DE2708313A1

DE2708313A1 - Verfahren und einrichtung zum mechanischen aufbereiten von einem biologischen rottevorgang zuzufuehrenden organischen abfaellen unter zufuehrung von zuschlagstoffen

Info

Publication number: DE2708313A1
Application number: DE19772708313
Authority: DE
Inventors: Franz Xaver Kneer
Original assignee: WEISS GEB KG; Weiss Gebr KG
Current assignee: WEISS GEB KG; Weiss Gebr KG
Priority date: 1977-02-25
Filing date: 1977-02-25
Publication date: 1978-08-31
Also published as: FR2381729B3; FR2381729A1; JPS53107164A; NL7713847A

Description

Gebrüder Weiss KG München, den 15.02.1977

634-3 Prohnhausen/Dillkreis P 432/76

PuAe

Verfahren und Einrichtung zum mechanischen Aufbereiten von einem biologischen Rottevorgang zuzuführenden organischen Abfällen unter Zuführung von Zuschlagstoffen

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum mechanischen Aufbereiten von einem biologischen Hottevorgang zuzuführenden organischen Abfällen, wie*Tierkot u.a. unter Zuführung von Kohlenstoffträgern als Zuschlagstoff, wie Sägemehl o.a.

Zur umweltgerechten Lösung der Beseitigung von Abfallstoffen, insbesondere von Klärschlamm,ist es bekannt, diese durch biologische Umwandlung unter Sauerstoffeinwirkung in Kompost zu überführen und diesen in den natürlichen Stoffkreislauf rückzuführen. Da Abfälle in aller Regel mit Hilfe von Wasser transportiert werden, enthalten die nach ihrem Transport zu separierenden Stoffe sehr viel Wasser, beispielsweise beträgt bei Klärschlamm der Anteil des Wassers das 10- bis 100-fache der transportierten Trockensubstanz. Darüber hinaus müssen solche Abfälle, ehe sie einem biologischen Rottevorgang zugeführt werden können, mit einem Kohlenstoffträger vermischt werden, um das für eine Rotte notwendige C/N- Verhältnis zu erhalten. Als solcher Zuschlagstoff wird vorzugsweise Sägemehl verwendet· Klärschlämme müssen daher vor ihrer Überführung in einen Belüftungsreaktor zur Durchführung des RotteVorganges entwässert und mit einem Kohlenstoffträger vermischt werden, was bisher mit Hilfe eines Zwangsmischers erfolgte.

Mit Hilfe eines Zwangsmischers, beispielsweise eines Doppelwellenmischers, wird zwar eine gute Homogenisierung erreicht, jedoch wird das Material, beispielsweise Kommunalschlamm und Sägemehl oder aus der Massentierhaltung stammender Kot und Sägemehl, beim Mischen infolge der Kolloidität des Klärschlammes bzw. des Tierkotes sehr stark plastifiziert und damit luftundurchlässig. Es bilden sich Klumpen, deren Belüftung innerhalb eines Belüftungsreaktors erhebliche Schwierigkeiten bereitet. Selbst mit hohen Drücken gelingt es nur sehr unvollkommen, ein einen Belüftungsreaktor durchlaufendes Materialhaufwerk über den gesamten Querschnitt gleichmäßig zu belüften. Die Luft

*Klärschlainmm,

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sucht sich vielmehr den Weg des geringsten Widerstandes zwischen den einzelnen Klumpen, so daß einem gleichmäßigen Rottevorgang abträgliche Luftkanäle innerhalb des Materialhaufwerkes entstehen, was zu einer im Querschnitt ungleichmäßigen Verrottung des eine hohe Säule bildenden Materialhaufwerkes führt.

Um diesem Übelstande abzuhelfen, ist bisher der Anteil des Kohlenstoffträgers in der Mischung erhöht worden, so daß der Anteil an Klärschlamm unter ein wirtschaftlich tragbares Verhältnis sinkt.

