DE2239733A1

DE2239733A1 - Verfahren zur konditionierung von klaerschlamm

Info

Publication number: DE2239733A1
Application number: DE2239733A
Authority: DE
Inventors: Walter Lind; Hans Mueller
Original assignee: Wibau GmbH
Current assignee: Wibau GmbH
Priority date: 1972-08-12
Filing date: 1972-08-12
Publication date: 1974-03-07
Also published as: FR2195603A1; FR2195603B1; CH549533A; NL7304173A; GB1444983A; SE7308208L

Description

PAUL MUNDERICII PATENT! NGENIEUR

■ --Α

ROTHENBERGEN

FRANKFURTER STRASOK ΘΛ TELEFON OCOS1/37O3

KREISSPARKASSE GELNHAUSEN KTO. 2B6B

DEN 0 m O · ; lL

-1/106. '7Γ

('./Qntde-at'ociie Industrie- 'und 3tra.: entauraG.aciiinoT:-Gece?LlGChcixt r;it ccscliri'.r-Izter Ii;.rtun_t0

G4^.1- Iüotl:oi:uor,-;cn tr. 84

" Ve rf r. Irr en nur I-Ionditionierim- von I-Ilärsciilamri"

4098 10/05 39

BAD ORIGINAL

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konditionierung von Klärschlai.LTi.

Die aus den Anfall von Hull und Klärschlamm resultier cr.ee? Probleme treten heute moist in Kombination auf. 3s ßir.cl zwar Verfahren bekannt, bei denen durch die Sortierung von Siedlungsabfällen bzw, I-Iüll ein sehr großer Anteil dieser anfallenden 3tcffe eir.er wirtschaftlichen '».'iederverv/ertung zugeführt v/erden können, wobei nicht zuletzt die organischen Substanzen durch entsprechende Aufbereitung su 3odenverbe3serern,eine sinnvoller. ITutsung durch die landwirtschaft erfahren.

Andere Anteile wie Hetalle, Kunststoffe uow. finden sortiert nach einer ganzen oder teilweioen Aufbereitung ebenfalls interessierte Abnehmer.

Sine zusätzliche Variante dieoes Verfahrens sieht die Zusannenfiihrung der organise·.en Ilüllanteile nit Illärschlaian als Bindemittel vor. Die aus dieser. Kischgut hergestellten Briketts, bei denen der Klärschlamm zunächst die Rolle de3 Bindemittels übernimmt, haben sich nach Ablauf eines biologischen Heifungsprozessea als v/ert· volle Düngemittel, insbesondere in Hopfenanbaujrjebieten, erwiesen.

Voraussetzung für die Ausübung dieser zv/ar voneinander abweichenden, jedoch in ihrer Zielsetzung ähnlichen Verfahren, ist das Vorhandensein von Arbeitskräften für die vorwiegend manuell auszuführende Sortierung, sowie eine transportkostenanae Absatzmöglichkeit für die Bodenverbesserer in landwirtschaftliche Umgebung bzw, unmittelbares Hinterland.

Sind diese beiden Paktoren nicht oder nicht ausreichend gegeben, so kann nan den Gedanken, oiedlungsabfälle und Klärschiann einer, sinnvollen Verwertung zuzuführen, niciit

409810/0539

_iW BAD OR(GiNAL

realisieren, sondern nuß sich nit der Tatsache abfinden, diese so kostenarr. als möglich einer endgültigen Beseitigung zuführen zu nüssen.

Gofern die örtlichen Voraussetztingen für eine räumliche Susaimenfuisaung von Mülldeponie und Kläranlage gegeben ist, empfiehlt sich die gemeinsame Verbrennung von Hüll und Klärschlamm, wobei der Küll im Hinblick auf den stets 'wachsenden Anteil an Kunststoffverpackungsmaterial eine v/e3entIiehe Energiequelle .in Rahmen dieser Verbrennung οοin kann.

