DE2649177C2

DE2649177C2 - Naßschlammbelüftungseinrichtung

Info

Publication number: DE2649177C2
Application number: DE2649177A
Authority: DE
Inventors: Joseph Richard Buochs Kaelin
Original assignee: Norm AMC AG
Current assignee: Norm AMC AG
Priority date: 1976-09-29
Filing date: 1976-10-28
Publication date: 1985-01-31
Also published as: CH613918A5; DE2649177A1; AT356603B; ATA484777A

Description

Die Erfindung betrifft eine Naßschlammbelüftungseinrichtung zur kontinuierlichen Aufbereitung von aus einer Kläranlage anfallendem flüssigem Naßschlamm in einem wärmeisolierten Naßschlammbelüftungsbehälter, der Leitungen zur Zufuhr und zum Abzug von Naßschlamm und Zufuhrmittel für reinen Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gas aufweist, in dem mindestens eine Naßschlammumwälzeinrichtung angeordnet ist, mit der dem Naßschlamm ein um die Behälterlängsachse verlaufender Drall erteilbar ist und der durch senkrecht zu seiner Hauptdurchströmrichtung verlaufende Trennwände strömungsmäßig in mindestens zwei, insbesondere drei aufeinanderfolgende Belüftungskammorn unterteil! ist, die einen Flüssigkeitsübertritt in begrenztem Maß gestatten.

Aus der DE-OS 22 53 477 ist eine derartige Einrichtung bekannt, welche bei kleineren Anlagen durch Trennwände in drei strömungsmäßig hintereinaiidergeschaltete Belüftungskammern unterteilt ist, wobei die Trennwände den Flüssigkeitsaustausch jedoch nur in sehr begrenztem Maße und nur in einer Richtung gestatten. Gemäß dieser Offenlegungsschrift können bei Großanlagen hintereinandergeschalteten Belüftungskammern als separate Tanks ausgebildet sein.

Die bekannte Einrichtung weist den Nachteil auf, daß die zu einer Pasteurisierung erforderliche Temperatur ίο nicht ständig aufrechterhalten wird. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Einrichtung ist, daß der Transport des Naßschlammes von Kammer zu Kammer lediglich durch je eine Öffnung im Bodenbereich bzw. ein Überströmrohr bei voneinander separierten Tanks erfolgt; dadurch kommt es zu örtlichen Auskühlungen, was die Pasteurisierung weiterhin beeinträchtigt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, bei einer Naßschlammbelüfti'ngseinrichtung der eingangs genannten Art mit kontinuierlicher Zufuhr von frischem, kaltem Naßschlamm einen über die Trennwandflächen vergleichmäßigten Naßschlammdurchsatz ohne örtliche Auskühlungen zu gewährleisten und dabei die Pasteurisierungstemperatur mindestens im Endbereich des Behälters ständig aufrecht zu erhalten. ■

Diese Aufgabe wird bei einem Naßschlammbelüftungsbehälter der eingangs genannten Ar: erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Naßschlammbelüftungsbehälter mit vertikaler Hauptströmungsrichtung aufgestellt isi, und daß die Trennwände als Lochböden ausgebildet sind.

Wird nun bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Belüftungsbehälters der ersten Kammer frischer, relativ kalter, flüssiger Naßschlamm zugeführt, dann wird infolge der Unterteilung des Behälters mittels der Lochböden die Temperatur der in der zweiten Kammer sich befindenden Flüssigkeit nur unwesentlich, und die Temperatur der in der dritten Kammer sich befindenden Flüssigkeit praktisch gar nicht mehr beeinflußt, d. h. der biologische Abbauprozeß wird in der zweiten und dritten Kammer dank der Unterteilung des Behälters mittels der Lochböden bei Zufuhr von frischem, relativ kaltem Naßsohlamm in die erste Kammer nicht gestört, obwohl die Kammern unter sich in relativ guter Flüssigkeitsverbindung stehen. Da beim Betrieb der erfindungsgemäßen Einrichtung nicht verhindert werden kann und soll, daß Flüssigkeitsteilchen aus der zweiten und dritten Kammer, d. h. aus den Kammern mit ungestörter biologischer Aktivität, in die erste, frischen Naßschlamm enthaltende Kammer gelangen, erfolgt dort kontinuierlich eine optimale Impfung und Ingangsetzung des biologischen Abbauprozesses im frisch zugeführten Schlamm.

