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Verfahren zur thermischen Verarbeitung von Klärschlämmen beliebiger
Feuchtigkeit und beliebiger Zusammensetzung Die erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur thermischen Verarbeitung von Klärschlämmen beliebiger Feuchtigkeit und beliebiger
Zusammensetzung, bei dem die Schlämme mit Hilfe heißer Gase in einer rocnungsvorrichtunvorgetrocet
und anschließend in einer Verbrennungsanlage verbrannt werden.
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n's ist aus der USA-Patentschrift 2 117 487 ein Verfahren zur Vernichtung
von brennbaren, organische Bestandteile enthaltenden Schlämmen in einem Etagenofen
bekannt, bei dem der Schlamm in den obersten staugen vorgetrocknet und anschließend
in den unteren tagen bei verhältnismäßig hohen Temperaturen verbrannt.
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wird. Der Schlamm wird iii.erbei in der Trocknungszone so stark erhitzt,
daß eine Abschwelung der im Iviaterial vorhandenen brennbaren Bestandteile erfolgt.
Die mit brennbaren, flüchtigen Bestandteilen angereicherten Gase werden aus der
untersten Etage der Vortrocknungszone über eine Leitung abgezogen und zur Verbrennung
der untersten Etage der Verbrennungszone zugeführt.
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Da die von,der Vortrocknungszone in die Verbrennungszone eillgeleiteten
Gase auch mit übelriechenden, flüchtigen Bestandteilen angereichert sind, werden
in der Verbrennungszone des Etagenofens nicht nur die in den Gasen vorhandenen,
flüchtigen, brennbaren Bestandteile verbrannt sondern auch die übelriechenden flüchtigen
Bestandteile. Dieser bekannte Etagenofen ist jedoch nicht nur in seinem aufbau verhältnismäßig
kostspieli; sondern auch hinsicntlich der Wärmewirtschaftlichkeit nacht eilig. Auch
können in einem Etagenofen nur nichtklebende Schlämme thermisch verarbeitet werden.
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Ferner ist es bekannt, zur thermischen Verarbeitut von dünnflüssigen
Klärschlämmen Trockentrommeln zu verwenden, durch die die Schlämme im Gleich- oder
Gegenstrom zu den heißen Gasen hindurcügeführt werden. Die aus der Trockentrommel
austretenden heißen Gase werden dann nach entsprechender Abkühlung in einem Wärmetauscher
und ggf. nach Entstaubung in einer dem Wärmetauscher nachgeschalteten Filtervorrichtung
nach außen ins Freie abgeleitet. Da jedoch in vielen Fällen in den Schlämmen übelriechende,
flüchtige Bestandteile vorhanden sind, die bei diesem Trocknungsprozeß freigesetzt
und uit den Gasen nach außen ins Freie gelahben, führt diese bekannte Art der Schla@@-vernichtung
zu unangenehmen Geruchsbelästigungen der Umgebun>.
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Darüber hinaus werden bei diesem bekannten Verfahren auch die brennbaren,
flüchtigen Bestandteile mit den Gasen nach außen abgeführt, wodurch sehr viel an
sich nutzbare Wärmeenergie verlorengeht.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen,
das unter Vermeidung der obigen Nachteile eine thermische Verarbeitung von Klärschlämmen
beliebiger Feuchtigkeit und beliebiger Zusammensetzung in einfacher und besonders
wirtschaftlicher Weise und insbesondere ohne Geruchsbelästigung erim Kreisl die
Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Heißgase i reislauf durch die Verbrennungsanlage
und ennungsanlage richtung geführt werden, und daß aus der Verbrennungsanlage ein
Teilstrom der Heißgase als Abgas mit einer Temperatur von etwa 850°C abgezogen und
zur Vorwärmung wenigstens der Verdiese Maßnahm für die Verbrennun'sanlage verwendet
wird. Durch diese Maßnahmen gelingt es, Klärschlämme beliebiger Feuchtigkeit und
beliebiger Zusammensetzung, wie sie in den Großstädten und Industrien anfallen,
unter voller Ausnutzung der in den Schlämmen vorhandenen brennbaren Bestandteile
besonders wirtschaftlich zu verarbeiten. Ferner werden bei diesem Verfahren gemäß
der Erfindung alle bei der Trocknung der Klärschlämme in der Trocknungsvorrichtung
abbe£chwelten, brennbaren und/oder
übelriechenden flüchtigen Bestandteile
in Qer Verbrennungsanlage einer Nachverbrennung unterzogen, so d die aus der Verbrennungsanlage
als Teilstrom abgeführten base keine übelriechenden, brennbaren, flüchtigen Bestandteile
mehr enthalten. Diese Gase können daher nach entsprechender Abkühlung in einem Wärmetauscher
und ggf. nach Entstaubung direkt ins Freie abgelassen werden. Die Umwelt wird auf
diese eise vor Verschmutzung der Luft und unangenehmen Geruchsbelästigungen bewahrt.
