DE1806275A1

DE1806275A1 - Sewage sludge treatment and digestion

Info

Publication number: DE1806275A1
Application number: DE19681806275
Authority: DE
Inventors: Alfred Denne; Thomas Dr Gunter
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1968-10-31
Filing date: 1968-10-31
Publication date: 1970-04-23

Abstract

Sewage sludge treatment and digestion.. G6B. in which sludges of high content of organic material, particularly derived from domestic and industrial effluent treatment plants, are subjected to a pre-digestion dewatering in known mechanical equipment, then to anaerobic digestion without further water separation only thereafter to post-digestion dewatering in known type equipment.

Description

Verfahren zur Aufbereitung von Abwasserschlämmen und Vorrichtung zur Ausfaulung von Abwasserschlämmen Bei der mechanischen und biologischen Behandlung von organisch verschmutzten Abwässern, vor allem von häuslichen Abwässern, entsteht immer Schlamm. Mit der Zunahme der Abwasseraufbereitung gewinnt die Behandlung von Klärschlamm immer größere Bedeutung. Im allgemeinen wird der Klärschlamm nach den gebräuchlichen Verfahren durch Eindicken in Absetzbecken soweit konzentriert, wie es die physikalisch-chemische Beschaffenheit des Schlammes zuläßt. Durch das Eindicken steigt der Feststoffgehalt derartiger Schlämme von z.B. 10 - 20 g/l auf 50 g/l an. Da der Klärschlamm zum großen Teil organische Verbindungen enthält, die durch einen Faulprozeß, der in sogenannten Faulttirmen stattfindet, bakteriell zum großen Prozentsatz in sogenanntes 'IPaulgas" (hauptsächlich Methan) überführbar sind, wird dieser eingedickte Klärschlamm in der Regel ausgefault. Process for the treatment of sewage sludge and device for the digestion of sewage sludge in mechanical and biological treatment from organically polluted waste water, especially from domestic waste water always mud. With the increase in wastewater treatment, the treatment of wins Sewage sludge is becoming more and more important. In general, the sewage sludge is after Usual process by thickening in sedimentation basins as far as concentrated as the physico-chemical nature of the sludge allows it. By thickening the solids content of such sludges increases from e.g. 10 - 20 g / l to 50 g / l. Since the sewage sludge contains mostly organic compounds, which by a The putrefaction process, which takes place in so-called digestion companies, is bacterial to a large extent can be converted into so-called 'IPaulgas "(mainly methane), this is thickened Sewage sludge usually digested.

Mit dem Faulen tritt zugleich eine weitere Eindickung des Schlammes ein. Außerdem werden beim Fallen die geruchsbelästigenden Stoffe des frischen Schlammes beseitigt. Mit zunehmendem Belebtschlammanteil im Klärschlamm trennt sich das Faulwasser immer schwieriger ab, so daß man auf die getrennte Abscheidung von Faulwasser mehr oder weniger verzichten muß. Wegen des Fortfalls der Faulwasserabscheidrang ist das Schlammvolumen nach dem Bauten fast gleichgroß wie das zugeführte Frischschlammvolumen, Mit zunehmendem Belebtschlammanteil werden daher die für die Schlammaufbereitung erforderlichen Einrichtungen umfangreicher. Auch der Betriebsmittelaufwand für das größere Faulschlammvolumen wird höher. Der Feststoffgehalt des Baulschlammes liegt meist bei 50 - 10Q g/l. Dies ergibt sich daraus, daß ein Teil des Faulschlammwassers abgetrennt als sogenanntes ltBaulwasser aus den Faulanlagen in die Kläranlage zurückgeführt wird.With the rotting, there is a further thickening of the sludge a. In addition, the unpleasant odor of the fresh mud when falling eliminated. The digested water separates as the proportion of activated sludge in the sewage sludge increases increasingly difficult, so that one has to rely on the separate separation of digested water more or have to give up less. Because of the discontinuation of the digester water separation rank is the volume of sludge after construction is almost the same as the volume of fresh sludge supplied, With an increasing proportion of activated sludge, therefore, those for sludge treatment required facilities more extensive. The operating costs for the larger digested sludge volume becomes higher. The solids content of the construction sludge is mostly at 50 - 10Q g / l. This results from the fact that part of the digested sludge water separated as so-called construction water from the digestion plants returned to the sewage treatment plant will.

Dabei führen die toxischen Eigenschaften des Faulwassers unter Umständen zu Schwierigkeiten in der biologischen Reinigungsstufe der Kläranlage.The toxic properties of the digested water may lead to this to difficulties in the biological treatment stage of the sewage treatment plant.

