DE2360017C3

DE2360017C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Schlamm

Info

Publication number: DE2360017C3
Application number: DE2360017A
Authority: DE
Inventors: Bodo Dr.-Ing. 1000 Berlin Koglin
Original assignee: Vereinigte Kesselwerke AG
Current assignee: Vereinigte Kesselwerke AG
Priority date: 1973-12-01
Filing date: 1973-12-01
Publication date: 1981-12-10
Also published as: FR2252988A1; DE2360017B2; FR2252988B1; DE2360017A1; GB1457648A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Schlamm, insbesondere Abwasserschlamm, bei dem der Schlamm bei einer um 200⁰C liegenden Temperatur und dem entsprechenden Druck konditioniert und durch Sedimentation eingedickt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art erfolgt die Konditionierung so, daß der Schlamm in einem Reaktor für eine gewisse Zeit auf einer Temperatur von über etwa 170⁰C, vielfach auch über 200⁰C und dem entsprechenden Druck gehalten wird. Die Behandlungsdauer beträgt dabei etwa 45 min oder länger. Durch die Konditionierung wird die anfangs kolloidale Struktur des Schlammes zerstört und der Feststoffanteil zur Koagulation gebracht. Dadurch wird die Entwässerung des Schlammes ermöglicht oder zumindest außerordentlich erleichtert Im Anschluß an die Konditionierung wird der Schlamm im kontinuierlichen Durchlauf durch Wärmetausch mit dem der Anlage zugeführten Rohschlamm auf eine Temperatur heruntergekühlt, die in der Regel bei 60 bis 70⁰C !iegt Die Abkühlung des konditionierten Schlammes dient nicht nur zur Rückgewinnung der Wärme, sondern auch zur Vermeidung von Schwadenbildung und damit von Geruchsbelästigung bei der nachfolgenden Eindickung. Daher hat man stets den Schlamm vor dem Entwässern gekühlt, obwohl man schon lange weiß, daß Sedimentationsprozesse bei höherer Temperatur schneller ablaufen. Man hat sogar mitunter nach dem Wärmetausch mit dem Rohschlamm noch eine weitere Abkühlung bis in die Nähe der Umgebungstemperatur vorgesehen. Bei den bekannten Verfahren wird der gekühlte Schlamm in offenen Absetzbecken oder Zentrifugen eingedickt und danach in einer Filterpresse weiter entwässert und zu Kuchen geformt. Infolge der bei tiefer Temperatur niedrigen Absetzgeschwindigkeit müssen die Eindicker sehr groß sein. Zum Beispiel muß ein Schwerkrafteindicker etwa den zehnfachen Querschnitt des zugehörigen Reaktors haben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß der apparative Aufwand, insbesondere in räumlicher Hinsicht, verringert wird, und weiterhin eine Vorrichtung zu schaffen, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt beim Verfahren erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches I angegebenen Merkmale.

Beim Verfahren nach der Erfindung ist die durch die erhöhte Temperatur erzielte Sedimentationsgeschwindigkeit höher als beim bekannten Verfahren, Daher können Eindickapparate mit kleinerer wirksamer Oberfläche verwendet werden.

Um diesen vorteilhaften Effekt voll auszunutzen, wird das Merkmal nach dem Anspruch 2 besonders empfohlen. Hierbei erfolgt die Sedimentation bei einer Temperatur, die gegenüber der Reaktortemperatur nur durch die unvermeidlichen Abstrahlungs- und Ableitungsverluste vermindert ist Da z. B. bei einer Temperatur von 200" C die Sedimentationsgeschwindigkeit etwa fünf- bis zehnmal höher ist als bei Umgebungstemperatur, kann die wirksame Oberfläche der Eindickapparate etwa um den gleichen Faktor verkleinert werden.

Die in den Ansprüchen 3 und insbesondere 4 angegebenen Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens, die vor allem für solche Anwendungsfälle geeignet sind, bei denen eine Filtration des eingedickten Schlammes im Anschluß an die Sedimentation nicht vorgesehen ist, ermöglichen auch eine erhebliche Verkleinerung des Reaktors. Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, daß die verbesserte Sedimentation schon nach einer derart kurzen Behandlungsdauer eintritt. Dieser Effekt kann wohl folgendermaßen gedeutet werden: Bei den üblichen Konditionierungstemperaturen um 200°C wird die Kolloidstruktur des Schlammes zwar schon innerhalb kurzer Zeit zerstört. Die Koagulation der Feststoffe ist aber zunächst reversibel. Würde man also einen solchen nur kurzzeitig erwärmten Schlamm in der bisher üblichen Weise zunächst weiter unter !00⁰C abkühlen, so würde sich sein Kolloidcharakter zurückbilden, und der Schlamm hätte ähnlich schlechte oder sogar noch schlechtere Entwässerungseigenschaften wie vor der Behandlung. Daher mußte bisher die Konditionierungsbehandlung darauf abzielen, eine irreversible Zerstörung der Kolloidstruktur zu bewirken, was erfahrungsgemäß eine Behandlungszeit von etwa 45 min erfordert. Bei dem eifindungsgemäßen Verfahren wird die Sedimentation bei hoher Temperatur durchgeführt, so daß eine nachfolgende Rückbildung der Kollcidstruktur ohne Einfluß auf die Sedimentationsgeschwindigkeit ist.

