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Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Abwasserschlamm Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Abwasserschlamm zur Entwässerung,
wobei der Abwasserschlamm einer kontinuierlichen, thermischen Konditionierung unter#erhöhtem
Druck unterworfen wird.
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Ferner befaßt sich die Erfindung mit Vorrichtungen zur Durchführung
dieses Verfahrens.
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Bei bekannten Verfahren wird die Schlamm-Konditionierung in einem
Reaktorgefäß durchgeführt. Dabei fällt ein Abgas an, das aus einem überwiegend Kohlendioxid
enthaltenden Inertgas, welches aus organischen Schlammbestandteilen entsteht, und
aus Wasserdampf zusammengesetzt ist.
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Je nach Temperatur und Druck wird ein Teil des Inertgases im Schlammwasser
gelöst. Bei sehr hohem Druck in der Anlage kann praktisch das gesamte Inertgas in
Lösung bleiben, so daß es mit dem behandelten Schlamm aus dem Reaktorgefäß entfernt
wird, Dabei besteht jedoch die Gefahr, daß nach der Entspannung des konditionierten
Schlammes bei seiner weiteren Behandlung Schwierigkeiten durch Ausgasung entstehen.
Es wird daher in der Regel vorgezogen, das Inertgas schon aus dem Reaktorgefäß zu
entfernen, Auch der Druck in der Anlage kann dadurch niedriger gehalten werden.
Nachteilig wirkt sich jedoch aus, daß das Inertgas entsprechend den Temperatur-
und Druckverhältnissen mit Wasserdampf vermischt ist. Daher ist die im Abgas enthaltene
Wärmemenge beträchtlich. Bei der bisherigen Verfahrensweise ging diese Wärme verloren.
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Zusätzlich mußte sogar noch Kühlwasser bereitgestellt werden, um den
Wasserdampf niederzuschlagen; denn das sehr übel riechende Inertgas muß, bevor es
in die Atmosphäre entlassen werden kern, desodoriert werden, was im allgemeinen
dadurch geschieht, daß man es durch die Feuerung leitet, die den zur thermischen
Konditionierung benötigten Dampf erzeugt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben,
bei dem sich die im Abgas enthaltene Wärmemenge nutzbar machen läßt und bei dem
weiterhin der Einsatz von Kühlwasser überflüssig ist. Ferner besteht die Aufgabe
der Erfindung darin, Vorrichtungen anzugeben, mit denen sich ein derartiges Verfahren
durchführen läßt0 Gemäß der Erfindung wird das bei der thermischen Konditionierung
anfallende Abgas durch noch nicht kondia tionierten Schlamm gekühlt, Die Kühlung
des Abgases erfolgt vorzugsweise in direktem Wärmeaustausch mit dem Schlamm0 Eine
Möglichkeit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß
das Abgas nach Entspannung im wesentlichen drucklos mit nicht vorgewärmtem Schlamm
in innige Berührung gebracht wird. Es ist aber auch möglich, das Abgas ohne wesentliche
Entspannung mit bereits vorgewärmtem und unter Druck stehendem Schlamm in innige
Berührung zu bringen. Dabei ist es besonders vorteilhaft, Abgas und Schlamm im Gegenstrom
zueinander zu führen, Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist vorgesehen, das Abgas zunächst ohne wesentliche Entspannung mit bereits
vorgewärmtem und unter Druck stehendem Schlamm und anschließend, nach Entspannung,
im wesentlichen drucklos mit nicht vorgewärmtem Schlamm in innige BerÜhrung zu bringen.
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Bekannte Vorrichtungen zur Schlammkonditionierung bestehen im wesentlichen
aus einer Pumpen ggf.
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einem Wärmeaustauscher, sowie einem Reaktorgefäß.
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Die Pumpe bringt den ankommenden Schlamm auf den im Reaktorgefäß herrschenden
erhöhten Druck In dem Wärmeaustauscher wird der Schlamm durch den bereits aus dem
Reaktorgefäß kommenden noch heißen Schlamm vorgewärmt.