Bekanntlich sind die Aufwendungen für ei# Faulanlage üblicher Bauart sehr hoch, Zu diesen hohen Investitionen kommen sodann noch die für die erforderliche Entwässerung des dabei eih# tenen geruchs ärmeren Schlammes hinzu. Wegen dieser hohen Aufwendungen für eine Faulanlage mit Entwässerung neigt man immer mehr dazu, Frischschlamm nicht mehr zu faulen, sondern direkt zu entwässern und je nach Bedarfsfall durch geeignete Maßnahmen ein einwandfreies lagerfähiges Endprodukt zu erzeugen.As is well known, the expenses for a digester of the usual type very high. In addition to these high investments, there are also those required for the necessary investments Drainage of the odor poorer sludge involved. Because of these high expenditures for a digester with drainage one tends more and more to Fresh sludge no longer rot, but dewatered directly and as required to produce a perfectly storable end product through suitable measures.

Die direkte Entwässerung von Frischschlamm muß wegen der möglichen Geruchsbelästigung in gekapselten Einrichtungen durchgeführt werden.The direct dewatering of fresh sludge must because of the possible Odor nuisance can be carried out in encapsulated facilities.

Die Geruchsbelästigung ist von Schlamm zu Schlamm verschieden, Bei größeren Kläranlagen ergeben sich weiterhin Schwierigkeiten hin sichtlich der Speicherung der Frischschlämme über Äas Wochenende, weil in den dafür erforderlichen großen Räumen die leicht zersetzlichen organischen Anteile des Frischschlammes in *30genannte "saure Gärung" übergehen. Durch diesen Vorgang wird der # hlamm erfahrungegemäß schlechter entwässerbar, was nur durch hohe #fwendungen an Chemikalien ausgeglichen werden kanne Es wurde nun gefunden, daß die vorgenannten Schwierigkeiten vermieden werden köznen. Die Erfindung betrifft ein Verfahren, nach welchem durch Vorentwässerung, Faulung und Nachentwässerung von Schlämmen mit einem hohen Gehalt an organischer Substanz, die bei der Aufbereitung häuslicher und industrieller Abwässer in der mechanische und biologischen und gegebenenfalls einer NachI#lärstufe anfallen, in besonders wirtschaftlicher Weise eine weitgehende Entwässerung des Endprodukts erreicht wird.The odor nuisance varies from mud to mud, Bei Larger sewage treatment plants continue to have difficulties in terms of storage the fresh sludge over the weekend, because in the large required for it Clear the easily decomposable organic parts of the fresh sludge in * 30 Skip "acid fermentation". Through this process, the #hlamm is based on experience Poor drainage, which is only compensated for by the high use of chemicals It has now been found that the aforementioned difficulties are avoided can be. The invention relates to a method according to which by pre-drainage, Digestion and dewatering of sludge with a high organic content Substance used in the treatment of domestic and industrial wastewater in the mechanical and biological and, if necessary, a secondary noise level, in In a particularly economical way, extensive dewatering of the end product is achieved will.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der in einer Kläranlage anfallende Schlamm oder die in einer Kläranlage anfallenden Schlämme zusammen oder getrennt durch an sich bekannte maschineller Einrichtungen vorentwässert werden, daß der dabei erhaltene vorentwässerte Schlamm (DiO stoff) so außgefault wird, daß beim Faulen kein Faulwasser mehr abgeschieden wird und das der erhaltene Faulschlamm danach mit an sich bekannten Einrichtungen nachentwässert wird.The inventive method is characterized in that the sludge accumulating in a sewage treatment plant or in a sewage treatment plant Sludges together or separately by known ones machine Facilities are pre-dewatered that the pre-dewatered sludge obtained (DiO fabric) is so rotten that no more digested water is separated out is and that the digested sludge obtained then with known facilities is re-drained.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Ausfaulung von Abwasserschlämmen, in der die Faulung so durchgeführt werden kann, daß kein Faulwasser abgeschieden wird.The invention also relates to a device for digesting sewage sludge, in which the digestion can be carried out in such a way that no digested water is deposited will.

