DE1729240B2

DE1729240B2 - Method of drying sewage sludge

Info

Publication number: DE1729240B2
Application number: DE1729240A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. Rueschlikon Zuerich Ludin (Schweiz)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-07-12
Filing date: 1967-06-23
Publication date: 1975-12-11
Also published as: AT275435B; CH441142A; BE700989A; SE334581B; NL6709438A; GB1127267A; NL154991B; ES342919A1; LU53994A1; DE1729240A1

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Abwasserschlamm unter Ausnutzung der dabei anfallenden Brüdenwärme durch Übertragung des Wärmeinhalts des Brüdens auf den Abwasserschlamm bei unter dem Wasserdampf-Taupunkt des Brüdens liegender Betriebstemperatur, wobei der Abwasserschlamm in einem durch Verbrennungsgase beheizten rotierenden Trommeltrockner getrocknet wird, worauf die anfallenden Brüden in einem nachgeschalteten Zyklonabscheider von den Feststoffen abgetrennt und in Wärmeaustausch mit dem nassen Abwasserschlamm gebracht werden.
Aus der deutschen Patentschrift 10 94 196 ist ein Verfahren zur Trocknung von Abwasserschlamm bekannt, bei dem der nasse Schlamm zunächst in einem Trommeldrehfilter einer Vorentwässerung unterworfen wird. Anschließend erfolgt die Trocknung in einem durch Verbrennungsgase beheizten rotierenden Trommeltrockner. Um die Filtrationsgeschwindigkeit des nassen Schlammes im Trommeldrehfilter zu erhöhen, ist eine Vorwärmung des Schlammes vorgesehen. Diese erfolgt dadurch, daß der nasse Schlamm zunächst in einen oben offenen Behälter gepumpt wird, in den gleichzeitig die bei der Schlammtrocknung anfallenden Brüden eingeleitet werden. Da zwecks guter Wärmeausnutzung die Brüden möglichst tief in den Schlammbehälter eingeleitet werden müssen, macht es der hydrostatische Druck der darüber lastenden Schlammsäule erforderlich, zur Förderung des Brüdens in den Schlammbehälter ein zusätzliches Gebläse einzusetzen. Ein weiterer Nachteil dieser Arbeitsweise ist darin zu sehen, daß an der Schlammoberfläche im Schlammbehälter Geruchs- und Schwebestoffe in einem Umfange austreten und ungehindert in die Atmosphäre gelangen, der bei den heute an die Luftreinhaltung gestellten Anforderuwgen nicht mehr toleriert werden kann.The present invention relates to a method for drying waste water sludge using the resulting vapor heat by transferring the heat content of the vapor to the waste water sludge at an operating temperature below the water vapor dew point of the vapor, the waste water sludge being dried in a rotating drum dryer heated by combustion gases, after which the resulting vapors are separated from the solids in a downstream cyclone separator and brought into heat exchange with the wet sewage sludge.
A method for drying sewage sludge is known from German patent specification 10 94 196, in which the wet sludge is first subjected to preliminary dewatering in a rotary drum filter. Then the drying takes place in a rotating drum dryer heated by combustion gases. In order to increase the filtration speed of the wet sludge in the rotary drum filter, the sludge is preheated. This takes place in that the wet sludge is first pumped into a container open at the top, into which the vapors produced during the drying of the sludge are introduced at the same time. Since the vapors have to be introduced as deep as possible into the sludge container for the purpose of good heat utilization, the hydrostatic pressure of the sludge column overlying it makes it necessary to use an additional fan to convey the vapor into the sludge container. Another disadvantage of this method of operation is that odorous and suspended matter escape to the sludge surface in the sludge container to an extent and get into the atmosphere unhindered, which can no longer be tolerated with the demands placed on air pollution control today.

