DE1246610B

DE1246610B - Device for charging a digester in clarification plants

Info

Publication number: DE1246610B
Application number: DER25143A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-03-14
Filing date: 1959-03-14
Publication date: 1967-08-03

Description

Vorrichtung zur Beschickung eines Faulbehälters in Kläranlagen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beschickung eines Faulbehälters mit Klärschlamm, der vor dem Einbringen in den Faulbehälter durch gabelförmige Zusammenführung der Druckleitungen von der Frischschlammpumpe und von der Umwälzschlammpumpe mit Faulbehälterschlamm vermischt wird. Durch diese Vorrichtung wird der Klärschlamm oder Frischschlamm während der Beschickung geimpft, so daß er bald nach seinem Einbringen in den Faulbehälter dem gewünschten Faulprozeß (also der alkalischen und nicht der sauren Faulung) unterworfen wird. Wenn der Faulbehälter beheizt ist wird die Impfwirkung dadurch beeinträchtigt, daß der kalte Frischschlamm bei der Vermischung mit dem warmen Faulbehälterschlamm die außerordentlich abkühlungsempfindlichen Methanbakterien in ihrer Lebenstätigkeit stört. Wenn die Impfung auch dann ihre volle, den Faulprozeß intensivierende Wirkung behalten soll, muß der Frischschlamm möglichst auf die volle Faulraumtemperatur vorgewärmt werden.Device for charging a digester in sewage treatment plants The invention relates to a device for charging a digester with sewage sludge, the before being introduced into the digester by the fork-shaped merging of the Pressure lines from the fresh sludge pump and from the circulating sludge pump with digester sludge is mixed. Through this device, the sewage sludge or fresh sludge vaccinated during loading, so that it can be found soon after it has been placed in the digester subjected to the desired digestion process (i.e. alkaline and not acidic digestion) will. If the digester is heated, the inoculation effect is impaired by that the cold fresh sludge is mixed with the warm digester sludge the extremely cooling-sensitive methane bacteria in their vital activity disturbs. If the vaccination then also has its full effect, which intensifies the putrefaction process should keep, the fresh sludge has to reach the full digester temperature as far as possible be preheated.

Im Jahre 1912 wurde ein »Verfahren zur Zersetzung von Abwasserschlamm« patentiert, das eine Vermischung des Frischschlamms während des Einbringers in einen offenen urbeheizten Faulbehälter mit faulendem Schlamm in ähnlicher Weise vorsah. Über die Gestaltung der Mischstelle wurde nichts ausgesagt.In 1912 a "process for the decomposition of sewage sludge" patented, which allows the fresh sludge to be mixed into a open preheated digester with rotting sludge provided in a similar way. Nothing was said about the design of the mixing point.

In der Zeichnung wurden die beiden Pumpendruckleitungen mit demselben Querschnitt wie die gemeinsame Beschickungsleitung dargestellt. Eine Erwärmung des Frischschlamms war nicht vorgesehen, denn zur damaligen Zeit gab es noch keine geheizten Faulräume, und das Verhalten der Methanbakterien bei plötzlichen Temperaturschwankungen war damals noch nicht erforscht. Mit dem Aufkommen der geheizten Faulbehälter verlor dieses patentrechtlich geschützte Impfverfahren an Interesse; denn der Frischschlamm mußte von nun an vor der Beschickung erwärmt werden, wenn ein Impfen noch wirkungsvoll sein sollte.In the drawing, the two pump pressure lines were with the same Cross-section as shown for the common feed line. A warming of the Fresh sludge was not provided, because at that time there was no heated one Lazy rooms, and the behavior of methane bacteria in the event of sudden temperature fluctuations was not yet explored at the time. With the advent of the heated digester lost this patented vaccination process of interest; because the fresh mud had to be heated from now on before loading, if inoculation was still effective should be.

