DE2137453C3

DE2137453C3 - Verfahren und Vorrichtungen zur Aufbereitung von Abwasserschlamm

Info

Publication number: DE2137453C3
Application number: DE2137453A
Authority: DE
Inventors: Bodo Dr.-Ing. 1000 Berlin Koglin
Original assignee: VEREINIGTE KESSELWERKE AG 4000 DUESSELDORF
Current assignee: VEREINIGTE KESSELWERKE AG 4000 DUESSELDORF
Priority date: 1971-07-27
Filing date: 1971-07-27
Publication date: 1980-07-03
Also published as: DE2137453A1; DE2137453B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Abwasserschlamm zur Entwässerung, bei dem der Abwasserschlamm einer kontinuierlichen thermischen Konditionierung unter erhöhtem Druck unterworfen wird und der noch heiße, bereits konditionierte Schlamm zur Vorwärmung des noch nicht konditionierten Schlammes verwendet wird. Ferner befaßt sich die Erfindung mit Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist durch die Zeitschrift »Kommunalwirtschaft«. I960, Heft 9, Seiten 374 bis 378 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird die Sehlamm-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.

|e nach Temperatur und Druck wird ein Teil des Inertgases im Schi .-.mmwasser 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 Reaktorgefaß entfernt wird. Dabei bestehl jedoch die Gefahr, daß nach der Entspannung des konditionieren Schlammes bei seiner weiteren Behandlung Schwierigkeiten durch Ausgasung cnistehen. Es wird daher in der Regel vorgezogen, das Inertgas schon aus dem RcaktnrgcfaU zu entfernen. Auch der Druck in der Anlage kann dadurch niedriger gehallen werden. Nachteilig wirkl sich jedoch ans. daß das Inertgas entsprechend den Temperatur- und Druckverhällnissen mit Wasserdampf vermisch! isl. Daher ist die im Abgas enthaltene Wärmemenge beträchtlich. Bei der bisherigen Verfahiensweise ging diese Wärme verloren.

Zusätzlich mußte sogar noch Kühlwasser bereitgestellt werden, um den Wasserdampf niederzuschlagen: denn das sehr ill" I riechende Inertgas muß. bevor es in die Atmosphäre entlassen werden kann, desodoriert werden, was im allgemeinen dadurch geschieht, dali man es durch die Feuerung leite) die den zur thermischen Konditionierung benötigten Dampf erzeugt.

Der F'Tfindung liegl daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten An anzugeben, bei dem sich die im Abgas enthaltene Wärmemenge nutzbar machen laßt und bei dem weiterhin zugleich der Wasserdampfgchalt des Abgases soweii verringerbar ist. daß es einem Brenner zur Desodorierung zugeführt werden kann, ohne daß der F msalz von Kühlwasser notwendig wäre.

Gemäß der Erfindung wird diese 'Nufgabe dadurch gelöst, daß das bei der thermischen Kontitionierung anfallende Abgas durch noch nicht konditionieren Schlamm geleitet und gekühlt wird. Hierdurch läßt sich die im Abgas enthaltene Wärmemenge nutzbar machen, Zugleich ist es möglich, dem Abgas den Wasscrdampfgehalt weitgehend zu entziehen und das Abgas dann direkt einem Brenner zum Desodorieren zuzuführen.

Die Kühlung des Abgases erfolgt vorzugsweise in direktem Wärmeaustausch mit dem Schlamm. Eine

Möglichkeit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dsß 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 f^r:!iren.

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.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 mit einem Vorratsbehälter für den rohen Schlamm, mit einer Pumpe, die den Schlamm auf erhöhten Druck bringt, mit einem Wärmeaustauscher zur Vorwärmung des noch nicht konditionieren Schlammes durch den noch heißen, bereits ko;xlitionierten Schlamm, und mit einem Reaktorgefäß is! dadurch gekennzeichnet, daß /ur Oberführung des Abgases aus dem Reaktorgefäß eine von dem Reaktorgefäß ausgehende, mit einem Ventil /ur Entspannung des Abgases versehene Leitung in den Vorratsbehälter für den Schlamm mündet.

Eine Vorrichtung /ur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 mit einem Vorratsbehälter für den rohen Schlamm, mit einer Pumpe, die den Schlamm auf erhöhten Druck bringt mit einem Wärmeaustauscher /ur Vorwärmung des noch nicht konditionierten Schlammes durch den noch heißen, bereits konditioniert ten Schlamm, und mit einem Reaktorgefäß ist dadurch gekennzeichnet, daß /wischen dem Wärmeauslauscher und dem Reaklorgcfäß ein Behälter eingeschaltet ist. der in seinem oberen Bereich Kaskadenbleche /ur Fein/crteilung des ankommenden Schlammes und in seinem untc. en Bereich eine Zuführung für das aus dem Reaktorgefäß kommende Abgas aufweist.

E'ine bevorzugte Ausführungsform diese let/tcrcn Vorrichtung besteht darin, daß der Behälter auf das ReaktorgefäD aufgescl/i ist und sein Innenraum mit dem Innenraum des Reaktorgefäßes direkt in Verbindungsicht.

Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung mündet hierbei auch eine Zuleitung für Dampf in den unteren Bereich des Behälters.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 7 bis 9 ist noch im Anspruch IO aufgeführt.

Zur Erläuterung der Erfindung dient die Zeichnung.

Die I' ι g. 1 bis 4 /eigen verschiedene Ausführungsbcispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Gemäß Fig. I wird der aus einem Vorratsbehälter 1 ankommende Schlamm zunächst mit einer Pumpe 2 auf den erforderlichen erhöhten Druck gebracht. Von der Pumpe 2 gelangt der Schlamm /u einem Wärmelauscher 3. Hier wird er durch den über eine Leitung 16 aus einem Reaklorgcfäß 6 zurückkommenden Schlamm vorgewärmt. Der vorgewärmte Schlamm wird durch eine Leitung 11 einer Mischvorrichtung 13 zugeführt. Dort wird er mil Dampf aus einer Leitung 5 vermischt und so auf die Rca!;lorgcf?^R Temperatur gebracht. Der kondilionierlc Schlamm wird unten über die Leitung 16 aus dem Reaktorgefäß At entnommen, im Wärmetau

scher 3 abgekühlt, in einem Ventil 8 entspannt und steht nun zur weiteren Behandlung zur Verfugung.

Das im Reaktorgefäß entstehende Abgas wird mit Hilfe einer Leitung 9 aus dem Reaktorgefäß 6 entnommen, in einem Ventil 7 entspannt und am Boden in den geschlossenen Vorratsbehälter 1 eingeleitet, wo es den Schlamm erwärmt und gleichzeitig eine Rührwirkung ausübt. Über eine Leitung 12 wird es der weiteren Behandlung zugeführt, beispielsweise der Desodorierung in der Feuerung des Dampferzeugers.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel gelangt der Schlamm zunächst ebenfalls von dem Vorratsbehälter 1 über die Pumpe 2 zu dem Wärmeaustauscher 3. Anschließend wird über vorgewärmte und bereits unter Anlagendruck stehende Schlamm über eine Leitung 77 von oben einem Behälter 4 zugeführt, der höher angeordnet ist als das Reaktorgefäß 6. Über in dem Behäl'er 4 angeordnete Kaskadenbleche 26 fließt der Schlamm in dünner Schicht nach unten. Dabei kommt er in innige Berührung mit dem Abgas aus der· Reaktorgefäß 6, welches über eine Leitung !0 dem Bi-'vilter 4 von unten zugeführt wird. Der Schlamm fließt anschließend über eine Leitung 18 /u der Mischvorrichtung 13. wo er mit Dampf aus der Leitung 5 vermischt wird. Anschließend gelangt es über eine 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 eine oben angeordnete Leitung 19.

Anstelle der Kaskadenbleche 26 können im oberen Bereich des Behälters 4 auch Sprühdosen oder rotierende Teller angeordnet sein, mit denen der Schlamm in feine Tröpfchen /erteilt wird. Die Teilchen treten dann im Fallen mit den entgegenströmenden Abgasen in Wärmeaustausch.

Bevorzugt wird gemäß der Erfindung jedenfalls ein direkter Wärmeaustausch in dem Behälter 4. bei dem der Schlamm ohne Zwischenschaltung von wärmeübertragenden Wänden in fein /erteilter Form mit dem Abgas in innige Berührung kommt.

Pie Vorrichtung gemäß Fig. i ist gewissermaßen eine Kombination der in F i g. I und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele. Sie ist gegenüber der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung in der Weise erweitert, daß die Leitung 19 zu dem Entspannungsventil 7 führt und daß von dem F'ntspannungventil 7 die Leitung 9 zu dem Vorratsbehälter 1 zurückgeführt wird. Auf diese Weise erreicht man also eine Kühlung in /wci 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 F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Behälter 4a auf das Reaktorgefäß 6,/ aufgesetzt. Der Innenraum des Reaktorgefäßes geht t'irekt in den Innenraum des Behälters 4a über. Es entfällt also die bei der Vorrichtung gemäß Fig. 3 erforderliche Leitung 10. Weiterhin entfällt die Mischvorrichtung 13 mit den entsprechenden L ilungen 14 und 18.

Der für die endgültige Erwärmung des Schlammes auf die Reaktorgefäß-Temperatur erforderliche Dampf wird nämlich über eine Leitung 5a direkt dem unteren Bereich des Behälters 4a zugeführt und strömt, zusammen mit dem Abgas, dem in dünnem Schleier über die Kaskadenbleclie 26 herabrieselnden Schlamm entgegen.

Die Ableitung des Abgases aus dem Behälter 4a

er folgt entsprechend F ig. 3.

Anhand des bevorzugten Ausführungsbcispielcs gemäß Fig.4 läßl sich ein Hauptvorteil der Erfindung am besten zahlenmäßig erläutern.