Erfindungsgemäß wird der Frischschlamm, bestehend aus Vorklärschlamm und Belebtschlamm, entweder getrennt oder gemeinsam der mechanischen Entwässerungsstufe, vorzugsweise einer Zentrifugation, zugeführt und dgs dabei anfallende feststofffreie bis feststoffarme Zentrat in die Kläranlage zurückgegeben. Als vorentwässerten Schlamm (Dicksto# wird unter eventueller Zugabe von organischen Flockungsmitteln eine noch pumpfähige Masse erhalten, deren Feststoffkonzentration größer als 15%, z.B. 25% ist. Dieser Dickstoff wird in eine Faulanlage, die mit einer Rühr- und Räumeinrichtung ausgestattet ist, gegeben und so die optimale Faulgasmenge in relativ kurzer Zeit erzeugt. Je nach Beschickung der Faulanlage, deren Rühr- und Räumeinrichtung ununterbrochen betrieben werden, wird Faulschlamm verdrängt und einer Nachentwässerung zugeführt. Zur Nachentwässerung eignen sich alle bisher bekannten Einrichtungen und Verfahren, wobei durch die anfallende große Gasmenge una durch den geringeren erforderlichen Wärmeaufwand für die kleinere Schlaimenge, die der Faulanlage zugeführt wird, wesentlich mehr Faulgas - eventuell auch für andere Zwecke - zur Verfügung steht.According to the invention, the fresh sludge is made up of primary sewage sludge and activated sludge, either separately or together with the mechanical dewatering stage, preferably a centrifugation, fed and dgs thereby accumulating solids-free until centrate with low solids is returned to the sewage treatment plant. As pre-drained sludge (With the possible addition of organic flocculants, thicksto # becomes one more pumpable mass obtained with a solids concentration greater than 15%, e.g. 25% is. This thick matter is in a digester with a stirring and clearing device is equipped, given and so the optimal amount of digester gas in a relatively short time generated. Depending on the loading of the digester, its stirring and clearing device uninterrupted are operated, digested sludge is displaced and re-dewatered. All previously known devices and processes are suitable for subsequent drainage, due to the large amount of gas produced and the lower required The amount of heat required for the smaller amount of slurry that is fed to the digester is essential more digester gas - possibly also for other purposes - is available.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, bei Zugabe von Kalk zur Vorentwässerung des Frischschlammes einen Teil der beim Faulen sich bildenden Kohlensäure zu binden und so ein methanreicheres Faulgas zu erzeugen. Dieses Verfahren zeichnet sich vornehmlich durch eine im Vergleich zu konventionellen Faultürmen viel kleinere und anders gestaltete Faulanlage aus, bei der Schwierigkeiten der bisher üblichen Bauweise - Verstopfung, Schwimmschlammerzeugung, schlechte DurchmSchung und begrenzte Entleerung - nicht mehr auftreten.The inventive method allows when adding lime to Pre-dewatering of the fresh sludge some of the carbonic acid that forms during rotting to bind and thus generate a methane-rich digester gas. This procedure draws mainly due to a much smaller digestion tower compared to conventional digestion towers and differently designed digester, with the difficulties of the previously usual Construction - clogging, floating sludge generation, poor penetration and limited Emptying - no longer occur.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, das anfallende alkalische Faulschlamm-Zentrat getrennt einer Nitrifikation zuzuführen, wozu die benötigte Luft aus dem Raum der Frischschlatnmentwässerung entnommen werden kann, so daß auf diese Weise gleichzeitig die Geruchsfreihei t dieses Anlagenteils erreicht werden kann.The inventive method allows the resulting alkaline To feed digested sludge centrate separately to a nitrification, for which the required Air can be taken from the room of the Frischschlatnentwässerung so that on In this way, the freedom from odor of this part of the system can be achieved at the same time can.

Weiterhin können bei diesem Verfahren durch Zugabe von Eisensalzen zur Frischschlammentwässerung Sulfide gebunden werden, womit gleichfalls das dadurch bedingte Geruchsproblem gelöst ist und der Faulprozeß ohne Störung ablaufen kann.Furthermore, in this process, by adding iron salts Sulphides are bound for fresh sludge dewatering, which also means that related odor problem is solved and the putrefaction process can proceed without disturbance.

Das Vefahren gestattet es, sich in jeder Beziehung an die örtlichen Verhältnisse einer Kläranlage anzupassen und entweder eine Verbrennung oder eine Trocknung des Faulschlammes anzuschließen.The procedure allows one to adhere to the local in every respect To adapt the conditions of a sewage treatment plant and either an incineration or a To connect the drying of the digested sludge.

Dabei erspart man die hohen zusätzlichen Kosten für den Energiebedarf einer Trocknungsanlage oder die Zugabe von Brennstoff, weil die wesentlich größere Gasmenge dafür zur Verfügung steht.This saves the high additional costs for energy consumption a drying system or the addition of fuel, because the much larger Amount of gas is available for this.