Aus der DT-PS 1 145 646 ist ein Verfahren bekannt, gemäß dem ein Gemisch aus teilweise entwässertem Klärschlamm, insbesondere Klärschlamm mit einem Wassergehalt unter 70 % und zerkleinertem Müll, insbesondere Müllraspelgut, einer Pressverformung unter starker Verdichtung der Masse auf bis zu etwa ein Drittel ihres Volumens ohne Wasseraustritt unterworfen wird. Die so erhaltenen Presslinge werden durch Lagerung an der Luft getrocknet. Der Trocknungsprozeß beruht hierbei auf einer lebhaften Selbsterhitzung während des Lagervorganges, d.h. einem biologischen Rottevorgang in den Presslingen, nicht aber einer Verpilzung, die nur auf weitgehend verrottetem Material bei niedrigen Temperaturen wachsen können. Damit das Lagermaterial hygienisch einwandfrei ist, wird ein Müll-Klärschlammgemisch verwendet, dessen Temperatur durch mykrobielle Verrottung auf etwa + 60 Grad Celsius oder darüber, vorzugsweise auf + 65 Grad C gestiegen war, oder ein Gemisch, dessen Müllbestandteil diese Temperatur erreicht hatte. Der zugesetzte Klärschlamm dient also nur als Stickstoffspender.

Zweck dieses Verfahrens ist es, lagerbeständige, geruchlose und biologisch aktive Bodenverbesserungsmittel zu schaffen, bei denen der Eintritt einer humusbildenden Tätigkeit der Mikroben, also eine Kompostierung, solange

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zurückgehalten wird, bis sie unter Wasserzusatz einem kontinuierlichen Gärungsprozeß im Boden selbst, etwa in der sogenannten Flächenkompostierung auf dem Freiland, in Frühbeetkästen und Gärtnerkomposten zugeführt werden.

Eine solche Vorbehandlung dient also der Stabilisierung der Abfälle und ihrer Überführung in eine lager- und transportfähige Form und erfordert zur Abtötung pathogener Keime eine Heißmischung vor der Pressverformung, die so gestaltet sein muß, daß kein Wasser aus den Presslingen austritt, um anschließend eine Trocknung der Presslinge durch Selbsterhitzung zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, durch welches das mechanische Aufbereiten von organischen Abfällen, insbesondere von Klärschlamm mit Kohlenstoffträgern so ausführbar ist,daß die einem biologischen Rottevorgang zuzuführenden Abfälle mit einem Minimum an Kohlenstoffträgern einem solchen Rottevorgang unterworfen und besser als bisher belüftet werden können, um dadurch die für einen optimalen biologischen Rottevorgang erforderliche steuerbare oder regelbare gleichmäßige Belüftung zu erreichen.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Abfälle und Zuschlagstoffe durch einen mischenden Preßvorgang bis zur Verringerung ihrer Volumina um etwa ein Drittel unter gleichzeitiger Entwässerung vermischt, durch einen weiteren Preßvorgang weitestgehend entlüftet und nachfolgend in, an ihren Stirnseiten Bruchflächen aufweisende Presslinge von etwa 10 bis 20 mm Durchmesser und unterschiedlicher Länge von maximal etwa 150 mm überführt werden, die anschließend in einem Belüftungsreaktor