Gemäß Anspruch 5 wird der Systemdruck zur weiteren Entwässerung des Schlammes durch Druckfiltration ausgenutzt.

Häufig wird eine besondere Reinigung des Schlammwassers verlangt, um die bei der thermischen Konditionierung in Lösung gegangenen organischen Substanzen zu beseitigen, die die Kläranlagen zusätzlich belasten. Diese Reinigung wird zweckmäßig gemäß Anspruch 6 durchgefühlt. Hierbei wird die in dem noch heißen Schlammwasser enthaltene Wärme für die Naßverbrennung ausgenutzt, so daß es keiner besonderen Aufwärmung bedarf.

Bei der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 7 angegebenen Merkmale gelöst.

Der Anspruch 8 enthält eine einfache Ausführungsform der Vorrichtung. Bei dieser Ausführungsform ist es auch möglich, zwischen Reaktor und Sedimentationseinrichtung eine Zwischenstation einzuschalten, z. B. einen Wärmetauscher, zur Erwärmung des Frischschlammes, wenn dies aus wärmewirtschaftlichen Gründen wünschenswert ist, vorausgesetzt natürlich, daß die Abkühlung des rtjnditionierten Schlammes in dem erfindungsgemäß festgelegten Rahmen bleibt

Die Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Anspruch 9 ist jedoch vorzuziehen.

Die Sedimentationseinrichtung kann in bekannter Weise, z, B. als Zyklon oder Zentrifuge, ausgebildet setn. Bevorzugt wird jedoch eine Ausführung gemäß Anspruch 10.

Eine andere Ausführungsform der Vorrichtung, die besonders kompakt im Aufbau ist, ist in Anspruch 11

ίο angegeben.

Noch weiter vereinfacht ist die Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Anspruch 12,

Anspruch 13 beinhaltet die zweckmäßige Anordnung eines zusätzlichen Naßverbrennungsreaktors.

Ebenso wie bei den bekannten Vorrichtungen ist es für den Wärmehaushalt im allgemeinen vorteilhaft, die • in den Komponenten des behandelten Schlammes enthaltene Wärme zur Vorwärmung des Frischschlammes auszunutzen. Dies wird durch die Merkmale nach dem Anspruch Hermöglicht

Gemäß Anspruch 15 wird die D-.· -ckfiltration ohne zusätzliche Füterspeisepurrspe ermöglich}

In den A b b. 1 bis 4, die zur Erläuterung der Erfindung dienen, sind verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt

Die in A b b. 1 dargestellte Vorrichtung weist einen Reaktor 1 und eine Sedimentationseinrichtung 2 auf.
Beide Behälter sind geschlossen und druckfest ausgeführt Durch die Rohrleitung Ϊ v;ird der bereits vorher in nicht dargestellten Einrichtungen auf die notwendige Temperatur und den notwendigen Druck gebrachte zu behandelnd: Schlamm kontinuierlich in den Reaktor 1 eingeführt. Die Durchflußmenge ist so auf die Größe des Reaktors abgestimmt, daß der Schlamm für die vorgeschriebene Behandlungszeit in dem Reaktor verweilt Die Temperatur im Reaktor wird auf rund 200° C gehalten. Der Reaktordruck setzt sich zusammen aus dem Dampfdruck und den Partiiildrükken der bei der Konditionierung gebildeten Gase. Durch die Rohrleitung 4 yerläßt der Schlamm den Reaktor 1 und gelangt in die Sedimentationseinrichtung 2, die, wie bekannt, als Schwerkrafteindicker mit schrägem Boden ausgebildet ist. Infolge der direkten Verbindung des Schwerkrafteindickers mit dem Reaktor 1 herrscht in beiden Gefäßen der gleiche Druck. Das Dekantat fließt aus dem Eindicker durch die Leitung 5 ab, der eingedickte Schlamm durch die Leitung 6, die an der tiefsten Stelle der Sedirnentationseinrichlung angeschlossen ist.

Die Vorrichtung gemäß A b b. :2 weist nur einen einzigen Behälter la auf. Dieser dient zugleich als Reaktor und als Sedimentationseinrichtung. Die kontinuierliche Schlammzufuhr erfolgt über die Leitung 3, die Ableitung des Dekantats über die Leitung 5 und die Ableitung des eingedickten Schlammes übe: die Leitung 6. Das Innere des Behälters 2a ist von Zv/ischenwänden frei. Zur Ein- und Ableitung der Flüssigkeit sind die z. B. von Schwerkrafteindickern bekannten Vorrichtungen vorgesehen, die de. Einfachheit halber in der Zeichnung nicht dargestellt sind.

Bei dem in A b b. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Reaktor 1 oben auf die Sedinvsntuionseinrichtung 2 aufgesetzt, so daß der konische untere Teil la des Reaktors in die Sedimentationseinrichtung 2 hineinragt. Reaktor I und Sedimentationseinrichtung 2 bilden also zusammen einen druckfesten Behälter, in dessen Innenraum der Teil la als Zwischenwand dieni. An

seiner nach unten gerichteten Spitze ist der konische Teil la offen und mit einem Auslauf 4a versehen. Da im Reaktor 1 und in der Sedimentationseinrichtung 2 der gleiche Druck herrscht, kann der Teil la relativ leicht ausgeführt sein.