Ferner wird in der deutschen Patentschrift 8 55 522 ein Schlammtrocknungsverfahren beschrieben, bei dem die während des Trocknens entstehendtn Brüden ebenfalls bei der Trocknung weiterverwendet werden. Bei der dort beschriebenen, dampfbeheizten Vorrichtung sind ein Vorwärmer, ein Verdampfer und ein Tellertrockner miteinander kombiniert. Die während des Trocknungsprozesses anfallenden Brüden werden dabei mittels einer Wärmepumpe den Heizflächen des Trockners wieder zugeführt. Abgesehen von der Tatsache, daß derartige dampfbeheizte Trockner nicht den niedrigen Wärmeverbrauch wie direkt beheizte Trommeltrockner haben, müssen bei dem dort beschriebenen Verfahren zur Sicherstellung eines ausreichenden Wärmeüberganges zusätzlich folgende Maßnahmen angewandt werden:Furthermore, in the German patent 8 55 522 a sludge drying process is described in which the vapors generated during the drying process are also reused during the drying process. at of the steam-heated device described there are a preheater, an evaporator and a plate dryer combined with each other. The vapors produced during the drying process are thereby fed back to the heating surfaces of the dryer by means of a heat pump. Aside from the fact that such steam-heated dryers do not have the low heat consumption as directly heated drum dryers have to use the procedure described there to ensure a sufficient Heat transfer, the following measures are also applied:

1. Die Heizflächen müssen dauernd gereinigt werden,1. The heating surfaces must be cleaned continuously,

2. wegen des geringen Temperaturgefälles zwischen den Brüden und dem Schlamm müssen die Heizflächen sehr groß gehalten werden,2. Because of the small temperature difference between the vapors and the sludge, the heating surfaces must be kept very large,

3. der Schlamm muß vor dem Eintritt in die Trocknungsstufe granuliert werden und3. the sludge must be granulated before entering the drying stage and

4. die Brüden müssen vor dem Eintritt in das Gebläse der Wärmepumpe einer sorgfältigen Reinigung unterzogen werden.4. The vapors must be carefully cleaned before entering the heat pump fan be subjected.

Diese Maßnahmen erfordern somit zusätzlichen Aufwand, der sich nachteilig auf die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens auswirkt.These measures thus require additional effort, which is detrimental to the profitability of the Procedural effects.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren zum Trocknen von Abwasserschlamm der eingangs genannten Art mit Trocknung in einem durch Verbrennungsgase beheizten rotierenden Trommeltrockner den Wirkungsgrad durch Ausnutzung der anfallenden Brüdenwärme wesentlich zu verbessern, wobei gleichzeitig eine Verunreinigung der Umgebungsluft durch aus der Anlage austretende Abgase möglichst weitgehend verhindert werden soll.The invention is therefore based on the object of a method for drying sewage sludge of the type mentioned with drying in a rotating heated by combustion gases Drum dryer to significantly improve the efficiency by utilizing the resulting vapor heat, at the same time a pollution of the ambient air by exhaust gases escaping from the system should be prevented as much as possible.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die nach Abscheidung der Feststoffe anfallenden Brüden zwecks indirekten Wärmeaustausches durch einen Luftvorwärmer und den getrennten Heizkörper eines Partialdruckverdampfers geleitet werden, daß gleichzeitig der zu trocknende nasse Abwasserschlamm zwischen dem Partialdruckverdampfer und dem Heizkörper unter Zufuhr einer zusätzlichen Menge von Naß-The problem posed is achieved in that the vapors produced after the solids have been separated out for indirect heat exchange through an air preheater and the separate radiator one Partial pressure evaporator are passed that at the same time the wet sewage sludge to be dried between the partial pressure evaporator and the radiator with the supply of an additional amount of wet

schlamm umgewälzt und im Luftvorwärmer erwärmte Luft in den Partialdruckverdampfer eingeführt und mit dem dort vorhandenen Abwasserschlamm in innigen Stoff- und Wärmeaustausch gebracht wird, wobei die Betriebstemperatur des Partialdruckverdampfers unter dem Wasserdampf-Taupunkt des Brüdens gehalten wird und daß laufend voreingedickter Abwasserschlamm zum Trommeltrockner abgezogen wird.sludge is circulated and air heated in the air preheater is introduced into the partial pressure evaporator and with the existing sewage sludge is brought into intimate mass and heat exchange, with the The operating temperature of the partial pressure evaporator is kept below the steam dew point of the vapor and that pre-thickened sewage sludge is continuously drawn off to the drum dryer.