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zur Auslösung spontaner Rottevorgänge zwangsbelüftet werden.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt der Misch- und Pressvorgang durch eine mit den Abfällen beschickte Mischpresse, der ausgangsseitig eine die in der Mischpresse vermischten und unter Verdichtung teilweise entwässerten Abfälle zu strangähnlichen Presslingen formende Formpresse nachgeordnet ist, deren Preßdruck im wesentlichen senkrecht zur Austrittsrichtung der Presslinge aus der Presse wirkt, wobei als Mischpresse eine Schneckenpresse mit einer Misch- und einer konisch sich verjüngenden Kompressionszone und als Formpresse ein ausgangsseitig mit der Schneckenpresse verbundenes, senkrecht zur Schneckenachse angeordnetes Lochblech mit Lochdurchmessern von 10 bis 20 Millimetern vorgesehen ist, deren Löcher zur Austrittseite hin innerhalb eines ersten Abschnittes sich konisch verjüngen und in einem zweiten Abschnitt im Durchmesser gleichbleibend sind und daß dem Lochblech auf der Eintrittseite ein Abstreifer zugeordnet ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Auf die erfindungsgemäße Weise werden die Ausgangsstoffe in einem wirtschaftlich interessanten Mischungsverhältnis in einer einzigen Arbeitsstufe gemischt und entwässert und in eine Form überführt, die eine außerordentlich gute Belüftung in einem Belüftungsreaktor sowie eine leichte Handhabung ermöglicht. Außerdem wird die Zumischung von Kohlenstoffträgern auf einem Minimum gehalten.

Es hat sich gezeigt, daß ein solcher Misch- und Pressvorgang erhebliche Vorteile bringt. Die Presslinge können sehr einfach in die Belüftungsreaktoren transportiert und dort mit einfachen technischen Mitteln niveaugleich zu einem luftdurchlässigen Materialhaufwerk geschichtet werden, ohne

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daß eine Verklebung an den Transport- und Verteilermitteln oder der Presslinge untereinander folgt. Dies liegt unter anderem daran, daß die Oberflächen der Presslinge im abschließenden Preßvorgang durch den im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der strangähnlichen Presslinge wirkenden Preßdruck glattgestrichen werden. Durch das Abbrechen der Presslinge infolge ihres Eigengewichtes beim Verlassen der Lochscheibe entstehen an den Bruchflächen die für eine Kapillarwirkung gewünschten porösen Oberflächen. Ferner werden durch die abschließende Formpressung die Presslinge stark in einer Richtung zusammengepreßt, wodurch sich eine fast vollständige Entlüftung und im wesentlichen in Richtung der Längsachse der Presslinge im Innern viele Kapillarporen und -gänge bilden, die an den Bruchflächen der Presslinge enden. Durch die Kapillarwirkung wird dort Wasser aus dem Pressling gedrängt und bei der anschließend einsetzenden Belüftung Luft eingesogen, so daß im Belüftungsreaktor bei Beginn der Belüftung der Rotteprozeß spontan einsetzt. Während des Rottevorganges bläht sich der einzelne Preßling auf und wird um so krümmeliger, Je tiefer er im Belüftungsreaktor zu liegen kommt, wenn eine Belüftung im sogenannten Gegenstromverfahren vorausgesetzt wird. An den seitlichen Außenflächen der Presslinge sind infolge des Preßvorganges die Kapillaröffnungen verschlossen worden. Das an der Oberfläche der Presslinge austretende Wasser kann aus der Mischpresse abfließen bzw. beim Rottevorgang und der dabei entstehenden Erhitzung verdampfen. Der Rottevorgang in einem Belüftungsreaktor wird daher nicht nur durch die nunmehr mögliche bessere Belüftung des Materialhaufwerkes, sondern auch durch die über die Kapillarporen in das Innere des Presslings eingezogene Luft stark beschleunigt, so daß ein schneller Start des Rottevorganges bei hoher Temperaturentwicklung eintreten kann. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß ein Materialhaufwerk aus erfindungsgemäß aufbereiteten Abfällen

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besser als bisher belüftbar ist, da die Preßlinge einen geringen Strömungswiderstand aufweisen. Für die Belüftung sind daher geringere Leistungen als bisher aufzubringen, oder aber die Belüftungsreaktoren können höher als bisher gebaut werden, was sich auf die Wirtschaftlichkeit ebenfalls günstig auswirkt.