Es ist vorteilhaft, wenn der Naßschlammbelüftungsbehälter eine zylindrische Form aufweist, dem Behälterboden sowie jedem der Lochböden mindestens je ein Räumerarm zugeordnet ist, und die Räumerarme über eine gemeinsame Antriebswelle miteinander sowie mit einem Antriebsmotor verbunden sind, und wenn im Innern jeder Belüftungskammer ein Innenwandabstreifer angeordnet ist.

Um die Ingangsetzung des biologischen Umwandlungsprozesses bei der Inbetriebsetzung der Anlage zu beschleunigen, die Temperatur mindestens in einer der Kammern zusätzlich anzuheben bzw. bei bestimmten Schlammzusammensetzungen zu vermeiden, daß die Temperatur des Schlammes über eine Temperatur ansteigt, oberhalb welcher die für den biologischen Umwandlungsprozeß wichtigen Mikroorganismen abster-

ben, ist es zweckmäßig, wenn mindestens eine, vorzugsweise die in Durchströmrichtung gesehen letzte Belüftungskammer, von ihrer Außenseite her beheiz- und/ oder kühlbar ausgebildet ist

Um einerseits ein Verstopfen der Naßschlammumwälzeinrichtungen zu vermeiden und andererseits eine möglichst lange Lebensdauer des Fötderrades zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn diese Einrichtungen mit einem Schraubenpumpenrad versehen sind.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines ;n der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 im Aufriß schematisch eine beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung; und

F i g. 2 im Grundriß die in F i g. 1 dargestellte Einrichtung, mit der Wärmeaustauschereinheit und dem Naßschlammbelüftungsbehälter im Schnitt.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Einrichtung wird der zum Beispiel aus einer Kläranlage oder einem Faulturm anfallende Naßschlamm mit einem Trockensubstanzgehalt von 3 bis 8% über einen feinkörnig zerkleinernden Zerkleinerer 1 mittels einer Pumpe 2 einer Entwässerungsvorrichtung 3, 4 zugeführt, in welcher der Naßschlamm bis auf einen Trockensubstanzgehalt von 18 bis 25% entwässert wird. Aus der Entwässerungsvorrichtung 3 gelangt der stark entwässerte Naßschlamm über die Verbindungsleitung 7 in den einen Behälter 8 der mit einer sehr guten Wärmeisolation 9 versehenen Wärmeaustauschereinheit 10. Die auf ihrer Außenseite wärmeisolierte Wärmeaustauschereiiiheit

10 weist, wie aus F i g. 1 ersichtlich, zwei Behälter 8 und

11 auf, wobei der eine Behälter 8 auf seiner Eintrittsseite 8a mit der Frischschlammzufuhr 7 und auf seiner Austrittsseite 86 mit dem Einlaß des auf seiner Außenseite mit einer stark wärmeisolierenden Wärmeisolierung 12 versehenen Naßschlammbelüftungsbehälters 13 verbunden ist. Der zweite Behälter 11 ist auf seiner Eintrittsseite 11a über einen Schieber 14 mit dem Auslaß des Naßschlammbelüftungsbehälters 13 und auf der Austrittsseite 116 über einen Schieber 15 und eine Leitung 16 mit der Entwässerungsvorrichtung 41 verbunden.