Dieses Verfahren ist jedoch, unter Berücksichtigung der ' Uotwendigkoit der Herbeiführung eines für die wirtschaftliche Trocknung und Verbrennung des Klärschlammes tragbaren Wasseranteiles, der nicht über 75 £ liegen sollte, und a»£ des Zeitbedarfs für die Entwässerung, der lediglich durch Einsatz von sedimentationsfördernden Zusatzmitteln reduziert werden kann, mit erheblichen Ko'sten für diese Fällmittel behaftet, wenn eine ausreichende Ausfällleistung -ersielt werden soll»

Gerade die Frage des Zeitbedarfs für die Sehlamnentwässerung ist bei einem in der Pra::is überwiegend gegebenen Anfallverhältnis von ca.7 Gewichtsteilen Trockenmüll und einem Gewichtsteil Schlammtrockensubstanz von gravierender Bedeutung»

Bedenkt man noch,· daß der Pe st stoff anteil der Suspension im allgemeinen nur eine Größe zwischen 1,0 bis 0,6 Gew.'a aufweist, d.h. 99 ₉0 bis 99,4 Gew.Anteile Wasser pro Gew. Anteil Feststoff abzuscheiden sind, so wird die liotwendigkeit einer fördernden Beschleunigung der Abscheidung vor Einleitung einer trocknung und Verbrennung deutlich.

Durch die im allgemeinen verwendeten Fällmittel können aus dem in einem Kreislauf eines Schlammwassergemisehes

40S810/053 3

BAD ORIGINAL

mit 99,4 Gew.^c/3 Wassergehalt ■ (WG) angeordneten Abaetsbecken ca.7,5 ',!> pro Zeiteinheit mit einen auf 92 Gew.iio V/G·' reduzierten Wasseranteil in eine Zentrifuge abgesogen werden und von diesem abgesogenen Anteil, wieder etwa um 1/3 auf 75 ^CA WG entwässert, der kontinuierlichen Trocknung und Verbrennung zugeleitet werden. Zwei Drittel der abgezogenen Menge v/erden, et v/a in ihrem Ursprungszustand verbleibend, dem Wa as er-Schlamm-Kreis lauf wieder zugeführt,

Der entscheidende Impuls für die sich mit der Reduzierung dc3 Viassergehalts steigende Entwässrungsfähigkeit dea· Genisches wird also im Absetzbecken gegeben. Die Kosten für die erforderlichen Füllmittel sind jedoch erheblich und verteuern -den Betrieb einer solchen Anlage um mindestens 25 Jb.

Selbstverständlich basieren die vorstehenden Aussagen auf Werten, die bei Durchschnittsanlagen dieser Art ermittelt wurden und 63 können durchaus Abweichungen in dem einen oder anderen Pail möglich sein, die solche Anlagen bzw. ihr Verfahren zum Betrieb positiver oder negativer erscheinen lassen. Die Wirtschaftlichkeit solcher Anlagen ist und bleibt jedoch entscheidend von den Aufwand für die erforderlichen Fällmittel bestimmt.

Es ist deshalb Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren darzustellen, das ohne zusätzlichen Einsatz von Chemikalien bei geringst möglichem Energieaufwand die Fällung der Eiweißstoffe und deren Verbindungen in einem solchen Umfang fördert, daß der erstrebte Effekt erreicht v/ird.

Das Verfahren zur Konditionierung von Klärschlamm nach der Erfindung sieht vor, daß ein Klärschlamm mit einem

- /5 409810/D539

Wasseranteil von ca.99 Gew.',j, "bezogen auf das Gesamtgewicht, durch einen Scrubber oder sonstigen ITaßwäscher flächenförmig-verteilt und in dieser verteilten Phade. mit aus einer Müllverbrennung und/oder gegebenenfalls einer Schlammtrocknung anfallenden Verbrennungsgasen, die eine Temperatur von 600° - SOO⁰ C aufweisen und die Anteile von Schwefeldioxid, Schwefeltrioxid, Chlorwasserstoff und geringen Mengen Fluorwasserstoff enthalten, vermengt wird, wobei die genannten Anteile in_ eine wässrig'e Lösung überführt und aufgenommen werden, damit eine Ansäuerung des Klärschlammes und hieraus resultierend, eine Fällung der Eiweißstoffe herbeiführen. " ■ ■

Durch dieses Verfahren wird nicht nur jeder Aufwand für Fällmittel vermieden und die beabsichtigte Wirkung solcher Mittel in vollem Umfang erreicht, sondern darüberhinaus wird die ohnehin notwendige Gaswäsche, d.h.·. die Reinigung der Abluft von Schadstoffen im Rahmen-der Erfüllung von Umweltschutzbedingungen, sum echten Verfahrensschritt bei der Klärschlaimnent-Wässerung.