In Abb.3 ist der Weg des Schlammes durch die Gesamtvorrichtung ausführlicher dargestellt. Mittels einer Pump- 7 wird der durch eine Leitung 8 zugeführte kalte Rohschlamm auf Systemdruck gebracht. Durch eine Leitung 9 strömt der Schlamm in einen Wärmetauscher 10. in dem er vorgewärmt wird. Lr gelangt dann durch eine Leitung 11 zu einer Vorrichtung 12 und wird darin durch Einblasen von Dampf weiter auf die Kondnioniertemperatur erwärmt. Es folgt die Konditionierung in dem Reaktor 1 und die Sedimentation in der Sedimentationseinrichtung 2. Das Dekantat kommt über die Leitung 5 in den Wärmetauscher 10. wo es durch den zuströmenden kalten Rohschlamm abgekühlt wird. Anschließend wird es durch ein Drosselventil 13 entspannt und durch eine Leitung 14 zurück zur Kläranlage geführt.

Der eingedickte Schlamm gelangt durch die Leitung 6

·> ebenfalls zum Wärmetauscher 10 und wird dort abgekühlt. Anschließend wird er über die Leitung 15 der Druckfiltrationseinrichtung 16 zugeführt. Der Druck kann mit Hilfe des Ventils 17 eingestellt werden. Aus der Filtrationseinrichtung 16 tritt bei 18 das Filtrat und bei

in 19der Filterkuchen aus.

Bei dem in Λ b b. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel gelangt das Dekantal über die Leitung 5 evtl. unter Zwischenschaltung einer Pumpe 20 in den Naßverbren niingsrcaktor 21. Diesem wird über eine Leitung 22 die

η notwendige Verbrennungsluft zugeführt. Die Vcrbrennungsprodukte verlassen den Reaktor über eine Leitung 23. das gereinigte Wasser über eine Leitung 24.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Behandeln von Schlamm, insbesondere Abwasserschlamm, bei dem der Schlamm bei einer um 200⁰C liegenden Temperatur und dem entsprechenden Druck konditioniert und durch Sedimentation eingedickt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der noch heiße Schlamm, bevor er unter 100⁰C abgekühlt ist, unter erhöhtem Druck eingedickt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Eindickung unmittelbar im Anschluß an die Konditionierung durchgeführt wird, bevor die Temperatur nennenswert abgesunken ist

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konditionierung in einer Zeit von weniger als 20 min durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Konditionierung in einer Zeit von weniger als 10 min durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der eingedickte Schlamm durch Filtration weiter entwässert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der noch unter Druck stehende Schlamm nach Abkühlung durch Druckfiltration weiter entwässert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das noch heiße Dekantat einer Naßverbrennung unterworfen wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Reaktor zum Konditionieren des Schlamms, in den eine Rohsch'w.mmleitung mündet, und mit einer Sedimentationseinrichtung, die :i eine Abflußleitung für das Dekantat und den eingedickten Schlamm aufweist, dadurch gekennzeichne=, daß der Reaktor (1) und die Sedimentationseinrichtung (2) gemeinsam ein geschlossenes, druckfestes System bilden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (1) und die Sedimentationseinrichtung (2) als getrennte Behälter ausgebildet und durch eine Rohrleitung (4) miteinander verbunden sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Rohrleitung (4) unmittelbar vom Reaktor (1) zur Sedimentationseinrichtung (2) geführt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sedinientaüonseinrichtung (2) ein Schwerkrafteindicker ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein druckfester Behälter durch eine Zwischenwand (la^in zwei Kammern unterteilt ist, von denen die eine den Reaktor (1) und die andere die Sedimentationseinrichtung (2) bildet, und daß die Zwischenwand (\a) eine Durchflußöffnung für den konditionierten Schlamm aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger, in seinem Innern von Zwischenwänden freier Behälter (2a) sowohl als Reaktor als auch als Sedimentationseinrichtung dient und dementsprechend sowohl die Rohschlammleitung (3) als auch die Abflußleitungen (5 bzw. 6) für das Dekantat und den eingedickten Schlamm aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußleitung (5) für das Dekanlat von der Sedimentationseinrichtung (2) unmittelbar, gegebenenfalls unter Zwischen-

schaltung einer Pumpe (20), zu einem Naßverbrennungsreaktor(21) geführt ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13,dadurch gekennzeichnet,daß die Abflußleitungen (5 bzw. 6) für das gegebenenfalls durch Naßverbrennung behandelte Dekantat und für den eingedickten Schlamm zu getrennten Umläufen eines Wärmetauschers (10) geführt sind, der einen weiteren im Gegenstromsinne angeschlossenen Umlauf für den Rohschlamm aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bts 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführleitung (6, 15) für den eingedickten Schlamm zu einer Druckfiltrationseinrichtung (16) geführt ist