In beiden Behältern 8 und 11 der Wärmeaustauscheinheit 10 ist je ein von einer Wärmeaustauschflüssigkeit durchströmtes, von einer Behälterdoppelwandung gebildetes Wärmeaustauschelement 17 beziehungsweise 18 angeordnet, die zur Zirkulation der Wärmeaustauschflüssigkeit über ein Leitungssystem 19, 20 und 21 miteinander verbunden sind. Im die Wärmeaustauscherelemente 17 und 18 miteinander verbindenden Leitungssystem 19, 20 und 21 ist zur zusätzlichen Erwärmung der Wärmeaustauscherflüssigkeit, insbesondere zur zusätzlichen Erwärmung bei relativ kalt anfallendem Naßschlamm und beim Anfahren der gesamten Anlage, eine Wärmepumpe 22 oder eine sonstige Heizeinrichtung angeordnet, wobei die Wärmepumpe vorzugsweise aus dem aus der Nachklärung stammendem Wasser Wärme entzieht und auf einem höiieren Temperaturniveau an die Wärmeaustauschflüssigkeit abgibt.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich, weisen die beiden über Leitungen miteinander verbundenen Behälter 8 und 11 einen zylindrischen Innenquerschnitt auf. wobei auf der Innenseite der Wärmeaustauscherelemcnte 17 und 18. das heißt auf der Innenseite der Behälter 8 und 11 je eine gleichzeitig als Wandabstreifanordnung ausgebildete, parallel zur Behälterlängsachse 23 !'ordernde Flüssigkeitsförderumu ätzvorrichtung 24 beziehungsweise 25 angeordnet ist. Da die Flüssigkeitsförderrader24 und 25 auch als Wandabstreifer 24' bzw. 25' dienen, werden den Wärmeübergang verschüchternde Ablagerungen auf den Oberflächen der Wärmeaustauscherelemente 17 und 18 und das Behältervolumen verringernde Ablagerungen auf den Behälterinnenwandungen und auf einfache Weise vermieden. Zwei Umwälz- und Abstreifräder sind direkt auf je einer mit einem Antriebsmotor 26 gekuppelten Antriebswelle 27 befestigt und über je einen Bodenräumer 28 mit der Antriebswelle 27 fest verbunden. In vielen Fällen ist es zweckmäßig, wenn beide Behälter 8 und 11 mit je einer in den Bodenbereich mündenden Belüftungsanordnung 29 zur Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas, wie beispielsweise Luft, oder reinem Sauerstoff in den in diesen Behältern 8 und II sich befindenden Naßschlamm vorgesehen sind.

Der in den ersten Behälter 8 der Wärmeaustauscheinheit 10 strömende, bereits teilweise entwässerte Naßschlamm wird in diesem Behälter 8 beispielsweise auf eine Temperatur von etwa 45°C erwärmt und dann über den Auslaß 86 und eine Leitung 30 in den Naßschlammbelüftungsbehälter 13 abgegeben. Um zu vermeiden, daß durch die Zufuhr von frischem Schlamm die Temperatur des Naßschlammes unterhalb die Pasteurisierungstemperatur von etwa 70°C sinkt, ist das Innere des Naßschlammbelüftungsbehälters 13, wie aus Fig. 1 ersichtlich, durch zwei Lochböden 31 und 32 in drei untereinander angeordnete, in Flüssigkeitsaustausch miteinander stehende Belüftungskammern 13a, 136 und 13c unterteilt. Diese durchlöcherten Zwischenboden 31 und 32 verhindern, daß oben in den Naßschlammbelüftungsbehälter 13 einströmender, auf einem niedrigeren Temperaturniveau sich befindender Naßschlamm auf dem kürzesten Weg bis zuunterst in den Behälter 13 gelangen kann und damit die Temperatur des gesamten Naßschlammvolumens absenkt. Mit Hilfe der durchlöcherten Zwischenboden 31 und 32 werden strömungsmäßig relativ stark voneinander getrennte Belüftungskammern 13a, 136 und 13c gebildet, die jedoch in relativ gutem Flüssigkeitsübergang miteinander stehen.

In jeder der einzelnen Belüftungskammern 13a, 136 und 13c sind je zwei mit je einem Schraubenförderrad versehene Naßschlammumwälzeinrichtungen 33 angeordnet, die in dem in den einzelnen Belüftungskammern 13a, 136 und 13c sich befindenden Naßschlamm einen um die vertikale Behälterlangsachse rotierenden Drall erzeugen. Über Räumerarme 35, die den Zwischenboden 31 und 32 und dem Behälterboden 34 zugeordnet sind und die hohlen Längsachsen der Naßschlammum-Wälzeinrichtungen 33 werden in den Naßschlamm hineinbeförderte Luft- oder Sauerstoffblasen an einem vertikalen Aufsteigen gehindert, so daß sie sehr lange in Kontakt mit dem zu belüftenden Naßschlamm bleiben. Durch die starke Belüftung des Naßschlammes läuft