Der Rottevorgang der zu verrottenden Abfälle wird erfindungsgemäß dadurch stark intensiviert, daß die Abfälle und Zuschlagstoffe in einem Verhältnis von 10 bis 15 Volumenprozent Sägemehl, 20 bis 30 Volumenprozent gerottetem Material und 55 bis 70 Volumenprozent Kommunalklärschlamm gemischt werden.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird also rottefähiges und nicht etwa lagerfähiges Material geschaffen, das zudem ein wirtschaftliches Mischungsverhältnis von Klärschlamm und Kohlenstoffträgern aufweist und eine wirtschaftliche Zwangsbelüftung zuläßt. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß erstmals reiner Sauerstoff exakt dosierbar dem Eottevorgang zuführbar ist, da die dem Sauerstoff zusatz hinderliche Kanalbildung im Materialhaufwerk unterbleibt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung mehr oder minder schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben.

Es zeigen:

Figur 1 einen Querschnitt durch eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Figur 2 eine Einzelheit der Figur 1 in vergrößerter Darstellung.

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AO

Der in einem Belüftungsreaktor BR zu verrottende Klärschlamm - der beispielsweise über eine hier nicht dargestellte Siebband-Presse mechanisch entwässert worden ist oder der aus einer Massentierhaltung stammende Tierkot, nachfolgend als Kompost-Rohgut bezeichnet, wird über eine Zubringvorrichtung 10 in einen Einfülltrichter 11 einer Mischpresse MP gefördert, vgl. Figur 1. In den gleichen Einfülltrichter wird über eine weitere Zubringvorrichtung als Zuschlagstoff ein Kohlenstoffträger, beispielsweise Sägemehl, gefördert. Die Fördermengen sind so dosiert, daß die Anteile von Klärschlamm etwa 85 bis 90 Volumenprozent und die Anteile an Kohlenstoffträgern etwa 10 bis 15 Volumenprozent betragen.

Dem Einfülltrichter ist eine Mischpresse MP nachgeschaltet, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel im wesentlichen aus einer Misch- und Preßschnecke besteht, der eine Zubringerschnecke vorgeschaltet ist.

Das im Einfülltrichter 11 befindliche Kompost-Rohgut wird daher über die am Boden des Einfülltrichters befindliche Zubringerschnecke 14, die von einem Motor 15 über ein Regelgetriebe 16 angetrieben ist, in die Misch- und Preßschnecke 18 gefördert. Die Schneckengänge dieser Misch- und Preßschnecke weisen eine unterschiedliche Steigung auf; am Einlaß weisen die Schneckengänge eine weite und am Auslaß eine enge Steigung auf. Die Misch- und Preßschnecke 18 wird von einem Motor 19» gegebenenfalls über ein Getriebe 20, mit konstanter Drehzahl angetrieben.

Die Misch- und Preßschnecke ist von einem Schneckengehäuse 22 umgeben, das ausgangsseitig eine Lochscheibe 23 umfaßt, die als Lager für die Schneckenwelle 24 dient und in Figur 2 in vergrößertem Maßstab im Querschnitt darges "eilt ist. In der Lochscheibe sind achsenparallele Löcher 25 vorgesehen, die einen Lochdurchmesser von etwa 10 bis

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20 mm aufweisen. Diese Löcher sind in einem Abschnitt der Lochscheibe in ihrem Durchmesser gleichbleibend, während in einem weiteren Abschnitt 25' diese Löcher konisch ausgebildet sind, sich also in ihrem Durchmesser zur Eingangsseite der Lochscheibe hin vergrößern. Die Lochscheibe ist nun so in das Schneckengehäuse 22 eingesetzt, daß die in bezug auf die Ausgangsseite der Lochscheibe sich konisch verjüngenden Durchmesser der Schnecke 18 zugewandt sind, während die im Durchmesser gleichbleibenden Abschnitte der Löcher sich auf der Ausgangsseite der Mischpresse MP befinden. Die Wirkung dieser in ihrem Querschnitt sich verändernden Löcher in der Lochscheibe wird später im einzelnen beschrieben.

