that the content of suspended particles, e.g. B. at 175 ° C, drops suddenly when the treatment time is increased to over 2 hours. Which temperature and time values are selected in detail depends on the respective test conditions. It should be pointed out in this connection that the temperature and residence time can largely replace each other for a certain desired result with regard to the separated water and the degree of dewatering, ie the shorter the residence time, the higher the temperature must be. A temperature of 175 ° C is, however, a prerequisite for destruction of the colloids. The most favorable temperatures for digested sludge are slightly higher than for fresh sludge, namely above 210 ° C for digested sludge and above 200 ° C for fresh sludge. The pressure in the boiler is such that the sludge boils at most at the selected temperature. The sludge is then centrifuged or possibly also filtered, whereby the water content can drop to about 30%. The sludge residue does not have to be subjected to any further treatment and can be used directly, e.g. B. as fertilizer or fuel.

Claims

Claims: 1. A method for obtaining a largely free of suspended matter Pressed water, filtrate or centrifugate when dewatering digested or fresh sludge, which is heated prior to mechanical dewatering, characterized in that the sludge is kept at a temperature of at least 175 ° C for 2 hours.

2. A method for dewatering fresh sludge according to claim 1, characterized in that that the sludge is brought to a temperature of at least 200 ° C.

3. Procedure for dewatering digested sludge according to claim 1, characterized in that the Sludge is brought to a temperature of at least 210 ° C. Considered Publications: German Patent Nos. 275 566, 320 567, 381984; Austrian U.S. Patent No. 82,227; British Patent No. 653,984.