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Pür einen zu verarbeitenden Schlamm mit nur geringer Feuchtigkeit,
z. B. stichfesten Klärschlamm, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindung
vorgesehen, die Trocknung des Schlammes in einem Schwebegastrocjrner vorzunehmen.
Ist dagegen der Wassergehalt der Schlämme so hoch, daß der Schlamm pumpfähig ist,
so ist es zweckmäßig, die Trocknung des Schlamm mes in einem Trommeltrockner durchzuführen.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird der Schlamm bevor
er der Trocknungsvorrichtung zugeführt wird, mit Hilfe des Abgasteilstromes vorerhitzt.
Auf diese EJeise wird die Trocknung des Schianmes in der Trocknungsvorrichtung begünstigt
und die in den Ofenabgasen vorhandene Wärme wirtschaftlich genutzt.
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Weitere Ijierkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Erläuterung der in den Zeichnungen als Ausführungsbeispiele zur,Durchführung
des Verfahrens gemäß der Erfindung schematisch dargestellten Vorrichtungen.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Schwebegastrockner und.eine Verbrennungsanlage
zur thermischen Verarbeitung von Klärschlämmen geringer Feuchtigkeit.
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Fig. 2 eine Trockentrommel und einen Etagenofen zur thermischen Verarbeitung
von Elärschlämmen hoher Feuchtigkeit.
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Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung weist einen im wesent-Rohr
lichen aus einem vertikalen bestehenden Schwebegastrockner 1 auf, der mit seinem
unteren Ende in eine Hammermühle 2 mündet.
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Der Hammermühle 2 ist eine Ilischanlage 3 vorgeschaltet, die mit einer
Schlammentwässerungsanlage 4 in Verbindung steht.
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Dem Schwebegastroc,Lller 1 ist ein Staubabscheider 5 nachgeschaltet,
der gutaustragsseitig über Leitungen 6 und 7 sowohl mit einer Verbrennungsanlage
8 als auch mit der Mischanlage 3 in Verbindung steht. Zwischen dem'Staubabscheider-5
und der
Verbrennungsanlage 8 ist in der Leitung 8 ein, Staubbunker
9 angeordnet. Ferner führt vom Staubabscheider 5 eine Abgasleitung 10 über einen
Ventilator 11 in die Verbrennungsanlage 8.
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Die Verbrennungsanlage 8 ist ihrerseits abgasseitig über Abgasleitungen
12, 13 sowohl mit der Hammermühle 2 als auch mit einem Wärnetauscher 14 zur Vorwärmung
der der Verbrennungsanlage 8 zugeführten Verbrennungsluft verbunden.
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Im Betrieb wird der Schlamm ggf. nach vorheriger Entwässerung in der
Entwässerungsanlage 4 auf etwa 70 Vo Wassergehalt in der Mischanlage 3 mit aus dem
Staubabscheider 5 über die Leitungen 6, 7 abgeführtem trockenem Staub innig vermischt
und von oben der Hammermühle 2 aufgegeben. Gleichzeitig werden dem Misohgut vor
der Hammermühle etwa 850 0C heiße Gase über die Abgasleitung 12 aus der Verbrennungsanlage
8 zugeführt. Das Misc gut wird zusammen mit den heißen Gasen durch die Hammermiflile
2 und den als Rohr ausgebildeten Trookner 1 hindurchgeführt und in den Abscheider
5 ausgetragen. Falls im Liechgut gröbere Gutpartikeln vorhanden sind, fallen diese
in der Hammermühle nach unten und werden dort soweit zerkleinert, daß sie von der
nach oben in den Schwebetrockner 1 gerichteten Gasströmung mitgenommen und in den
abscheider 5 ausgetragen werden können.
