DE2645150B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Schlämmen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Schlämmen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Schlämmen, wobei die Schlämme erwärmt, unter Druck gesetzt und zum Kochen gebracht werden, die gekochten Schlämme unter Druck konzentriert und dann die konzentrierten Schlämme verascht werden, und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Eine bekannte Behandlungsanlage, die nach dem obigen Verfahren arbeitet (US-PS 20 75 224 bzw. FR-PS 7 92 099), umfaßt nacheinander eine Station zur Vorkonzentration der Schlämme, eine volumetrische Hochdruckpumpe, die diese Schlämme in einen Wärmeaustauscher befördert, der selbst mit bereits gekochten oder gebackenen Schlämmen beaufschlagt wird, sowie eine Kochvorrichtung nach indirekter Erwärmung durch aus einem Kessel stammenden Dampf. Hinter dieser Vorrichtung werden die Schlämme mittels einer weiteren Hochdruckpumpe gegen den bereits erwähnten Wärmeaustauscher und dann in eine im Freien stehende Speicher-Dekantiervorrichtung geführt; die Schlämme werden dann wieder aufgenommen und durch Filtrierung oder Zentrifugierung konzentriert, was zu einem Feuchtigkeitsgrad zwischen 50 und 65% führt. Der erhaltene Kuchen wird anschließend entweder als Müll abgeführt, in der Landwirtschaft eingesetzt oder vorzugsweise verascht
Die bekannte Schlammbehandlung hat den Nachteil, daß zur Förderung des Schlamms zur Kochvorrichtung und von dieser zur Speicher-Dekantiervorrichtung Hochdruckpumpen erforderlich sind. Diese sind sehr anfällig gegen Verschmutzung und Abrieb.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schlammbehandlung zu schaffen, bei der die Verwendung von Hochdruckpumpen zur Erzeugung des für die Behandlung notwendigen Druckes vermieden wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die in den Heizbereich gebrachten Schlämme mit Hilfe des durch das Kochen entwickelten Drucks druckbeaufschlagt werden.
Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß man zur Förderung des Schlamms innerhalb der P.ehandlungsanlage nur einfache Niederdruckpumpen, beispielsweise Zentrifugalpumpen verwenden kann, die wesentlich unempfindlicher gegen Verschmutzung und Abrieb als Hochdruckpumpen und daher in beachtlicher Weise zur Förderung von Schlämmen geeignet sind.
Vorzugsweise werden die Schlämme vor der Druckbeaufschlagung erwärmt, und zwar vorteilhafterweise mittels Dampf, zu dessen Gewinnung Wasser aus dem Koch- und Konzentrationsvorgang verwendet wird.
Damit wird ein Teil der beim Kochen des Schlamms abgeführten Wärme dem Behandlungsprozeß wieder zugeführt und die Gesamtwärmebilanz verbessert. Ferner erhält man so am Eintritt in den Heizbereich eine ausreichende Temperatur, um für den Fall, daß man die Schlämme durch indirekten Kontakt mit den Veraschungsrauchgasen erwärmt, ein Verkleben des Staubes mit dem Kondensationswasser sowie ein Verschmutzen der rauchgasseitigen Wärmeaustauscherflächen zu vermeiden.
Zur Durchführung des obigen Verfahrens dient eine Vorrichtung mit einer Kochvorrichtung und einer
Einrichtung zum Erwarmen und Druckbeaufschlagen des Schlamms, wobei sich diese Vorrichtung dadurch auszeichnet, daß die Einrichtung zum Druckbeaufschlagen des Schlamms über eine Druckbeaufschlagungsleitung mit der Kocheinrichtung verbunden ist. <-,
Aufgrund der Druckbeaufschlagung des Schlamms mit Hilfe des Druckes, der beim Kochen in der Kochvorrichtung entwickelt wird, erübrigt sich die Verwendung einer Hochdruckpumpe zur Förderung des Schlammes zur Kochvorrichtung. Es genügt statt κ> dessen erne Niederdruckpumpe, die, wie bereits dargelegt, gegen Verschmutzung und Abrieb wesentlich unempfindlicher ist als eine Hochdruckpumpe.
Vorteilhafterweise besteht die Einrichtung zum Druckbeaufschlagen des Schlamms aus zwei parallel liegenden Speicherbehältern, wobei die Druckbeaufschlagungsleitung über einen Dreiwegeschieber mit den beiden parallel liegenden Speicherbehältern so verbunden ist, daß die beiden Speicherbehälter wechselweise mit Schlamm beschickbar, unter Druck setzbar und wieder entleerbar sind. Man isoliert so das Einführen der Schlämme in die Druckbeaufschlagungseinrichtung, das unter Niederdruck erfolgt, von der gesamten übrigen Behandlung, die unter hohem Druck abläuft Das Speichern in geschlossenen Kammern läßt darüber hinaus keinerlei Emanation zu.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der obigen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 6— 11 beschrieben.