Seither wurden verschiedene Versuche unternommen, durch unterdruckerzeugende Vorrichtungen, Injektoren und ähnliche Geräte ein Vermischen von Klärschlamm und Faulschlamm im einfachen glatten Durchgang zu erreichen. Dies ist nämlich aus folgenden Gründen ganz besonders schwierig: Der Klärschlamm ist ein sperriges, urhomogenes, schleimiges und zähes Medium, das aus dem tief im Boden liegenden Pumpensumpf in den hoch über den Erdboden sich erhebenden Faulbehälterkopf gefördert ; werden muß; der Faulschlamm dagegen ist ein homogenes, gut flüssiges Medium, das nur im Kreislauf aus dem Faulbehälter und wieder in den Faulbehälter gefördert werden muß. Die beiden Schlammpumpen müssen also ganz verschiedene Medien ganz verschieden hoch fördern. Dazu kommt noch, daß als Schlammpumpen normalerweise Zentrifugalpumpen verwendet werden, deren Förderräder sich bei Stockungen zwar weiterdrehen, aber nicht mehr fördern. An der Mischstelle muß also ein völlig unbehinderter Durchfluß beider Schlammströme und ein absolutes Gleichgewicht der Drücke und Geschwindigkeiten gewährleistet sein, denn sobald eine der beiden Pumpen durch eine kleine Stockung der Gegenseite die Überhand bekommt, ist das Gleichgewicht gestört, und die andere Pumpe wird »abgewürgt«, d. h., ihr Förderband dreht sich zwar weiter, aber ohne zu fördern.Since then, various attempts have been made by generating negative pressure Devices, injectors and similar devices mix sewage sludge and To reach digested sludge in a simple smooth passage. Namely, this is from the following Establishing is particularly difficult: The sewage sludge is a bulky, very homogeneous, slimy and viscous medium, which from the pump sump lying deep in the ground in the digester head, which rises high above the ground, is conveyed; must become; digested sludge, on the other hand, is a homogeneous, well-flowing medium that only circulates must be conveyed out of the digester and back into the digester. The two So sludge pumps have to convey very different media at very different levels. In addition, centrifugal pumps are normally used as mud pumps whose conveyor wheels will continue to turn when they come to a standstill, but no longer support financially. At the mixing point there must be a completely unhindered flow of both sludge flows and an absolute balance of pressures and speeds must be guaranteed, because as soon as one of the two pumps through a small blockage on the opposite side the Gets the upper hand, the balance is disturbed and the other pump is "stalled", d. In other words, your conveyor belt continues to rotate, but without conveying.

Um bei beheizten Faulbehältern die erwähnte Abkühlung des warmen Faulschlammes durch kalten Frischschlamm und die damit verbundene Abschreckung der Methanbakterien im Faulschlamm zu verhindern, versuchte man den Frischschlamm vor der Vermischung mit dem Faulschlamm zu erwärmen. Da die Schlammpumpen und damit auch die Mischstelle sich normalerweise im Keller der Schlammfaulungsanlagen befinden, stand für die Erwärmung des Frischschlammes in der Schlammleitung nicht genügend Leitungslänge zur Verfügung. Es wurden deshalb schlangenförmige Wärmeaustauscher entwickelt. Die Schlangenform mit den zahlreichen 180°-Bögen ist aber beim sperrigen Frischschlamm mit folgenden Nachteilen verbunden: höhere Pumpkosten, Verstopfungsgefahr, höherer Verschleiß.In order to cool down the warm digested sludge in the case of heated digesters through cold fresh sludge and the associated deterrence of methane bacteria To prevent this in the digested sludge, attempts were made to mix the fresh sludge to be heated with the digested sludge. Because the sludge pumps and thus also the mixing point are usually located in the basement of the sludge digestion plants, stood for Warming of the fresh sludge in the sludge line is insufficient line length to disposal. Therefore, serpentine heat exchangers have been developed. the But the snake shape with the numerous 180 ° bends is the same for bulky fresh mud associated with the following disadvantages: higher pumping costs, risk of clogging, higher Wear and tear.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in der eingangs erwähnten Patentschrift im Prinzip vorgeschlagene, aber wegen der großen Schwierigkeiten in der Betriebspraxis nicht bewährte und deshalb wieder völlig in Vergessenheit geratene Lösung der gabelförmigen Zusammenführung von Frisch- und Faulschlamm in betriebssicherer Weise zu verwirklichen. Außerdem soll die Schlammerwärmung ohne künstliche Verlängerung der Schlammleitungen erfolgen und möglichst zur noch besseren Vermischung der beiden Schlammströme beitragen.The invention is based on the object mentioned in the introduction Patent specification proposed in principle, but because of the great difficulties in Not proven in operational practice and therefore completely forgotten again Solution of the fork-shaped merging of fresh and digested sludge in a more reliable way Way to realize. In addition, the mud heating should be without artificial lengthening of the mud pipes is carried out and, if possible, for an even better one Mixing of the two sludge streams contribute.