Auf der die Schneckengänge tragenden Welle 24 ist ein Abstreifmesser 26 drehfest angeordnet, durch das beim Betrieb der Schnecke verhindert wird, daß faserige Kohlenstoffträger sich an der nach innen gewandten Seite der Lochscheibe festsetzen und dort die Löcher 25 zusetzen können.

An der Unterseite des Schneckengehäuses 22 ist ferner eine öffnung 27 vorgesehen, die durch ein Siebband 28 abgedeckt ist. Durch diese öffnung kann das beim Preßvorgang ausgedrückte Wasser aus der Presse austreten.

Der Mischpresse MP ist der Rottebehälter BR nachgeordnet, der an seinem Einlaß ein von einem Motor 30 über ein Getriebe 31 angetriebenen Schleuderteller 32 zum niveaugleichen Einbringen des die Mischpresse als Presslinge verlassenden Kompost-Rohgutes in den Belüstungsreaktor aufweist.

Das in den Belüftungsreaktor oben eingebrachte aufbereitete Kompost-Rohgut durchwandert diesen als sogenanntes Materialhaufwerk MH, das über ein Gebläse LG im Gegenstrom zwangsbelüftet wird. Über eine Austragsvorrichtung AV wird an der Sohle des Belüftungsreaktors das verrottete Material entnommen.

*über den gesamten Querschnitt

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Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, wird das in den Einfülltrichter gebrachte Kompost-Rohgut über die Zubringerschnecke 14 der Misch- und Preßschnecke 18 zugeführt, wobei über das Regelgetriebe 16 die für das dosierte Zubringen des Kompost-Rohgutes jeweils erforderliche Drehzahl einstellbar ist. Im. Schneckengehäuse 22 erfolgt in an sich bekannter Weise der Misch- und Preßvorgang des zugeführten Kompost-Rohgutes bis zur Verringerung seines Volumens um etwa ein Drittel bei gleichzeitiger Entwässerung. Das ausgeschiedene Wasser tritt über das Siebband 28 und die öffnung 29* Das gemischte und auf etwa ein Drittel des Volumens zusammengepreßte Kompost-Rohgut wird anschließend durch die sich verjüngenden öffnungen 25' und die Öffnun gen 25 der Lochscheibe 23 gedruckt. Durch die sich verjüngenden öffnungen wird ein Preßdruck im wesentlichen senkrecht zur Durchtrittsrichtung des Kompost-Rohgutes erzeugt. Hierbei wird das Kompost-Rohgut bei weitestgehender Entlüftung zu Presslingen PR von etwa 10 bis 20 mm Durchmesser zusammengepreßt. Ober die zylindrischen Abschnitte der Löcher 25 werden die Außenflächen der Presslinge glattgestrichen. Die die Lochscheibe verlassenden Presslinge PR brechen mit unterschiedlicher Länge von maximal etwa 150 mm beim Verlassen der Lochscheibe ab und fallen, wie in Figur 1 dargestellt, auf den Schleuderteller 32, durch den sie im Belüftungsreaktor niveaugleich aufgeschichtet werden. Durch das Abbrechen entstehen lediglich an den stirnseitigen Bruchflächen öffnungen für die beim Preßvorgang im Pressling erzeugten Kapillaren,die bei der zwangsweisen Belüftung im Belüftungsreaktor intensiv Luft aufsaugen. Der gewünschte Rottevorgang im Belüftungsreaktor setzt daher spontan vom Innern des Presslings her ein und bringt diesen zum Aufblähen. Dieses Aufblähen wird umso intensiver, je tiefer die Presslinge innerhalb des sich durch den Belüftungsreaktor bewegenden Haufwerkes liegen, um schließlich zu zerkrümmein. Auf diese Weise wird eine gleichmäßig gute Belüftung und damit gleichmäßig

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gute Verrottung über den gesamten Querschnitt des im Belüftungsreaktor befindlichen Materialhaufwerkes erzielt.