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Gemäß einem Äusführungsbeispiel der Erfindung mündet bei einer solchen
Anlage eine von dem Reaktorgefäß ausgehende, mit Mitteln zur Entspannung des Abgases
versehene Leitung in einen Vorratsbehälter für den Schlamm.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zwischen dem
Wärmetauscher und dem Reaktorgefäß ein Behälter eingeschaltet, der in seinem oberen
Bereich Mittel zur Feinzerteilung des ankommenden Schlammes und in seinem unteren
Bereich eine Zuführung für das aus dem Reaktorgefäß kommende Abgas aufweist.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der
Behalter auf das Reaktorgefäß aufgesetzt ist und sein Innenraum mit dem Innenraum
des Reaktors gefäßes direkt in Verbindung steht Gemäß einem weiteren Vorschlag der
Erfindung mündet auch eine Zuleitung für Dampf in den unteren Bereich des Behälters.
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Zur Erläuterung der Erfindung dient die Zeichnung.
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Die Figuren 1 - 4 zeigen verschiedene Ausführungs beispiele der erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
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Gemäß Figur 1 wird der aus dem Vorratsbehälter 1 ankommende Schlamm
zunächst mit der Pumpe 2 auf den erforderlichen erhöhten Druck gebracht, Von der
Pumpe 2 gelangt der Schlamm zu dem Wärmetauscher 3.
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Hier wird er durch den über die Leitung 16 aus dem Reaktorgefäß 6
zurückkommenden Schlamm vorgewärmt.
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Der vorgewärmte Schlamm wird durch die Leitung 11 einer Mischvorrichtung
13 zugeführt0 Dort wird er mit Dampf aus der Leitung 5 vermischt und so auf die
Reaktorgefäß-Temperatur gebracht. Der konditionierte Schlamm wir unten über die
Leitung 16 aus dem Reaktorgefäß 6 entnommen, im Wärmetauscher 3 abgekühlt, im Ventil
8 entspannt und steht nun zur weiteren Behandlung zur Verfügung, Das im Reaktorgefäß
entstehende Abgas wird mit Hilfe der Leitung 9 aus dem Reaktorgefäß 6 entnommen,
im Ventil 7 entspannt und am Boden in den geschlossenen Vorratsbehälter 1 eingeleitet,
wo es den Schlamm erwärmt und gleichzeitig eine Rührwirkung ausübt, Über die Leitung
12 wird es der weiteren Behandlung zugeführt, beispielsweise der Desodorierung in
der Feuerung des Dampferzeugers, Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
gelangt der Schlamm zunächst ebenfalls von dem Vorratsbehälter 1 über die Pumpe
2 zu dem Wärmeaustauscher 3. Anschließend wird der vorgewärmte und bereits unter
Anlagendruck stehende Schlamm über die Leitung 17 von oben dem Behälter 4 zugeführt,
der höher angeordnet ist als das Reaktorgefäß 60 ueber die in dem Behälter 4 angeordneten
Kaskadenbleche 26 fließt der Schlamm in dünner Schicht nach unten, Dabei kommt er
in innige Berührung mit dem Abgas aus dem Reaktorgefäß 6, welches über die Leitung
10 dem Behälter 4 von unten zugeführt wird. Der Schlamm fließt anschließend über
die Leitung 18 zu der Mischvorrichtung 13, wo er mit Dampf aus der Leitung 5 vermischt
wird. Anschließend gelangt er über die Leitung 14 in das Reaktorgefäß 6 und verläßt
dieses über die Leitung 16. Das Abgas wird in dem Behälter 4 durch den entgegenströmenden
Schlamm gekühlt und verläßt den Behälter 4 durch die oben angeordnete Leitung 19.