Bei kleineren Anlagen, bei denen wegen der unteren Beistungsgrenze der Entwässerungseinrichtungen, beispielsweise bei Zentrifugen, nur halbechichtig gearbeitet wird, kann mit der gleichen Entwässerungs, einrichtung auch die Frischschlammentwässerung in der anderen Schichthälfte durchgeführt werden.For smaller systems, because of the lower employee benefit limit of the dewatering equipment, for example in centrifuges, only half-sealed the same drainage device can also be used for fresh sludge drainage be carried out in the other half of the shift.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß die bei der Entwässerung abgetrennten Wässer beim Mischen mit häuslichem Abwasser in der mechanischen Vorreinigung einen Teil der flockbaren organischen Substanz und der Feststoffe der häuslichen Abwässer mit ausflocken, so daß dadurch die biologische Reinigungsstufe weniger belastet wird. Diese Auswirkung wird um so größer je mehr durch eine nachfolgende Nitrifikation der Stickstoffausstoß der Kläranlage und durch Abbau organischer Stoffe infolge Denitrifikation in der Vorklärung die Belastung der Belebtschlammstufe herabgesetzt werden.Another advantage of the method is that the Drainage of separated water when mixing with domestic sewage in the mechanical Pre-cleaning some of the flocculant organic matter and the solids of the domestic sewage with flocculation, so that thereby the biological purification stage is less burdened. This effect is all the greater, the more it is caused by a subsequent one Nitrification of nitrogen emissions from the sewage treatment plant and through the breakdown of organic substances due to denitrification in the primary treatment, the load on the activated sludge stage is reduced will.

In Abbildung 1 ist das Fließschema einer Anlage zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise schematisch dargestellt.In Figure 1 is the flow diagram of a plant for the execution of the The method according to the invention is shown schematically, for example.

Die Anlage setzt sich zusammen aus der Abwasseraufbereitungsanlage 1, der Vorentwässerungsstufe für Frischrohlaim 3, der Faulanlage 6, der Nachentwässerungsstufe 8, dem Gasometer 10 und der Nitrifikationsanlage 14.The system consists of the wastewater treatment system 1, the pre-dewatering stage for fresh raw material 3, the digester 6, the post-dewatering stage 8, the gasometer 10 and the nitrification system 14.

Die Anlage wird wie folgt betrieben: Der in der Abwasseraufbereitungsanlage 1 anfallende Frischschlamm, bestehend aus Vorklärschlamm und Belebtschlamm, wird über Leitung 2 in die Vorentwässerungsstufe 3 abgeführt. Aus dieser Vorentwässerungsstufe 3 wird eine etwa 25 sige Suspension über leitung 5 der Faulanlage 6 zugeführt. Das bei der Vorentwässerung erhaltene Klarwasser, welches gewisse Anteile an Feststoff enthalten kann, wird über Leitung 4 direkt in die Vorklärung der Kläranlage zurückgeführt.The plant is operated as follows: The one in the wastewater treatment plant 1 resulting fresh sludge, consisting of primary sewage sludge and activated sludge Discharged via line 2 into the pre-dewatering stage 3. From this pre-drainage stage 3, an approximately 25 sige suspension is fed to the digester 6 via line 5. That Clear water obtained in the pre-drainage, which has certain proportions of solids can contain, is returned via line 4 directly to the primary treatment of the sewage treatment plant.

Der in der Faulanlage 6 beim Faulen anfallende Faulschlamm wird über Leitung 7 der Nachentwässerungsstufe 8 zugeführt. Bei der #achentwässerung ist es möglich, das beim Baulen anfallende Faulgas, welches über Leitung 9 zum Gasometer 10 gelangt, über Leitung 11 zu entnehmen und zu verwerten. Als Endprodukt fällt bei der Nachentwässerung ein Dickstoff an, der über leitung 12 zur Halde oder zur Lagerung oder zur Abfuhr verwendet werden kann. Außerdem fällt bei der Faulschlammentwässerung über Leitung 13 ein MBtstofffreies bis schwach feststoffhaltiges Filtrat oder Zenit an, welches der Nitrifikationsanlage 14 zur Nitrifikation zugeführt wird. Die für die Nitrifikation erforderliche Gebläseluft wird aus der Vorentwässerungsstufe über Leitung 16 entnommen. Das nach der Nitrifikation erhaltsne einwandfreie geklärte Zentrat oder Filtrat wird über Leitung 15 der Kläranlage zurückgeführt.The digested sludge obtained in the digestion plant 6 is over Line 7 is fed to the post-dewatering stage 8. In the case of the drainage it is possible, the fermentation gas accumulating during construction, which via line 9 to the gasometer 10 reaches to be removed via line 11 and recycled. As the end product falls in the dewatering a thick matter, the line 12 to the dump or to Can be used for storage or for removal. In addition, falls from digested sludge dewatering Via line 13 a fuel-free to slightly solids-containing filtrate or zenith which is fed to the nitrification plant 14 for nitrification. The for The fan air required for nitrification is transferred from the pre-dewatering stage Line 16 removed. The perfectly clarified one obtained after nitrification The centrate or filtrate is returned to the sewage treatment plant via line 15.