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@ährend die auf diese leise mit Staub vermischte Schlämme von den
heißen Gasen in Schwebe durch den Trockner 1 bindurchgeiWart werden, erfolgt eine
so weitgehende Trocknung des Schlamm mes, daß dieser im abscheider 5 in Borm von
Staub von den'Gasen getrennt werden kann. Dieser Staub wird zumindest zu einem Teil
in einem dem Abscheider 5 nachgeschalteten Bunker 9 gesammelt und von dort kontinuierlich
in die Verbrennungsanlage 8 eingeführt. Bin anderer Teil davon wird, wie bereits
erwshut, der Mischanlage n aufgegeben und dort mit dem Schlamm vermischt.
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Die im Abscheider 5 von den Feststoffen getrennten Gase, die noch
eine Deeperatur von etwa 150-200°C aufweisen, werden mit Hilfe des Gebläses 11 aus
dem Abscheider nach oben hin abge-Logen und der Verbrennungsanlage 8 zugeführt.
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In der Verbrennungsanlage 8 wird das in vorbeschriebener Weise getrocknete
Material verbrannt. Sind im vorgetrockneten Material oder in den vom abscheider
5 der Verbrennungsanlage 8 zugeführten Gasen brennbare, flüchtige Bestandteile enthalten,
so kominnen diese brennbaren Bestandteile dem Verbrennungsprozeß zugute, daß heißt,
es braucht jeweils nur die Menge an fremden Brennstoffen zugefeuert werden, die
erforderlich ist, um die Verbrennung der vorgetrockneten ijaterialien aufrechtzuerhalten.
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Gleichzeitig werden beim Verbrennungsprozeß in der Yerbrennungsanlage
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auch die im Schlamm vorhandenen, übelriechenden, flüchtigen Bestandteile mit verbrannt,
so daß die aus der Verbrennungsanlage über den Wärmetauscher 14 abgeführten Gase
nach vorheriger Entstaubung ohne weiteres ins Freie abgelassen werden können. Der
über den Wärmetauscher 14 nach außen abgeführte Teilgasstrom wird hierbei sehr vorteilhaft
zur Vorwärmung der Verbrennungsluft für die Verbrennungsanlage 8 verwendet. Die
im Wärmetauscher 14 vorgewärmte Luft wird über die Leitung 14' der Verbrennungsanlage
8 zugeführt. Die übrigen bei der Verbrennung in der Verbrennungsanlage 8 anfallenden
Gase werden durch die Abgasleitung 12 in die Hammermühle 2 und von dort in den Schwebetrockner
1 eingeführt. Auf diese Weise wird ständig ein Teil der in der Verbrennungsanlage
8 entstehenden Heißgase durch die Hammermühle 2, den Schwebetrockner 1 und den Staubabscheider
5 im Kreislauf geführt.
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Der Verbrennungsanlage 8 wird im übrigen jeweils nur eine solche Menge
an Verbrennungsluft zugeführt, wie zur wufrechterhaltung einer voLständirnen Verbrennung
der Schlämme und der in den Schlämmen vorhandenen, brennbaren Bestandteile erforderlich
ist. Die durch den Schwebetrockner 1 und die Verbrennungsanlage 8 im Kreislauf geführte
Gasmenge kann jedoch sehr leicht durch Veränderung der aus der Verbrennungsanlage
über den Wärmetauscher 14 nach außen abgeführten reilgasmenge verändert
bzw.
den jeweiligen Feuchtigkeitsverhältnissen des zu trocknenden Schlarnmes angepaßt
werden.