Es ist jedoch noch besonders darauf hinzuweisen, daß w durch die Maßnahme gemäß Anspruch 10 die Wärmebilanz der Gesamtanordnung erheblich verbessert wird, da die Wärme der Rauchgase dem Behandlungsprozeß wieder zugeführt wird.
Die Maßnahmen nach Anspruch 11 sind insbesondere J5 interessant für den Fall, daß die Schlämme schwierig zu dekantieren sind. Man hat festgestellt, daß in der Kochvorrichtung drei Schichten gebildet werden, von denen die mittlere trüb und schlammhaltig ist Die Flüssigkeit dieser trüben Schicht läßt sich leichter dekantieren, wenn sie der Kochvorrichtung entnommen, anschließend in der Heizvorrichtung auf eine Temperatur von etwa 2000C gebracht und erneut der Kochvorrichtung zugeführt wird.
Weitere Vorteile der Erfindung sollen an Hand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden: Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur thermischen Behandlung von Schlämmen,
F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Teils einer modifizierten Anlage zur thermischen Behandlung von Schlämmen.
Die in Fig. 1 dargestellte Anlage umfaßt ein Aufnahmebecken 1 für aus einer Reinigungsstation la kommende Schlämme, aus der die Schlämme mittels einer Niederdruckpumpe 2 zu einem Wärmetauscher 3 zum Vorwärmen der Schlämme geführt werden, in welchem die Schlämme durch den Dampf erwärmt werden, der aus einem weiter unten beschriebenen Wasser-Dampf-Separator stammt. Der Schlamm wird anschließend zu zwei geschlossenen Speicherbehältern 4 und 5 geführt, wobei abwechselnd der eine oder andere über einen Dreiwegeschieber bzw. ein Dreiwegeventil 6 gefüllt wird. Aus diesen Speicherbehältern 4 und 5 werden die Schlämme mittels eines Dreiwege- b5 Schiebers bzw. Dreiwegeventils 7 abgeführt, über das sie zu einer Heizvorrichtung 8 ebenfalls mittels einer Niederdruckpumpe 9 gefordert werden. Die Heizvorrichtung 8 ist vorzugsweise in F"urm eines Schlangenwärmeaustauschers mit Rippen ausgebildet
Nach Erhöhung der Temperatur in der Heizvorrichtung 8 mittels der aus der weiter unten beschriebenen Veraschung stammenden Rauchgase zirkulieren die Schlämme gegen eine Kocheinrichtung 10 bzw. Reaktor-Dekantiervorrichtung, die mit unteren Teil konisch zuläuft und im oberen Teil parallele geneigte Platten oder Lamellen 10a enthält Gegebenenfalls kann eine Rückführung mittels eines Schiebers 11 der erwähnten Schlämme erfolgen, die zwischen Heizvorrichtung 8 und der Koch- bzw. Dekantiereinrichtung 10 entnommen werden, wobei diese dann in die Schlammzuführung zwischen Schieber 7 und Pumpe 9 eingespeist werdea Hierdurch wird es möglich, das Verfahren selbst bei vermindertem Durchsatz anzuwenden und behält trotzdem eine erhöhte Durchgangsgeschwindigkeit und einen erhöhten Durchgangsquerschnitt bei, wodurch einmal eine Dekantierung und eine Verschmutzung der schlammseitigen Wärmeaustauscherflachen vermieden wird, zum anderen eine Kolmalierung durch die größeren Schlammelemente. Diese Kreislaufrückführung ermöglicht ebenfalls eine Temperaturerhöhung der in die Heizvorrichtung eintretenden Schlämme, wodurch ein Verkleben des Staubes der Veraschungsrauchgase mit dem Kondensationswasser vermieden wird, durch die sonst die rauchgasseitigen Wärmeaustauscherflächen verschmutzt wurden.
Die Koch- bzw. Reaktor-Dekantiervorrichtung 10 ist in ihrem oberen Teil über eine Druckbeaufschlagungsleitung mit dem einen oder anderen der Speicherbehälter 4, 5 verbunden, wobei die Steuerung über einen Dreiwegeschieber bzw. ein Dreiwegeventil 12 erfolgt. Nach Dekantierung in der Koch- bzw. Reaktor-Dekantiervorrichtung 10 werden die konzentrierten Schlämme in ein Filter 13 geführt, dessen Filterkuchen durch ein den Durchsatz begrenzendes Organ 14 zu einer Veraschungseinrichtung 15 geführt wird. Diese weist in ihrem unteren Teil eine Feuerung 15a auf, die mit Primärluft 15Zj und mit Brennstoff 15c gespeist wird, im mittleren Teil einen Schlammzerstäubereinlaß 15c/ und in ihrem oberen Teil einen Ausgang mit einer Rauchgasleitung 15e aufweist, wobei letztere die Heizvorrichtung 8 durchsetzt, nachdem sie einen Rekuperator 15/" zur Vorwärmung der Primärluft durchsetzt hat.