Diese Aufgabe wurde, ausgehend von einer Vorrichtung zur Beschickung eines Faulbehälters mit Klärschlamm, der vor dem Einbringen in den Faulbehälter durch gabelförmige Zusammenführung der Druckleitungen von der Frischschlammpumpe und von der Umwälzschlammpumpe mit Faulbehälterschlamm vermischt wird, dadurch gelöst, daß die Summe der Querschnittsflächen der beiden gabelförmig zusammengeführten Druckleitungen der jeweiligen Querschnittsfläche aller im Bereich vom ersten Berührungspunkt der Druckleitungen an bis zum übergangsquerschnitt zur gemeinsamen Beschikkungsleitung rechtwinklig zu den Achsen bzw. zu der gemeinsamen Achse geführten Schnitte entspricht.This task was based on a device for loading of a digester with sewage sludge, which before being introduced into the digester through fork-shaped merging of the pressure lines from the fresh sludge pump and is mixed by the circulating sludge pump with digester sludge, thereby dissolved, that the sum of the cross-sectional areas of the two forked combined pressure lines the respective cross-sectional area of all in the area from the first contact point of the Pressure lines up to the transition cross-section to the common feed line corresponds to sections guided at right angles to the axes or to the common axis.

Dadurch, daß der durchflossene Querschnitt von den beiden Eintrittsenden bis zum gemeinsamen Austrittsende dieser äußerst problematischen Mischstelle überall gleich groß gemacht wird, erfahren die beiden sich vereinigenden Schlammströme weder eine Beschleunigung noch eine Verzögerung. Sie fließen vielmehr in der ihnen von der jeweiligen Pumpe und ihrem jeweiligen Druckleitungsquerschnitt bestimmten Geschwindigkeit durch diese schwierige Stelle hindurch und in die gemeinsame Beschickungsleitung hinein.The fact that the cross-section through which it flows is from the two inlet ends up to the common exit end of this extremely problematic mixing point everywhere is made the same size, the two unifying mud flows experience neither an acceleration nor a deceleration. Rather, they flow in that of them the respective pump and its respective pressure line cross-section determined speed through this difficult point and into the common feed line into it.

In weiterer Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, daß die an die Mischstelle anschließende, im wesentlichen gestreckt verlaufende Beschickungsleitung in an sich bekannter Weise mit mindestens einer Ummantelung zum Beheizen versehen ist. Das Neuartige hierbei ist, daß diese, die Impfung erst voll wirksam machende Aufheizung des Frischschlammes nicht vor, sondern erst nach der Vermischung des kalten Frischschlammes mit dem warmen Faulschlamm vorgenommen wird. Der Faulschlamm wird also zunächst durch den Frischschlamm abgekühlt, und dann erst wird das Gemisch, dessen Temperatur zwischen der des Frischschlammes und der des Faulschlammes liegt, wieder erwärmt. Durch Versuchs-und Betriebsergebnisse hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, daß diese Umkehrung der Reihenfolge von Erwärmung und Impfung und die damit verbundene vorübergehende Abkühlung des Impfschlammes sich dann nicht nachteilig auswirkt, wenn, wie vorgesehen, die Wiedererwärmung möglichst unmittelbar nach der Impfung vorgenommen wird. Außerdem wirkt sich die Erwärmung hinter der Impfstelle vorteilhaft auf die weitere Vermischung der beiden verschieden warmen Medien aus. Ein zusätzlicher Vorteil wird dadurch erreicht, daß der Querschnitt der gemeinsamen Beschickungsleitung und damit die Wärmeübertragungsfläche größer ist als diejenige der Frischschlammleitung vor der Mischstelle. Hinzu kommt noch, daß die Beschikkungsleitung bis in den Kopf des Faulbehälters so viel Länge besitzt, daß nur die geraden Stellen dieser gestreckt verlaufenden Leitung ummantelt zu werden brauchen. Diese gestreckte Leitungsführung wiederum ermöglicht eine verhältnismäßig große Schlammgeschwindigkeit und damit eine bessere Wärmeübertragung, da der Wärmeübergangswert k wesentlich mit der Erhöhung der Geschwindigkeit des zu heizenden Mediums wächst. Die höhere Geschwindigkeit erlaubt außerdem eine höhere Temperatur des Heizmediums, weil dabei die Gefahr von Verkrustungen verringert wird. Alle diese Vorteile zusammen bewirken insgesamt eine sehr gute Heizleitung der geraden Rohrummantelungen auch dann, wenn ihre Wärmeaustauschfläche kleiner ist als bei einem schlangenförmigen Wärmeaustauscher.In a further embodiment of the invention, it is advantageous that the on the essentially straight feed line following the mixing point provided in a manner known per se with at least one jacket for heating is. The novelty here is that this makes the vaccination fully effective The fresh sludge is not heated before, but only after the mixing of the cold fresh sludge is made with the warm digested sludge. The digested sludge is first cooled by the fresh sludge, and only then is the mixture, whose temperature is between that of the fresh sludge and that of the digested sludge, reheated. Because of test and operating results, surprisingly demonstrated that this reversal of the order of warming and vaccination and the consequent associated temporary cooling of the inoculation sludge is then not disadvantageous has an effect if, as intended, reheating as soon as possible after the Vaccination is carried out. In addition, the warming affects behind the vaccination site advantageous to the further mixing of the two different warm media. An additional advantage is achieved in that the cross section of the common Feed line and thus the heat transfer area is larger than that the fresh sludge line upstream of the mixing point. In addition, the loading management to the head of the digester so much length that only the straight places this stretched line need to be sheathed. This stretched Line routing, in turn, enables a relatively high sludge velocity and thus a better heat transfer, since the heat transfer value k is essential grows with the increase in the speed of the medium to be heated. The higher one Speed also allows a higher temperature of the heating medium because there the risk of incrustations is reduced. All of these benefits work together all in all a very good heating line for the straight pipe jackets, even if their heat exchange area is smaller than that of a serpentine heat exchanger.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert.In the following the invention is illustrated by means of only one exemplary embodiment Illustrative drawing explained.