Der vorstehend verwendete Begriff Partialdru~kverdampfer kennzeichnet dabei einen Zwangsumiaufverdämpfer mit außen liegendem Heizkörper.The term partial pressure evaporator used above denotes a forced air damper with an external radiator.

In diesem Verdampfer findet ein Stofiübergang zwischen dem Wasser irr: Schlamm und dem Wasserdampf in den Brüden in der Weise statt, daß durch Einführung von vorerwärmter Luft in den Verdampfer zunächst der Partialdruck des Wasserdampfes in den Brüden erniedrigt wird. Dies bewirkt wiederum, daß Wasser aus dem Schlamm so lange verdampft bis das Partialdruckgefälle zwischen beiden Phasen wieder ausgeglichen ist.In this evaporator there is a mass transfer between the water err: mud and the water vapor in the vapors in such a way that by introduction of preheated air in the evaporator, the partial pressure of the water vapor in the vapors is initially lowered will. This in turn causes water to evaporate from the sludge until the partial pressure gradient is reached is balanced again between the two phases.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in der Weise durchgeführt werden, daß die Brüden zuerst durch den Luftvorwärmer und anschließend durch den getrennten Heizkörper des Partialdruckverdampfers geleitet werden. Es ist aber auch möglich, daß die Brüden zum Teil dem Luftvorwärmer und zum Teil dem Heizkörper des Partialdruckverdampfers zugeführt werden.The inventive method can be carried out in such a way that the vapors first by the Air preheater and then passed through the separate heating element of the partial pressure evaporator. But it is also possible that the vapors partly the air preheater and partly the radiator of the Partial pressure evaporator are supplied.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind Gegenstand der Ansprüche 4 und 5.Further advantageous measures are the subject of claims 4 and 5.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens soll in einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.The mode of operation of the method according to the invention should be based on one embodiment example Drawing will be explained in more detail.

In der Zeichnung dient der mit A bezeichnete linke Teil der Anlage zum abschließenden Trocknen von Abwasserschlamm, der in dem rechten, mit B bezeichnetem Teil vorentwässert wurde.In the drawing, denoted by A left part of the plant used for the final drying of sewage sludge which has been dewatered in the right, signified with B part.

Einem durch einen Verbrennungsofen 1 beheizten rotierenden Trommeltrockner 2 wird durch ein Fördermittel 3 ein Gemisch von Abwasserschlamm und einem saugfähigen Trägermaterial, z. B. Sägemehl oder Torf, zugeführt, das aus einem Mischer 4 stammt. Aus dem Trommeltrockner 2 gelangen die Feststoffe zusammen mit den Verbrennungsgasen und den Brüden über die Leitung 5 in den Zyklonabscheider 6. Aus diesem treten oben die Brüden und die Abgase und unten die Feststoffe, bestehend aus Schlammstaub und Trägermaterial, aus. Die Feststoffe fallen auf ein Vibrationssieb 7. Hier wird der relativ feine, trockene Schlammstaub zusammen mit Feinanteilen des Trägermaterials abgeschieden und durch Leitung Ta aus dem Kreislauf entfernt. Das grobe Trägermaterial wird dem Mischer 4 so zugeführt, wo es von neuem mit vorentwässertem Schlamm aus der Förderleitung 17 vermischt und wieder dem Trommeltrockner 2 zugeführt wird.A rotating drum dryer 2 heated by an incinerator 1 is fed by a conveyor 3 with a mixture of sewage sludge and an absorbent carrier material, e.g. B. sawdust or peat, which comes from a mixer 4 is supplied. From the drum dryer 2, the solids, together with the combustion gases and the vapors, pass through the line 5 into the cyclone separator 6. From this, the vapors and exhaust gases emerge at the top and the solids, consisting of sludge dust and carrier material, emerge at the bottom. The solids fall onto a vibrating sieve 7. Here the relatively fine, dry sludge dust is separated out together with fine fractions of the carrier material and removed from the circuit through line Ta. The coarse carrier material is fed to the mixer 4 in such a way that it is again mixed with predewatered sludge from the conveying line 17 and fed back to the drum dryer 2.