Die Verbrennungsgase, ,die vorzugsweise aus den unteren Bereich der Äschkammer, d.h. aus der heißesten Zone der Verbrennungsanlage abgesaugt werden, sichern eine völlig sterile, auf ein Minimum an Volumen reduzierte Asche. Auf ihrem weiteren Weg zum Scrubber reichern sich die.se Gase mit der Brüde des Schlamntrockners zusätzlich mit überhitztem Dampf an, was trotz der damit verbundenen Senkung der Gastemperatür von-über 800° 0 auf ca. 650° C die Reaktionsgeschwindigkeit beim Durchtritt des Gases durch den Wasserschleier fördert.

0981 0/05.39"

1/106/72

Bei Ausübung des Verfahrens ist es jedoch wichtig, daß die Durchtrittsgeschwindigkeit der Verbrennungsdurch die Flüssigkeit so eingestellt ist, daß

diese nicht üoer 50° C erhitzt wird.

Eine über diese Grenze hinausgehende Temperatur des Schlamra-V/asscr-Cemisches führt zur Brüdenbildung im Scrubber und gegebenenfalls in Absetzbecken und mindert darüberhinaus die Fähigkeit der Eiweißstoffe, zu sedimentieren.

Desweiteren ist es bei automatischem Betrieb einer Anlage zweckmäßig, daß die Durchtrittsmengen des Klärschlammes und der Verbrennungsgase durch den Scrubber pro Zeiteinheit so zueinander abgestimmt sind, daß ein voreingcstellter pH-Wert erreicht wird.

Das erfindungsgenüße Vorfahren wird durch ein Anwendungsbekjpiel nilher erläutert.

Basis für dieses Beispiel ist die Verbrennung von A) 2000 kg/h IIüll mit 2000 kcal/kg = 4 000 000

B) 300 kg/h Schlämmtrockensubstanz

mit 3000 kcal/kg =

C) 132 kg/h Heizöl (el)

mit 11000 kcal/kg = für Stützbrenner in Verbreni.ungs-- und "rocknungsanlage sowie in Recuperator

Zur Verfügung stehende Gesamtwärnemenge

' 900 000
1 450.000

kcal/h

kcal/h kcal/h

6 350 OCO kcäl/h

/7

A09810/0539

0RK3INAi

Der Schlamnanfall von 300 kg/h Trockensubstanz, bedingt, bei einem Schlannv/asser-Gemisch mit üblicherweise 99 ^r,J Wasseranteil, die mechanische und thermische 33ntfernung von 29 700 kg Wasser pro Stunde.

ITach dem Verfahren ist nun vorgesehen, die aus der oben ausgewiesenen Verbrennung resultierenden Abgase und den aus mit diesen Gasen vermengten überhitzten Wasserdampf durch die Suspension in einem Scrubber zu führen.

TJm dem Abgas-Danpf-Gemisch - e3 handelt sich um ca. 50 000 η bei einer Eintrittstemperatur in den Scrubber von 650° G - in genügendem Umfang Suspension zur Bindung der Schadstoffe zur' Verfügung zu stellen, ist vorgesehen, etwa die zehnfache Menge des zu entfernenden S chlamn-Wasser-Gemi sehe s, weiter versetst mit einer knapp siebenfachen Menge -Viaasers, das dem Behälter für geklärtes V/asser oder Hegenwasser entnommen wird, dem Scrubber zuzuführen· Hit anderen Worten, bei Abzweigung von 300 kg/h Trockensubstanz wer den 50 000 kg *- jeweils pro Stunde. - insgesamt in Umlauf geführt und zwar aus dem Schlammspeicher 30 000 kg und aus dem Nachklär- oder Hegenwasserbecken 20 000 kg.

Die beiden Entnahmequellen führen im Scrubber zusammen, wodurch "der WG auf etwa auf 99,4 /' erhöht wird und der pH-Wert durch die in lösung übergegangenen Stoffe von ursprünglich 7,0 auf einen Wert von 6,0 bis 6,3 absinkt.

Diese Senkung des pH-Wertes führt zu der erwarteten starken Ausfällung der Eiweißstoffe im Nachklärbecken und ermöglicht einen kontinuierlichen Abzug von etwa 3,75 τη? der aufgegebenen Menge in eine Zentrifuge, die ihrerseits von der Aufgabemenge etwa ein Drittel, d.h.