Aus dem Frischschlamm-Sammelschacht 1 wird mit Hilfe einer in der Vorrichtung 2 vorgesehenen Schlammpumpe 3 Frischschlamm und gleichzeitig aus dem Inhalt 4 des Faulbehälters 5 Faulbehälterschlamm mit Hilfe einer weiteren Schlammpumpe 6 entnommen und über eine Mischstelle 7 und über eine mit einer oder mehrere Ummantelungen 8, 8' versehenen Beschickungsleitung 11 in den oberen Teil 9,10 des Faulbehälters gefördert.Fresh sludge is removed from the fresh sludge collecting shaft 1 with the aid of a sludge pump 3 provided in the device 2 and at the same time from the contents 4 of the digester 5 digester sludge is removed with the aid of a further sludge pump 6 and via a mixing point 7 and via one with one or more jackets 8, 8 ' provided feed line 11 promoted in the upper part 9,10 of the digester.

Die Ummantelungen 8, 8' bestehen dabei aus in die Beschickungsleitung 11 ohne wesentliche Querschnittsänderungen gegenüber dieser eingebauten geraden Rohrteilen, die mit je einem Heizmantel 12 versehen sind. An die Heizmäntel 12 sind die Leitungen 13 einer Heizkesselanlage 14 für die Beschickung mit Niederdruckdampf, Heißwasser oder mit Warmwasser in bekannter Weise vorgesehen.The jackets 8, 8 'consist of in the feed line 11 without significant changes in cross-section compared to this built-in straight line Pipe parts which are each provided with a heating jacket 12. To the heating jackets 12 are the lines 13 of a boiler system 14 for charging with low-pressure steam, Hot water or hot water provided in a known manner.

Um Stockungen bei der Förderung des Schlammes durch die als Wärmeaustauscher ausgebildeten Ummantelungen 8 und damit Ankrustungen weitgehend zu vermeiden, werden diese Ummantelungen 8 in die normal und gestreckt verlaufende Beschickungsleitung 11 als gerade Rohrteile eingebaut, und es wird sowohl für den Frischschlamm als auch für die Faulschlammzuführung je eine Zentrifugalpumpe verwendet, die einen stoßfreien Schlammstrom erzeugen. Die Mischstelle 7, an der die Zusammenführung des Frischschlammes über die Schlammpumpe 3 und des über die Schlammpumpe 6 abgezogenen Faulschlammes erfolgt, ist gabelförmig ausgebildet, und zwar derart, daß die Summe der Querschnitte der Druckleitungen 15 bis zum übergangsquerschnitt 16 zur gemeinsamen Beschickungsleitung 11 gleichbleibt, wobei die beiden Zulaufachsen in einem gleichen spitzen Winkel zur Ablaufachse verlaufen und sich in einem Punkt auf dieser treffen.In order to largely avoid stoppages in the conveyance of the sludge through the jackets 8, which are designed as heat exchangers, and thus largely avoid incrustations, these jackets 8 are installed in the normal and stretched feed line 11 as straight pipe parts, and it is used for both the fresh sludge and the digested sludge feed a centrifugal pump each is used to generate a shock-free sludge flow. The mixing point 7, at which the fresh sludge is brought together via the sludge pump 3 and the digested sludge drawn off via the sludge pump 6, is fork-shaped, in such a way that the sum of the cross-sections of the pressure lines 15 up to the transition cross-section 16 to the common feed line 11 remains the same, wherein the two inlet axes run at the same acute angle to the outlet axis and meet at a point on this.