3j in diesem ein biologischer Umwandlungsprozeß ab, welcher eine Erwärmung des Naßschlammes zur Folge hat. Durch die Aufteilung des Naßschlammbelüftungsbehälters 13 in drei aufeinanderfolgende Belüftungskammern 13a, 136 und 13c weist der Schlamm in der obersten Belüftungskanimer 13,·; eine Milteltemperatur von etwa 53°C, in der mittleren Belüftungskanimer 136 eine Mitteltemperatur von etwa 65'"C und in der untersten Belüftungskammer eine Mit'.eltemperatur von etwa 70^cC auf. Auf diese Weise werden ihcrmophile Bak-

hj terien aktiv, die bewirken, daß der biologische Umwandlungsprozeß viel schneller als bei den bisher angewandten Verfahren abläuft und sich eine hohe Konzentration an Hnzynien bildet, was für den noch nachfolgen-

den Verfahrensablauf sehr wichtig ist.

Die in das Innere des Naßschlammbelüftungsbehälters 13 zu befördernde Luft wird von einem Kompressor 36 aus über eine Leitung 37 und einzelne Luftmengenmesser 38 den einzelnen Lufteinführstellen dosiert ^r, zugeleitet. Durch Regulierung der in die einzelnen Belüftungskammern 13a, 13£> und 13c eingeführten LuItmenge kann die durch den biologischen Umwandlungsprozeß entstehende Wärme so reguliert werden, daß sie nicht über 72°C steigt, was außerordentlich wichtig ist, in da bei darüber liegenden Temperaturen die biologische Aktivität negativ beeinflußt wird.

Zusätzlich ist im Innern jeder Belüftungskammer 13a, 136 beziehungsweise 13c je ein auf einer Antriebswelle 52 befestigter Innenwandabstreifer 54 vorgesehen, um is Ablagerungen auf der Innenseite der Behälterwandung zu vermeiden.

Um die Ingangsetzung des biologischen Umwandlungsprozesses bei der Inbetriebsetzung der Anlage zu beschleunigen, die Temperatur in der letzten Kammer 13c auf das gewünschte Temperaturniveau anzuheben oder um bei bestimmten Schlammzusammensetzungen zu vermeiden, daß die Temperatur des Schlammes über eine Temperatur ansteigt, oberhalb welcher die für den biologischen Umwandlungsprozeß wichtigen Mikroorganismen absterben, ist die Behälterwandung im Bereich der untersten Kammer 13c als Doppelwand ausgebildet, durch welche je nach Bedarf ein kaltes oder warmes, gasförmiges oder flüssiges Medium durchgeleitet werden kann.

Der im Naßschlammbelüftungsbehälter 13 pasteurisierte und hygenisierte Naßschlamm kann nun bei Bedarf am unteren Ende des Behälters 13 abgezogen und zum Beispiel über den Schieber 14 und eine Abzugsleitung 39 (A) für einen Flüssigaustrag auf das Feld entnominen werden.

Der größte Teil beziehungsweise normalerweise der gesamte Teil des derart im Naßschlammbelüftungsbehälter 13 vorbehandelten Schlammes wird aus dem letzteren in möglichst warmem Zustand von beispielsweise 68⁰C über eine Leitung 40 in den zweiten Behälter 11 der Wärmeaustauschereinheit 10 geleitet, wo ihm mit Hilfe des Wärmeaustauscherelementes 18 möglichst viel Wärme entzogen und auf den im ersten Behälter 8 sich befindenden, frisch zugeführten Schlamm zu dessen Erwärmung übertragen wird.

Der aus dem zweiten Behälter 11 ausströmende, abgekühlte, pasteurisierte und bereits teilweise entwässerte Schlamm mit einer Temperatur von etwa 35°C wird darauf über die Leitung 16 einer zweiten Entwässerungsvorrichtung 41 zugeleitet und in dieser bis auf einen TröckcnsüuSiänzgciiäii von tv Lfis 50-/0 w'citer επί-wässert.