409810/0539

ORIGINAL IN3PECTED

1,2 et bit 75 ^c/5 WG dem Schlämmt ro eimer zuführt, während die anderen zwei Drittel wieder in den Kreislauf zurückfließen.

Die Temperatur der zum Belebungsbecken zurückfließenden Suspension von etwa 48,8 m /h hat sich gegenüber der zum Scrubber führenden Vorlauftemperatur von 15° C um 10° 0 auf 25° C erhöht, was den bio- . '■ logischen Prozeß im Belebungsbecken fördert.

Im Schlammtrockner wird die Restsubstanz in zwei weitere Phasen, in die Brüden, die in einem Recuperator unter Zuführung von Frischluft und mit Hilfe eines Stützbrenners verbrannt werden, sowie in eine ■ Restschlamm-Menge von ca. 0,9 m /h bei 25 ^c/o WG aufgeteilt, wobei diese zusammen mit dem Hüll verbrannt wird. Der Brüdenanteil ist etwa 0,3 m /h.

Vergleicht man die eingangs erstellte grobe Zusammenstellung der eingebrachten Wärmemenge von ca.6 350 000 kcal/h mit der rechnerisch zu erbringenden Verdampfungs- <■ leistung für

Aufheizung der Suspension im Scrubber Wärmeverlu3te im Absetzbecken.
Brüdenverbrennung
Re3ttrocknung des Schlammes

rechnerisch zu erbringende Wärme 3 345 000'kcal/h

	♦ bzw.	Heiz-	kcal/h
ca.	1 500	000	kcal/h
ca.	980	000	kcal/h
ca.	190	000	kcal/h
ca.	675	000

so liegt der thermische Wirkungsgrad über 50 fo_t was bei einer Anlage dieser" Art als optimaler Wert zu betrachten ist.

.■■■■■■■■ !. ι ,'ι·''·'

' ' ' Λ '■' ' ■ ! ''■■'■

Α098ΚΪ/0839 ^h

^■■-'ii-i·'^.¹.. ; ■ . ORIGINAL¹

1/106/72 ' - 9 -

Wie schon eingangs festgehalten, ist bei einem' mittr-. leren Heizwert der Brennstoffkombination von 2 600 kcai/Irg und den gegebenen Betriebsverhältnissen mit einm durch den Scrubber geführten Rauchgas volumen zwischen 40 000 -.-.-·_:. und 50 000 rcr/h. zu rechnen, sodaß ein dnr Suspension ' ' mit einemnr Rauchgas zusammengeführt v/erden. Die damit verbundene Änsäuerung auf einen pH-Wert von'mindestens 6,3 ist ausreichend, um den Wassergehalt der Suapenaiozi. ' von 99 io .oder darüber auf 92 ^c,i> und damit'auf. eine ent-v,'.-" wässerbare Konzentration abzusenken, .* ■-;·. " ·>■"

■*■*

i-

"Ϊ V

V "'■ΐ⁶", , · 'η .

409810/0539

Claims

Pat enta. nsprüche

Verfahren zur Konditionierung von Klärschlamm* dadurch gekennzeichnet,

daß ein Klarachlainin mit einem Wasseranteil von ca.99 Gew.?5, bezogen auf das Gesamtgewicht, durch einen Scrubber oder sonstigen Naßwäscher fläehenfönnig verteilt und in dieser verteilten Phase mit aus einer Müllverbrennung und/oder gegebenenfalls einer Sclilaamtrocknung anfallenden Verbxennungsgasen, die eine Temperatur von 600° - 800° C aufweisen und die Anteile von Schwefeldioxid, Schwefeltrioxid, Chlorwasserstoff und geringen Mengen Fluorwasserstoff enthalten, vermengt wird, wobei die genannten Anteile in eine wässrige Lösung überführt und aufgenommen werden, damit eine Ansäuerung des Klärschlammes und hieraus resultierend, eine Fällung der Eiweißstoffe herbeiführen.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Durchtrittsgeschwindigkeit der Verbrennungsgase durch die Flüssigkeit so eingestellt ist, daß diese nicht über 50° C erhitzt wird.

Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Durchtrittsmengen des Klärschlammes und der Verbrennungsgase durch den Scrubber pro Zeiteinheit so zueinander abgestimmt sind, daß ein voreingestellter pH-Wert erreicht wird. :

/ 409810/0539