Die beiden Schlammpumpen 3 und 6 sind so aufeinander abgestimmt, daß in beiden Schlammströmen an der Mischstelle 7 gleiche oder annähernd gleiche Druckverhältnisse herrschen, wobei dies durch Einbau von bekannten Regelventilen noch unterstützt werden kann. Dadurch ist außerdem die Anpassung an die mit der Schlammzusammensetzung von Zeit zu Zeit schwankenden Druckverhältnisse möglich.The two sludge pumps 3 and 6 are coordinated so that the same or approximately the same pressure conditions in both sludge streams at the mixing point 7 prevail, although this is supported by the installation of known control valves can be. This also allows adaptation to the sludge composition pressure conditions fluctuating from time to time are possible.

Wird lediglich der Faulschlamm aus dem Faulbehälter über die Schlammpumpe 6 und über die mit den Ummantelungen 8 versehene Beschickungsleitung 11 umgewälzt, dann ist dies, bei Nichtbeheizung der Ummantelung, ein einfacher Umwälzvorgang, bei Beheizung der Ummantelungen jedoch eine Umwälzheizung. Erfolgt gleichzeitig eine Frischschlammzumischung über die Schlammpumpe 3, dann handelt es sich um eine geimpfte und vorerwärmte Beschickung des Faulbehälters.Is only the digested sludge from the digester via the sludge pump 6 and circulated via the feed line 11 provided with the jackets 8, then, if the casing is not heated, this is a simple circulation process, however, when the sheaths are heated, a circulating heating system is used. Is done at the same time a fresh sludge admixture via the sludge pump 3, then it is a inoculated and preheated loading of the digester.

Zur Steigerung der Temperaturerhöhung des Schlammgemisches bzw. bei einfacher Umwälzung des Umwälzschlammes allein, kann - was nicht Gegenstand der Erfindung ist - an einer hochgelegenen Stelle 17 der Beschickungsleitung 11 in Form eines Zwischenbauteiles 18, 19 eine Niederdruckdampf-Zugabevorrichtung 20 vorgesehen sein, welcher Niederdruckdampf über eine Dampfleitung 21 zugeführt wird. Die Niederdruckdampf-Zugabevorrichtung 20 führt den Dampf in den Schlammstrom ein, um seine Temperatur in kürzester Zeit zu erhöhen.To increase the temperature increase of the sludge mixture or at simple circulation of the circulating sludge alone can - which is not the subject of the Invention is - at a high point 17 of the feed line 11 in the form one Intermediate component 18, 19 a low-pressure steam adding device 20 may be provided, which low-pressure steam is supplied via a steam line 21 will. The low pressure steam addition device 20 introduces the steam into the sludge stream one to raise its temperature in no time.

Claims

Claims: 1. Device for charging a digester with sewage sludge, which is mixed with digester sludge before being introduced into the digester by the fork-shaped merging of the pressure lines from the fresh sludge pump and from the circulating sludge pump, characterized in that the sum of the cross-sectional areas of the two fork-shaped merged pressure lines ( 15) corresponds to the respective cross-sectional area of all in the area from the first point of contact of the pressure lines (15) to the transition cross-section (16) to the common feed line (11) at right angles to the axes or to the common axis.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the substantially elongated charging line (11) is provided in a manner known per se with at least one casing (8) for heating. References considered: U.S. Patent No. 2,542,602; "Reprint from the technical community sheet", Volume 27, No. 17/18, pp. 3 and 4; Sewage Works Journal, Nov. 1949, No. 6, pp. 968-973; "Health Engineer", 1955, no. 9/10, pp. 144,145.