Das aus dem Zyklonabscheider 6 oben austretende Gemisch aus Brüden, Luft und Verbrennungsgas (Abgas) wird durch Leitung 8 über einen Ventilator 9 durch einen Luftvorwärmer 10 und anschließend über Leitung 8a zu einem Heizkörper 11 geführt, der mit einem Partialdruckverdampfer 12 durch Leitungen 13 und 14 verbunden ist. Der Partialdruckverdampfer 12 enthält bis zu einem bestimmten Niveau 12a Abwasserschlamm. Dieser wird durch eine Pumpe 15 über die Leitung 14, den Heizkörper 11 und die Leitung 13 umgewätet. In die Leitung 14 mündet eine Leitung 16, die frischen Schlamm aus einem nicht dargestellten Sammelbehälter zuführt. Der Partialdruckverdampfer 12 ist ferner durch eine Förderleitung 17 mit dem Mischer 4 verbunden. Dem Luftvorwärmer 10 wird durch ein Gebläse 18 Luft zugeführt, die in erwärmtem Zustand durch die Leitung 19 in den im Partialdruckverdampfer 12 vorhandenen Schlamm eingeführt wird.The mixture of vapors, air and combustion gas (exhaust gas) emerging from the top of the cyclone separator 6 is through line 8 via a fan 9 through an air preheater 10 and then via line 8a to a heating element 11, which is connected to a partial pressure evaporator 12 through lines 13 and 14 connected is. The partial pressure evaporator 12 contains sewage sludge up to a certain level 12a. This is converted into water by a pump 15 via the line 14, the heating element 11 and the line 13. In the line 14 opens a line 16, the fresh sludge from a collecting container, not shown feeds. The partial pressure evaporator 12 is also connected to the mixer 4 by a delivery line 17 tied together. The air preheater 10 is supplied by a fan 18 with air which is in a heated state is introduced through line 19 into the sludge present in partial pressure evaporator 12.

Die Wirkungsweise der Anlage ist folgende:The system works as follows:

Das Abgas und die Brüden aus dem Zyklonabscheider 6 treten mit einer Temperatur von etwa 75 bis 120° C aus und werden durch die Leitung 8 zum Luftvorwärmer 10 geleitet. Die diesem durch das Gebläse 18 zugeführte Luft wird auf etwa 45 bis 6O⁰C erwärmt und durch die Leitung 19 in den im Partialdruckverdampfer 12 vorhandenen Schlammvorrat eingedrückt. Das im Luftvorwärmer 10 entstehende wässrige Kondensat wird durch die Leitung 20 aus dem Luftvorwärmer 10 abgeleitet. Abgas und Brüden strömen dann durch die Leitung 8a zum Heizkörper 11, durch den der Schlamm mittels der Leitungen 14 und 13 kontinuierlich umgewälzt wird. Der Schlamm wird dabei ebenfalls auf etwa 45 bis 6O⁰C erwärmt. Die durch die Leitung 19 in den Partialdruckverdampfer 12 eingeführte Luft wird mit Wasserdampf, der dem Schlamm entzogen wird, nahezu gesättigt und verläßt diesen durch die Leitung 21. Die Betriebstemperatur des Partialdruckverdampfers muß unter dem Wasserdampf-Taupunkt der Brüden liegen, damit durch Kondensation des in ihnen enthaltenen Wasserdampfes die dabei frei werdende Wärme ausgenutzt werden kann. Aus dem Heizkörper U tritt durch die Leitung 22 das Kondensat aus, während durch die Leitung 23 die Abgasreste ins Freie geleitet werden. Am Oberteil des Partialdruckverdampfers 12 ist hier ein Tropfenabscheider 24 angebaut, der das Mitreißen grober Flüssigkeits- und Schlammteile verhindert. Es wäre auch möglich, die Leitung 8 zu verzweigen und einen Teil des Gemisches aus Abgas und Brüden dem Luftvorwärmer 10 und einen anderen Teil direkt dem Heizkörper 11 zuzuführen.The exhaust gas and the vapors from the cyclone separator 6 exit at a temperature of about 75 to 120 ° C. and are passed through the line 8 to the air preheater 10. The supplied thereto through the fan 18, air is heated to about 45 to 6O ⁰ C is pressed through the conduit 19 in the present in the sludge 12 Partialdruckverdampfer stock. The aqueous condensate formed in the air preheater 10 is discharged from the air preheater 10 through the line 20. Exhaust gas and vapors then flow through line 8a to heating element 11, through which the sludge is continuously circulated by means of lines 14 and 13. The slurry is then also heated to about 45 to 6O ⁰ C. The air introduced into the partial pressure evaporator 12 through line 19 is almost saturated with water vapor removed from the sludge and leaves it through line 21. The operating temperature of the partial pressure evaporator must be below the water vapor dew point of the vapors so that the in the water vapor they contain, the heat released in the process can be used. The condensate emerges from the radiator U through the line 22, while the exhaust gas residues are conducted into the open through the line 23. A droplet separator 24 is attached to the upper part of the partial pressure evaporator 12, which prevents coarse liquid and sludge particles from being carried along. It would also be possible to branch the line 8 and feed part of the mixture of exhaust gas and vapors to the air preheater 10 and another part directly to the radiator 11.