Die Arbeitsweise der vorbeschriebenen Anlage ist wie folgt.
Die aus dem Aufnahmebecken kommenden, dort eingedickten Schlämme werden auf etwa 8O0C in Wärmetauscher (Vorwärmer) 3 dank des Dampfes vorgewärmt, der hierin kondensiert und aus dem Wasser-Dampf-Separator 23 stammt. Sie werden dann abwechselnd in einem der Speicherbehälter 4 und 5 abgelagert, was bedeutet, daß während der eine gefüllt, der andere entleert wird; so füllt sich nach der Darstellung der F i g. 1 der Speicherbehälter 4 dank des Schiebers 6, während der Speicherbehälter 5 in Verbindung mit der Pumpe 9 dank des Schiebers 7 und über den Schieber 12 mit der Atmosphäre der Kochbzw. Reaktor- Dekantier vorrichtung 10 steht, die so die in diesem Speicher enthaltenen Schlämme unter Druck von etwa 12 Bar setzt. Die drei Schieber 6, 7 und 12 werden gleichzeitig gesteuert, um die gleichen Vorgänge sicherzustellen, wenn der andere Speicherbehälter 4 sich im Entleerungsvorgang befindet.
Die Schlämme werden über die Pumpe 9 zur Heizvorrichtung 8, die durch die Rauchgase der
Veraschungseinrichtung 15 beheizt ist, befördert, wobei die Temperatur derart ansteigt, daß der statische Druck des Dampfes zunimmt. Die Erwärmung in der Heizvorrichtung 8 erfolgt bei etwa 160—1800C mittels einer Zirkulation im Innern der Rippenrohre, während die Rauchgase von etwa 500° C, die aus der Schlammveiaschung stammen, in den Rippen außerhalb dieser Rohre zirkulieren. Dank der durch den Schieber 11 ermöglichten Rückführung regelt man die Eintrittstemperatur des Schlamms in die Heizvorrichtung bzw. den Wärmetauscher 8 auf etwa 120° C ein, wobei der Schlammdurchsatz in den Austauscherrohren immer oberhalb 10 mVh liegt, selbst wenn die zu behandelnde Schlammenge gering ist.
Die Koch- bzw. Reaktor-Dekantiervorrichtung 10, in welche die Schlämme geleitet werden, weist ein Volumen auf, das von der Art der zu behandelnden Schlämme und dem Schlammdurchsatz, der zwischen 10 und 40 Minuten liegen kann, abhängt. Dank der in der Dekantiervorrichtung herrschenden Temperatur ist die Viskosität des Schlamms gering und man erhält im unteren konischen Teil dieser Vorrichtung Schlämme, deren Wassergehalt zwischen 75 und 85% je nach der Art der Schlämme liegt. Im oberen Teil dieser Vorrichtung ermöglichen es die Lamellen 10a, zwischen denen das Wasser aufsteigt, eine stärkere Dekantierung und schließlich eine aufschwimmende klare Flüssigkeit zu erhalten.
Die Filtrierung im Filter 13 für die dekantierten Schlämme erfolgt unter einem Druck, der höchstens gleich dem statischen, in der Anordnung herrschenden Druck ist und der auf einen niedrigeren Wert eingestellt werden kann. Das Filtrat liegt einesteils als flüssiges, verunreinigende Stoffe enthaltendes Wasser und andererseits in Form von Dampf bei 100° C vor. Die verunreinigenden Stoffe befinden sich in Form einer Suspension im Wasser. Die für die Teilverdampfung beste Quelle für diesen Dampf darstellenden Filtrats notwendige Wärme wurde natürlich durch Kühlen des Schlammes geliefert. Dank des Filters treten die Schlämme, die bei einer Temperatur von etwa 170°C bei einem Feutigkeitsgrad zwischen 75 und 85% eintreten, bei einer Temperatur von 100— 120°C und mit einem Feuchtigkeitsgrad zwischen 70 und 80% aus.