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Im übrigen kann der Schlamm je nach dem Feuchtigkeitsgehalt und der
Zusammensetzung auch direkt in den Schwebegastrockner-1 eingeführt werden. In einem
solchen Falle'erübrigen sich die dem Schwebegastrockner 1 vorgeschalteten Geräte,
wie Entwässerungsanlage, ilischanlage oder Hammermühle. auch kann für den Fall,
daß eine hygienische Aufbereitung des Schlammes genvünscht wird, das im Schwebegastrockner
1 getrocknete Gut dem Trocknungsprozeß am Auslauf des Staubabscheiders 5 (Pfeil
15) entnommen werden. Darüber hinaus kann im Bedarfsfalle auch ein Teil des in der
Mischanlage 3 mit Staub vermischtem Schlammes zur kommerziellen Verwertung als Fertigprodukt
abgezogen und/ oder direkt dem Schwebegastrockner 1 aufgegeben werden.
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Der besondere Vorteil, der bei der thermischen Verarbeitung von Klärschlämmen
genätS de Verfahren der Erfindung erzielt wird, besteht darin, daß ;lärschlämme
beliebiger Feuchtigkeit und beliebiger Zusammensetzung in besonders wirtschaftlicher
Weise getrocknet und/oder verbrannt werden können,und zwar bei gleichzeitiger erfüllung
aller Anforderungen hinsichtlich der Reinhaltung der uft und Hygienisierung der
Schlämme.
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Wenn es sich um die thermische Verarbeitung von pumpfähigen Klärschlämmen
handelt, kann zur Durchführung des Verfahren gemäß der Erfindung auch sehr vorteilhaft
die in Vig, 2 dargestellte Einrichtung verwendet werden. Diese dinrichtung besteht
aus einer Trockentrommei 16 und einem Etagenofen 17, der abgasseitig über eine Leitung
18 sowohl mit der Grockentrornmel 16 als auch über eine Leitung 19 mit einem llärmetauscher
20 zur Vorwärmung der Verbrennungsluft in Verbindung steht.
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Dem Wärmetauscher 20 ist abgasseitig ein Schlammernitzer 21 nachgeschaltet.
Vom Schlaimmerhitzer 21 führt eine Leitung 22 zur Trockentrommel 16. In der Leitung
22 ist eine Schlamapumpe 23 angeordnet. Ferner ist zur Aufrechterhaltung der im
Kreislauf durch die Trockentrommel 16 und den Etagenofen 17 geführten Heißgase zwischen
der Trockentrommel und dem Stagenofen ein Gebläse 24 eingeschaltet.
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Im Betrieb dieser Anlage werden die im Etagenofen 17 bei der Verbrennung
des Schlammes entstehenden abgase über die Leitung 18 in die Trockentrommel 16 und
von dort wiederum zurück in den Etagenofen 17 geführt. Von diesen im Kreislauf geführten
etwa 850 0C heißen Gasen wird ein Teilstrom als abgas abgezogen und über die Leitung
19 dem Wärmetauscher 20 zur Vorwärmung der Verbrennungsluft für den Etagenofen zugeführt.
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Die aus dem ffiärmetauscher 20 austretenden etwa 50000 heißen Gase
werden sodann, bevor sie entstaubt und ins Freie abgelassen werden, durch den Schlammerhitzer
21 geführt, wo die in den Gasen vorhandene Wärme zur Aufheizung des frischen Schlammes
genutzt wird.
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Auch mit dieser Vorrichtung werden durch die Nachverbrennung des in
der Trockentrommel 16 vorgetrockneten Schlammes im Etagenofen alle im Schlamm vorhandenen,
brennbaren und übelriechenden Bestandteile in sehr einfacher und wirtschaftlicher
Weise beseitigt. Der durch die Leitung 19 abgezweigte Teilgasstrom wird zweckmäßig
in entsprechender I.-enge durch Zuführung von Verbrennungsluft über die eitung 25
in den Stagenofen 17 ersetzt, so daß zu den im Kreislauf geführten heissen Gasen
stets Frischgase hinzukommen, die die im Schlamm vorhandene Feuchtigkeit aufnehmen
können, während der Schlamm im Gleichstrom mit den heißen Gasen durch die Trockentrommel
16 hindurchgeführt wird. Ferner kann auch hierbei die Brennstoffversorgungfür die
Verbrennung des Schlammes im Etagenofen 17 weitgehend aus,d'er eigenen Produktion
gedeckt werden, wenn im Schlamm-hierfür ausreichende @engen an brennbaren Bestandteilen
vorhanden sind.
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P a t e n t a n s p r ü c h e