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Anstelle der Kaskadenbleche 26 können im oberen Bereich des Behälters
4 auch Sprühdose oder rotierende Teller angeordnet sein, mit denen der Schlamm in
feine Tröpfchen zerteilt wird. Die Teilchen treten dann im Fallen mit den entgegenströmenden
Abgasen in Wärmeaustausch0 Bevorzugt wird gemäß der Erfindung jedenfalls ein direkter
Wärmeaustausch in dem Behälter 4, bei dem der Schlamm ohne Zwischenschaltung von
wärmeübertragenden Wänden in fein zerteilter Form mit dem Abgas in innige Berührung
kommt, Die Vorrichtung gemäß Figur 3 ist gewissermaßen eine Kombination der in Figur
1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele. Sie ist gegenüber der in Figur 2 gezeigten
Vorrichtung in der Weise erweitert, daß die Leitung 19 zu einem Entspannungsventil
7 führt und daß von dem Entspannungsventil 7 die Leitung 9 zu dem Vorratsbehält
er 1 zurückgeführt wird. Auf diese Weise erreicht man also eine Kühlung in zwei
Stufen. Zunächst wird das Abgas in dem Behälter 4 auf eine mittlere Temperatur heruntergekühlt.
Sodann wird es in dem Vorratsbehälter 1 auf Umgebungstemperatur abgekühlt, Bei dem
in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Behälter 4a auf das Reaktorgefäß
6a aufgesetzt.
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Der Innenraum des Reaktorgefäßes geht direkt in den Innenraum des
Behälters 4a über. Es entfällt also die bei der Vorrichtung gemäß Figur 3 erforderliche
Leitung 10.
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Weiterhin entfällt die Mischvorrichtung 13 mit den entsprechenden
Leitungen 14 und 18.
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Der für die endgültige Erwärmung des Schlammes auf die Reaktorgefäß-Temperatur
erforderliche Dampf wird nämlich über die Leitung 5a direkt dem unteren Bereich
des Behälters 4a zugeführt und strömt, zusammen mit dem Abgas, dem in dünnem Schleier
über die Kaskadenbleche 26 herabrieselnden Schlamm entgegen.
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Die Ableitung des Abgases aus dem Behälter 4a erfolgt entsprechend
Figur 3.
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Anhand des bevorzugten Ausführungsbeispieles gemäß Figur 4 läßt sich
ein Hauptvorteil der Erfindung am besten zahlenmäßig erläutern.
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Die Reaktortemperatur betrage beispielsweise 20000, der Reaktordruck
18 ata. Setzt man ideale Verhältnisse voraus, so entspricht der Partialdruck des
Wasserdampfes über dem Flüssigkeitsspiegel in dem Reaktorgefäß 6a dem Sättigungsdampfdruck
bei 200po d oh 15 S 9 ata. Dementsprechend liegt der Partialdruck des Inertgases
bei 2,1 ata. Die Rechnung ergibt, daß das Gasgemisch über dem Flüssigkeits spiegel
etwa 25 Gew.- Inertgas und 75 Gew.-% Wasserdampf enthält. Dieses Gasgemisch strömt
nun dem herunterrieselnden Schlamm entgegen, wobei es sich abkühlt und außerdem
der Wasserdampf entsprechend der jeweiligen Temperatur kondensiert.
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Am oberen Ende des Behälters 4a ist die Temperatur durch die Temperatur
des aus dem Wärmetauscher 3 kommenden vorgewärmten Schlammes gegeben. Sie liegt
beispielsweise bei 160ovo Bei dieser Temperatur ist der Dampfdruck des Wassers noch
6,3 ata. Daraus folgt bei einem Gesamtdruck von 18 ata ein Partialdruck des Inertgases
von 11,7 ata. Dementsprechend enthält das in die Leitung 19 eintretende Abgas noch
knapp 20 Gew.-# Wasserdampf und über 80 Gew.-# Inertgas, d.h.
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also, daß dem Abgas der Wasserdampfgehalt weitgehend entzogen ist.
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Weitere Vorteile bestehen in der Nutzbarmachung der in dem Abgas enthaltenen
Wärme und in der in dem Vorratsbehälter 1 erzielten Rührwirkung.
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- Patentansprüche -