Die aus dem Filter 13 austretenden Schlämme werden in der Veraschungseinrichtung 15 zerstäubt, ggf. nach Durchgang durch einen unter Druck stehenden
ri Pufferspeicher 14a. Der Druck der aus dem Filter 13 austretenden entwässerten Schliämme liegt meist über dem zur Zerstäubung geforderten Druck. Zweckmäßig begrenzt man dann diesen Durchsatz, was durch das Organ 14 erreichbar ist, welches entweder aus einem
κι Entspannungsschieber oder aus einer Dosierpumpe von der Bauart mit Exzenterrotor oder vom peristaltischen Typ besteht. In der Veraschungseinrichtung 15 zirkulieren die aus der Feuerung stammenden heißen Gase im Gegenstrom zu den pulverisierten Schlämmen; der
i) Wärmerekuperator für die heißen austretenden Gase ermöglicht es, die Primärluft 15ö zu erwärmen und die Temperatur der Gase auf etwa 500°C zu senken.
Nach der F i g. 2 dargestellten Ausführungsform geht der Rezyklisierungskreislauf über die Koch- bzw.
_>(> Reaktor-Dekantiervorrichtung, die insbesondere interessant für den Fall ist, daß die Schlämme schwierig zu dekantieren sind. Nach dieser Ausführungsform werden die aus den Speicherbehältern 4 und 5 kommenden Schlämme mittels des Schiebers 7 gegen einen Mischer
.'"> bzw. Ejektor 26 vom saugenden Typ geleitet, der direkt die Koch- bzw. Reaktor-Dekantiereinrichtung 10 speist. Man hat festgestellt, daß beim Dekantieren solcher Schlämme sich drei Zonen in der Koch- bzw. Dekantiervorrichtung 10 bilden: Oben eine Zone reinen
ι» Wassers, unten eine Zone konzentrierter Schlämme und, die beiden trennend, eine trübe, schlammhaltige Zone. Die Flüssigkeit dieser trüben Zone läßt sich leichter dekantieren, wenn sie auf eine Temperatur in der Größenordnung von 200°C gebracht wird.
ι- Diese trübe Flüssigkeit wird in der Heizvorrichtung8 bis auf 200/220° C erwärmt und dann durch eine Pumpe 27 gepumpt. Die trübe Flüssigkeit saugt im Ejektor 26 den aus dem Schieber 7 stammenden vorgewärmten Schlamm an. Die gleiche Anordnung läßt sich
■κι verwenden, wenn die Schlämme sehr abrasiv sind. Die Pumpe 27 fördert nämlich nicht die Schlämme, sondern nur ein wesentlich weniger abrasives trübes Wasser.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Behandeln von Schlämmen, wobei die Schlämme erwärmt, unter Druck gesetzt und zum Kochen gebracht werden, die gekochten =, Schlämme unter Druck konzentriert und dann die konzentrierten Schlämme verascht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Heizbereich gebrachten Schlämme mit Hilfe des durch das Kochen entwickelten Drucks druckbeauf- h> schlagt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlämme vor der Druckbeaufschlagung erwärmt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- η zeichnet, daß das Erwärmen des Schlamms mit Dampf erfolgt, zu dessen Gewinnung Wasser aus dem Koch- und Konzentrationsvorgang verwendet wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer Kochvorrichtung und einer Einrichtung zum Erwärmen und Druckbeaufschlagen des Schlamms, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Druckbeaufschlagen des Schlamms über eine Druck- _"·, beaufschlagungsleitung (iOb) mit der Kocheinrichtung (10) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Druckbeaufschlagen des Schlamms aus zwei parallel liegenden tu Speicherbehältern (4,5) besteht und die Druckbeaufschlagungsleitung (lOö) über einen Dreiwegeschieber (12) mit den beiden parallel liegenden Speicherbehältern (4, 5) verbunden ist derart, daß diese wechselweise mit Schlamm beschickbar, unter η Druck setzbar und wieder entleerbar sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Speicherbehälter (4,5) mit der Schlammzufühi ungsleitung über einen Dreiwegeschieber (6) verbunden sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Speicherbehälter (4,5) mit der Schlammabführungsleitung über einen Dreiwegeschieber (7) verbunden sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, ti dadurch gekennzeichnet, daß zur Erwärmung des Schlamms in der Schlammzuführung zu den Speicherbehältern (4, 5) ein Wärmeaustauscher (3) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Heizen des Wärmeaustauschers (3) der Dampf aus einem Dampfseparator (23) verwendet wird, der in einer Wasser-Dampf-Bezugsleitung nach der Kocheinrichtung (10) angeordnet und außer mit dem Wärmeaustauscher (3) mit der Abwasserreinigungsvorrichtung (\a) zur Rückführung des überschüssigen Wassers verbunden ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Speicherbehältern (4, 5) und der Kocheinrichtung bo (10) eine Heizvorrichtung (8) angeordnet ist, die mit Rauchgasen aus einer Veraschungseinrichtung (15) heizbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (8) einer- M seits über eine Trübwasserleitung mit der Kochvorrichtung (10) und andererseits über einen Mischer (26) mit der die beiden Speicherbehälter (4, 5) und die Kochvorrichtung (10) verbindenden Leitung in Verbindung steht.
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