Um den Beginn des Rottevorganges noch intensiver zu gestalten, kann nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung über den Austrag AV entnommenes verrottetes Kompostgut - sogenanntes Rückgut - über eine Zubringvorrichtung 34· in. den Einfülltrichter gefördert werden.

Bei dieser Ausführungsform hat der entwässerte zu verrottende Klärschlamm einen Anteil von 55 bis 70 Volumenprozent, der Zuschlagstoff in Form von Sägemehl einen Anteil von 10 bis 15 Volumenprozent und der Zuschlagstoff in Form von Rückgut einen Anteil von 20 bis 30 Volumenprozent am Kompost-Rohgut.

Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen der beschriebenen Mischpresse MP möglich, entscheidend ist allein, daß zur Aufbereitung des zu verrottenden entwässerten Klärschlammes, Tierkotes und ähnlichem, das Rottegut und die zuzuführenden Zuschlagstoffe unmittelbar vor ihrer Überführung in den Belüftungsreaktor durch einen mischenden Preßvorgang in der beschriebenen Weise mechanisch aufbereitet und unmittelbar daran anschließend in dem Belüftungsreaktor zur Auslösung spontaner Rottevorgänge zwangsbelüftet werden.

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Leerse ite

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum mechanischen Aufbereiten von einem biologischen Rottevorgang zuzuführenden organischen Abfällen, wie*Tierkot u.a. unter Zuführung von Kohlenstoffträgern als Zuschlagstoff, wie Sägemehl o.a., dadurch gekennzeichnet , daß die Abfälle und Zuschlagstoffe durch einen mischenden Preßvorgang bis zur Verringerung ihrer Volumina um etwa ein Drittel unter gleichzeitiger Entwässerung vermischt, durch einen weiteren Preßvorgang weitestgehend entlüftet und nachfolgend in, an ihren Stirnseiten Bruchflächen aufweisende Presslinge von etwa 10 bis 20 mm Durchmesser und unterschiedlicher Länge von maximal etwa 150 mm überführt werden, die anschließend in einen Belüftungsreaktor zur Auslösung spontaner Rottevorgänge zwangsbelüftet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfälle und Zuschlagstoffe in einem Verhältnis von 10 bis 15 Volumenprozent Sägemehl und 85 bis 90 Volumenprozent Kommunalklärschlamm gemischt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfälle und Zuschlagstoffe

•Klärschlamm,

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ORIGINAL INSPECTiD

in einem Verhältnis von 10 bis 15 Volumenprozent Sägemehl, 20 bis 30 Volumenprozent gerottetem Material und 55 bis 70 Volumenprozent Kommunalklärschlamm gemischt werden.

4-. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3» gekennzeichnet durch eine mit den Abfällen beschickte Mischpresse, der ausgangsseitig eine die in der Mischpresse vermischten und unter Verdichtung teilweise entwässerten Abfälle zu strangähnlichen Presslingen formende Formpresse nachgeordnet ist, deren Preßdruck im wesentlichen senkrecht zur Austrittsrichtung der Presslinge aus der Presse wirkt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet , daß als Mischpresse eine Schneckenpresse mit einer Misch- und einer konisch sich verjüngenden Kompressionszone und als Formpresse ein ausgangsseitig mit der Schneckenpresse verbundenes, senkrecht zur Schneckenachse angeordnetes Lochblech mit Lochdurchmessern von 10 bis 20 Millimetern vorgesehen ist, deren Löcher zur Austrittseite hin innerhalb eines ersten Abschnittes sich konisch verjüngen und in einem zweiten Abschnitt im Durchmesser gleichbleibend sind und daß dem Lochblech auf der Eintrittseite ein Abstreifer zugeordnet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß in der Kompressionszone , mindestens eine den Abfluß des aus den Abfällen gepreßten Wassers ermöglichende öffnung vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneckenpresse eine Dosierschnecke vorgeschaltet ist, deren Drehzahl regelbar ist.

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