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Verfahren zum Trocknen von pastösen wäßrigen
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Schlämmen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von pastösen
wäßrigen Schlämmen.
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Unter pastösen wäßrigen Schlämmen werden hier solche Schlämme verstanden,
die im wesentlichen über 15 bis 18 Gewichts-% Feststoffanteile besitzen. Es handelt
sich in vielen Fällen um vorentwässert Industrie- und Kommunalschlämme, die in großen
Mengen anfalien und derer Entsorgung in jüngster Zeit ein wachsendes Problem darstellt.
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Die Entsorgung soll nicht nur möglichst schnell, sondern auch mit
möglichst geringem Energieaufwand erfolgen. Dabei sollen wertvolle Rückstände nicht
vernichtet, sondern als Rohstoffe möglichst in den Wirtschaftskreislauf zurückgeführt
werden können) um auf diese Weise Energie und Rohstoffe sparen zu können.
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Die Erfindung betrifft damit nicht nur ein Verfahren zum Trocknen
von pastösen wäßrigen Schlämmen, sondern im engeren Sinne auch Verfahren zur Herstellung
von bestimmten Rohstoffen aus qpziellen Abfallschlämmen kommunaler oder industrieller
Kläranlagen.
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Hierzu gehören ohne jede Beschränkung z.B. die Herstellung von festen
Brennstoffen aus wäßrigen blschlämmen, die Herstellung von Pigmenten aus wäßrigen
Farb-, Lack- und Metalloxidschlämmen und die Herstellung von Düngemitteln aus nahrungs-,
futter- und/oder fäkalhaltigen Abfallschlrlrnnen.
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Bei der Herstellung von Düngemitteln, insbesondere Biokomposten, karin
es von Vorteil sein, zur Erhöhung der Bindefestigkeit der einzelnen Feststoffteilchen
untereinander den Ausgangsschlämmen spezielle organische Abfallschlämme als Bindemittel
in bestimmten Anteilen zuzumischen. Erfindungsgemäß kann es sich hierbei insbesondere
um Milch- und/oder Melasseschlämme aus Molkereibetrieben und der Zuckerindustrie
handeln.
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Abfallschlämme, die mit solchen speziellen Bindemittelschlämmcn versetzt,
erfindungsgemäß getrocknet bzw. eingedickt werden, lassen sich leicht z.B. in plattenförmige
Endprodukte überführen, die sich besonders raumsparend lagern lassen.
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Der Erfindung liegt damit im weitesten Sinne die Aufgabe zugrunde
eiti Verfahren zur Entsorgung pastöser, wäßriger Schlämme mit minimalem Energieaufwand
ohne Zusätze von Chemikalien anzugeben, wubei die Endprodukte gegebenenfalls als
Rohstoffe verwendbar sein sollen.
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Die Aufgabe umfaßt weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens.
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Die Verfatlrensaurgabe wird dadurch gelöst, daß ein in einer flachen
Schicht auf wenigstens einem im wesentlichen ebenen Boden gleichmäßig zur Ausbreitung
gebrachter Schlamm in ständiger Aufeinanderfolge einerseits an fortlaufend unmittelbar
aufeinanderfolgenden lokalen Stellen zur weitestgehenden Oberflächenvergrößerung
mechanisch aufgewühlt und andererseits zur Vorbereitung einer optimalen, erneuten
Aufwühlbarkeit zur Freilegung neuer Oberflächen mechanisch wieder verdichtet wird
und daß die Schlammoberflächen während der Schlammbearbeitung allseitig von einem
feuchtigkeitsaufnehmenden Gasstrom unter Druck beaufschlagt werden.
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Weitere Verfahrensmerkmale zur Gewinnung von Rohstoffen können den
Merkmalen von Unteransprüchen entnommen werden. Mit besonderem Vorteil werden beim
erfindungsgemäßen Verfahren warme Industrieabgase verwendet.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des vorstehenden
Verfahren besteht darin, daß zur weitestgehenden Oberflächenvergrößerung der Schlammschicht
pflug- oder scharrenförmige Werkzeuge und zum erneuten Schlammverdichten walzenförmige
Werkzeuge vorhanden sind und die Werkzeuge relativ zum Boden bewegt sind.
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Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen dieser Vorrichtung ergeben
sich aus den Merkmalen der sich anschließenden Unteransprüche.
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In den Zeichnungen sind lediglich Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ohne jede Beschränkung schematisch dargestellt.