Durch die Leitung 25 wird frischer Schlamm von z. B. 90% Wassergehalt zugeführt und durch die Förderleitung 17 vorentwässerter Schlamm von etwa 82% Wassergehalt über den Mischer 4 dem Trommeltrockner 2 zugeführt. Die aus der Leitung 21 austretenden Restgase können im allgemeinen unmittelbar an die Atmosphäre abgegeben werden, da sie praktisch lediglich Wasserdampf enthalten. Sie könnten aber auch in einem besonderen Kühler kondensiert oder einer weiteren Wärmeverwertungsanlage zugeführt werden.Through the line 25 fresh sludge of z. B. 90% water content and fed through the delivery line 17 pre-dewatered sludge with a water content of about 82% via the mixer 4 to the drum dryer 2 fed. The residual gases emerging from the line 21 can generally be released directly into the atmosphere are released because they practically only contain water vapor. But you could also use condensed in a special cooler or fed to another heat recovery plant.

Mit der beschriebenen Anlage kann eine wesentliche Verbesserung des Wirkungsgrades der Trocknungsanlage erzielt werden. Zudem wird eine Verschmutzung der Umgebungsluft durch dia aus dem Zyklonabscheider 6 austretenden Abgase, die unter anderem auch geringe Mengen von Staub enthalten können, weitgehend verhindert.With the system described, an essential Improvement of the efficiency of the drying system can be achieved. In addition, there is pollution the ambient air through dia from the cyclone separator 6 escaping exhaust gases, which, among other things, can also contain small amounts of dust, largely prevented.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. A method for drying sewage sludge using the resulting vapor heat by transferring the heat content of the vapors to the waste water sludge at an operating temperature below the steam dew point of the vapors, the waste water sludge being dried in a rotating drum dryer heated by combustion gases, whereupon the resulting vapors separated from the solids in a downstream cyclone separator and brought into heat exchange with the wet sewage sludge, characterized in that the vapors produced after separation of the solids for the purpose of indirect heat exchange through an air preheater (10) and the separate heating element (11) of a partial pressure evaporator (12) be passed that μ simultaneously circulated the wet sewage sludge to be dried between the partial pressure evaporator (12) and the heater (11) with the supply of an additional amount of wet sludge and heated air in the air preheater (10) * Partial pressure evaporator (12) is introduced and brought into intimate mass and heat exchange with the existing sewage sludge, the operating temperature of the partial pressure evaporator (12) being kept below the steam dew point of the vapors and that continuously pre-thickened sewage sludge is drawn off to the drum dryer (2) will.

2. The method according to claim 1, characterized in that the vapors first through the air preheater (10) and then passed through the heating element (11) of the Partialdruckverciampfers (12) will.

3. The method according to claim t, characterized in that the vapors are partly the air preheater (10) and partly the heating element (11) of the partial pressure evaporator (12) are supplied.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the from the partial pressure evaporator (12) exiting residual gas is subjected to cooling for condensation of the water vapor still present.

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the from the partial pressure evaporator (12) escaping residual gas is fed to further heat recovery.