Der derart weiter entwässerte, pasteurisierte Schlamm kann nun über eine Fördervorrichtung 42 und eine Leitung B der Anlage entnommen, oder dem ein trockenes Granulat herstellenden Trockner 43 zugeführt und von diesem über eine Leitung E abgezogen oder einem Belüftungsreaktor 44 zugeleitet werden. Es ist auch möglich, von diesem entwässerten und pasteurisierten Schlamm über Schieber 5 und 6 dem durch die Verbindungsleitung 7 strömenden, der Anlage frisch zugeführtem Naßschlamm beizumischen.

Wie aus dem Schema ferner ersichtlich, erwärmt die Wärmepumpe 22 über einen Wärmeaustauscher 45 Luft, welche über eine Leitung 46 in möglichst warmem Zustand in den Trockner 43 eingeleitet wird. Wird das stark entwässerte, pasteurisierte Gut über eine Fördereinrichtung 47 in den auf seiner Außenseite wärmeisolierten Belüftungsreaktor 44 abgegeben, dann wird es in diesem auf bekannte Weise intensiv mit einem sauerstoffhaltigen Gas, wie beispielsweise Luft, mit reinem Sauerstoff angereicherter Luft oder reinem Sauerstoff belüftet.

Nach einer genügend langen Verweil- und Belüftungszeit im Belüftungsreaktor44 kann an der Unterseite desselben über eine Leitung Deine gesunde, Bodenbakterien enthaltende Erdsubstanz in humusähnlicher Form und mit einem Trockensubstanzgehalt von etwa 50 bis 55% ausgetragen werden.

Durch das Einführen von bereits vorbehandeltem, stark entwässertem, pasteurisiertem warmem Schlamm kann der Belüftungsreaktor 44 bedeutend kleiner als bisher bemessen werden.

Je nach der gewünschten Art des behandelten Materials kann zum Beispiel der Belüftungsreaktor 44 und/ oder der Granulat erzeugende Trockner 43 weggelassen werden.

In den meisten Fällen ist der Naßschlammbelüftungsbehälter 13 auf seiner Oberseite noch mit einer Schaumzerschlägeranordnung 48, einer Luftabsaugleitung 49 sowie in letzterer angeordneten Syphons und Wasserabscheidern 50 versehen. Das aus den Entwässerungsvorrichtungen 3 und 41 und dem Wasserabscheider 50 stammende Wasser wird über eine Leitung 51 wieder der Kläranlage zugeführt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Naßschlammbelüftungseinrichtung zur kontinuierlichen Aufbereitung von aus einer Kläranlage anfallendem flüssigem Naßschlamm in einem wärmeisolierten Naßschlammbelüftungsbehälter, der Leitungen zur Zufuhr und zum Abzug von Naßschlamm und Zufuhrmittel für reinen Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gas aufweist, in dem mindestens ein? Naßschlammumwälzeinrichtung angeordnet ist, mit der dem Naßschlamm ein um die Behälterlängsachse verlaufender Drall erteilbar ist und der durch senkrecht zu seiner Hauptdurchströmrichtung verlaufende Trennwände strömungsmäßig in mindestens zwei, insbesondere drei aufeinanderfolgende Belüftungskammern unterteilt ist, die einen Flüssigkeitsübertritt in begrenztem Maß gestatten, dadurch gekennzeichnet, daß der Naßschlammbelüftungsbehälter (13) mit vertikaler Hauptströmungsrichtung aufgestellt ist, und daß die Trennwände als Lochböden (31,32) ausgebildet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Naßschlammbelüftungsbehälter (13) eine zylindrische Form aufweist, dem Behälterboden (34) sowie jedem der Lochböden (31,32) mindestens je ein Räumerarm (35) zugeordnet ist, und die Räumerarme (35) über eine gemeinsame Antriebswelle (52) miteinander sowie mit einem Antriebsmotor (53) verbunden sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im innern jeder Belüftungskammer (13a, 136,Ockern Innenwandabstreifer (54) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandabstreifer (54) mit der Antriebswelle (52) der Räumerarme (35) verbunden sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine, vorzugsweise die in Durchströmrichtung gesehen letzte Belüftungskammer (i3c), von ihrer Außenseite her beheiz- und/oder kühlbar ausgebildet ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Naßschlammumwälzvorrichtungen (33) mit je einem Schraubenpumpenrad versehen sind.