Für den Fall, daß eine getrennte Entwässerung von Vorkläraschlamm und Belebtschlamm durchgeführt worden soll, werden diese Schläiio getrennt aus den entsprechenden Änfallstellen der Vorontwäsiorungsstufe zugeführt.In the event that a separate drainage of primary clarification sludge and activated sludge should be carried out, these Schläiio are separated from the corresponding Änfallstellen the Vorontwäsiorungsstufe supplied.

In Abbildung 2 ist die Faulanlage 6 der Abbildung 1, beispi.lswois.In Figure 2 is the digester 6 of Figure 1, beispi.lswois.

und schematisch im Vertikalschnitt dargestellt.and shown schematically in vertical section.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus dem Behälter 1, dessen Verhältnis von Höhe zu Durchmesser stete kleiner als 1 ist, der Räumvorrichtung 2 und der Rühreinrichtung 3. Die Rühreinrichtung wird von mehreren Gitterstäben gebildet. Der vorentwässerte Schlamm (Dickstoff) wird mittels einer Pumpe über Leitung 4 in den Behälter 1 der Vorrichtung gepumpt, durch Rühren mit der Rühreinrichtung 3 wird für eine stete Erneuerung der Oberfläche und für ein besseres Ableiten der entstehenden Faulgase an den Gitterstäben der Rühreinrichtung 3 gesorgt. Die Faulgase sammeln sich im Gasraum 11, entweichen über Leitung 5 und werden einem Gasometer oder einer weiteren Verwendung zugeführt. Der ausgefaulte Schlamm wird am Boden des Behälters mit der Räumeinrichtung 2 nach der Mitte transportiert und über Leitung 6 mit einer Pumpe entnommen. Für den gasdichten Abschluß des Behälters sind an der Durchführung der Antriebswelle 7 und am Beckenrand die Wassertassen 8+9 angebracht. Die Rühr- und Räumeinrichtung wird mit der Antriebseinrichtung 10 angetrieben. Sie ist auf einer feststehenden Brücke 11 angeordnet. Die Lagerung der Antriebswelle erfolgt in einem unteren Lager 12 und einem oberen Lager 13.The device according to the invention consists of the container 1, whose The ratio of height to diameter is always less than 1, the clearing device 2 and the agitator 3. The agitator is made up of several bars educated. The pre-drained sludge (thick matter) is pumped over a pipe 4 is pumped into the container 1 of the device by stirring with the stirring device 3 is for a constant renewal of the surface and for a better drainage of the resulting fermentation gases on the bars of the agitator 3 is taken care of. The digester gases collect in the gas space 11, escape via line 5 and become a gasometer or fed to another use. The digested sludge will be on the bottom of the container with the clearing device 2 transported to the middle and via line 6 taken with a pump. For the gas-tight seal of the container are on the Passage of the drive shaft 7 and the water cups 8 + 9 attached to the edge of the pool. The stirring and clearing device is driven by the drive device 10. she is arranged on a fixed bridge 11. The bearing of the drive shaft takes place in a lower bearing 12 and an upper bearing 13.

Claims

Patent claims

1 . Process for the treatment of sewage sludge with a high content of organic substances through pre-drainage, Paulen and post-drainage, thereby characterized in that the sludge obtained in a sewage treatment plant together or separately pre-drained by known mechanical devices, the resulting pre-dewatered sludge is digested in such a way that there is no more putrefactive water when it rots is deposited and that the digested sludge obtained is then known per se Facilities is re-drained.

2. The method according to claim 1, characterized in that you mean Solid concentration of the pre-dewatered sludge greater than 15%, e.g. 25%, is.

3. The method according to claims 1 to 2, characterized in that that the water that occurs during subsequent drainage is nitrified.

4. The method according to claim 3, characterized in that the for Nitrification required air from the room for the pre-drainage of the fresh sludge is removed.

5. Process according to claims 1 to 4, characterized in that that lime is added to the sludge during pre-drainage.

6. Device for performing the method according to the claims 1 to 5, characterized in that the digester with a stirring and clearing device equipped and the ratio of height to diameter is less than 1.