Die Reaktortempcfatur betrage beispielsweise 200⁰C, der Reaktordruck 18 ata. Setzt man ideale Verhältnisse voraus, so entspricht der Partialdruck des Wasserdampfes über dem Flüssigkeitsspiegel in dem Reaktorgefäß 6n dem Sattigungsdampfdruck bei 200⁶C, d.h. 15,9 ata. Dementsprechend liegt der Partialdruck des Inertgases bei 2,1 ata. Die Rechnung ergibt, daß das Gasgemisch über dem Flüssigkeitsspiegel etwa 25Gcw.-°/o Inertgas und 75 Gew.-% Wasserdampf enthält. Dieses Gasgemisch strömt nun dem hcruntcrriesclnden Schlamm entgegen, wobei es sich abkühlt und außerdem der Wasserdampf entsprechend der jeweiligen Temperatur kondensiert.

Am oberen Ende des Behälters 4;; ist die Temperatur durch die Temperatur des aus dem Wärmetauscher 3 kommenden vorgewärmten Schlammes gegeben. Sie

■> liegt beispielsweise bei 160°G Bei dieser Temperatur ist der Dampfdruck des Wassers noch 6,3 ata. Daraus folgt bei einem Gesamtdruck von 18 ata ein Partialdruck des Inerlgascs von 1 i.7 ata. Dementsprechend enthält das irt die Leitung 19 eintretende Abgas noch knapp 20Gcw.-% Wasserdampf und über 80Gcw.-% IncrtgaSf d. h. alsOj daß dem Abgas der Wasscrdampfgchalt weitgehend entzogen ist.

Weitere Vorteile bestehen in der Nutzbarmachung der in dein Abgas criihaiichcri Wärme Und in der in dem Vorratsbehälter I eraeilen RührwirkUllg.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufbereitung von Abwasserschlamm zur Entwässerung, bei dem der Abwasserschlamm einer kontinuierlichen thermischen Konditionierung unter erhöhtem Druck in einem Reaktorgefäß unterworfen wird und der noch heiße, bereits konditionierte Schlamm zur Vorwärmung des noch nicht konditionierten Schlammes verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der thermischen Kontitionierung in dem Reaktorgefäß anfallende Abgas durch noch nicht konditionierten Schlamm geleitet und gekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas nach Entspannung im ü wesentlichen drucklos mit nicht vorgewärmtem Schlamm in innige Berührung gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas ohne wesentliche Entspannung mit bereits vorgewärmtem und unter Druck itehendern Schlamm in innige Berührung gebracht »,•in!.

4. Verfahren nach Anspruch j. dadurch gekennzeichnet, daß Abgas und Schlamm im Gegenstrom zueinander geführt werden.

5 Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas zunächst ohne wesentliche Entspannung mit bereits vorgewärmtem und unter Druck stehendem Schlamm und anschließend nach Enispannung im wesentlichen drucklos mit nichl vorgewärmtem Schlamm in innige Berührung gebracht wire¹

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2. mit einem vorratsbehälter für den rohen Schlamm, mit einer Pumpe, die den Schlamm Ji auf erhöhten Druck bringt mi: hinein Warnieaiisiau· scncr zur Vorwärmung des noch nicht kondiiionier len Schlammes durch den noch heißen, bereits konditionieren Schlamm, und mit einem Rcaktorge fäß. dadurch gekennzeichnet. d;iß zur überführung ties Abgases aus dem Reaktorgefäß (6) cmc von dem Reaktorgefäß (6) ausgehende, mn einem Vcniil (7) rur Entspannung des Abgases versehene Leitung <n den Vorratsbehäller(l) für den Schlamm mündet.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens f. nach Anspruch 5. mil einem Vorratsbehälter für den rohen Schlamm, mit einer Pumpe, die den Schlamm auf erhöhlen Druck bringt, mit einem Wärmeaustauscher zur Vorwärmung des noch nicht konditionier len Schlammes durch den noch heißen, bereits w konditionierten Schlamm, und mit einem Reaktorgefäß, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Wärmeaustauscher (3) und dem Reaktorgefäß (f>, ba) tin Behälter (4, 4 a) eingeschaltet ist. der in seinem oberen Bereich Kaskadenblechc (26) zur F'ein/crtei- ss lung des ankommenden Schlammes und in seinem unteren Bereich eine Zuführung für das aus dem Reaktorgefäß (6,6;)/"kommende Abgas aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7. dadurch gekennleichnel.daßder Behälter (4a;auf das Reaktorgefäß (pa) aufgesetzt ist und sein Innenraum mit dem innenraum des Reaktorgefäßes (Ba) direkt in Verbindung steht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (5a) für Dampf in den unteren Bereich des Behälters (4a)mündet.

IG. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur überführung des Abgases aus dem Behälter (4, 4a) eine von dem Behälter (4, Ag) ausgehende, mit einem Ventil (7) zur Entspannung des Abgases versehene Leitung in den Vorratsbehälter (1) fürden Schlamm mundet.