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Hierin zeigt: Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Schlamnboden der
Vorrichtung in Fig. 1, Fig. 3 ein einzelnes Werkzeug oberhalb des Schlammbodens
nach Fig. 1 in der Vorderansicht, Fig. 4 das Werkzeug nach Fig. 3 in der Stirnansicht,
Fig. 5 ein weiteres Werkzeug oberhalb des Schlammbodens nach Fig. 1 in der Vorderansicht,
Fig. 6 das Werkzeug nach Fig. 5 in einer abgeänderten Gestalt, Fig. 7 einen Teilschnitt
durch die Vorrichtung nach Fig. 1 zur Verdeutlichung der Schlammbodenabdeckung.
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Fig. 1 zeigt in grobschematischer Darstellung ohne konstruktiv-e Details
einen Scljiiitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtuig zur Durchfü}lrur-lg
des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierdurch soll lediglich der prinzipielle Aufbau
der Vorrichtung verdeutlicht werden. Es ist dem Fachmann ohne weiteres klar, daß,
ausgehend von dieser Vorrichtung in Verbindung mit der eingangs angegebenen Lehre
der Erfindung, sich eine Vielzahl von Varianten und Abänderungen angeben lassen,
die alle im Rahmen der Erfindung liegen.
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Durch die Vorrichtung nach Fig. 1 soll die Erfindung in keiner Weise
konstruktiv oder verfahrensmäßig beschränkt sein.
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Auf einer in einem Gehäuse 1 senkrecht gelagerten und vori einem Motor
2 über Getriebe 3, 4 angetriebene Welle 5 ist an ihrem aus dem Gehäuse 1 herausragenden
freien Ende ein radförmiger Siebbodenträger 6 drehfest gehalten.
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Von dem mittleren, tiefgezogenen Nabenteil 7 gehen im wesentlichen
waagerecht vürlaufende Speichen 8 aus, die mit einem den Siebbodenträger radial
nach außen begrenzenden felgenartigen Profilring 9 fest verbunden sind. Die Speichen
8 dienen zum Auflegen von einzelnen Siebsegmenten 10 bzw. zum Unterstützen eines
ringförmigen Siebes.
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Sofern der einzudickende bzw. zu trocknende Schlamm bereits derart
vorentwässert ist und eine solche Konsistenz aufweist, daß kein oder nur urbedeiitende
Wassermengen durch die Sieb löcher abfließen können, kann statt eines Siebbodenbelages
auch ein Blechboden vorhanden sein, der keine Löcher aufweist und der ebenfalls
aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt sein kann, die zwischen den Speichen gehalten
sind oder der aus einem geschlossenen Ringblech besteht, das sich auf den Speichen
8 abstützt.
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Der äußere Profilring 9 und der äußere Rand 11 des Nabenteiles 7 überragen
den Sieb- bzw. Blechboden um ein solches Maß, daß auf den Boden eine Schlammschicht
aufgebracht werden kann, die je nach der Zusammensetzung und der Konsistenz des
Schlammes in vielen Fällen zwischen etwa 5 bis 20 cm hoch ist. Doch es können auch
bis zu 50 cm Schlammschichten in bestimmten Fällen von Vorteil sein.
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Oberhalb des Siebbodenträgers 6 sind erfindungsgemäß zwei verschiedene
Werkzeuge 12, 13 in wechselnder Aufeinanderfolge arigeordrlet, durch die die Schlammschicht
durch eine relative Bewiegung der Werkzeuge gegenüber der Schlammschicht immer wieder
intensiv aufgewühlt und wieder verdichtet wird, wodurch ständig neue Schlammoberflächen
freigelegt werden, die einer intensiven Belüftung mit einem warmen Gasstrom, insbesondere.
warmer Industrieablauft, ausgesetzt werden, um dadurch dem Schlamm möglichst rasch
und intensiv Wasser zu entziehen.
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Bei dem einen Werkzeug handelt es sich um ein pflug- oder scharrenförmiges
Gerät 13, das mehr im einzelnen iri Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Es besteht im
wesentlichen aus einem Rohrkörper 14, der sich radial zwischen dem äußeren Profilring
9 und dem Ranti 11 des Nabenteiles 7 erstreckt. Von dem sich waagerecht über dem
Siebbodenträger 6 in einer bestimmten Höhe erstreckenden Rohrkörper 14 zweigen etwa
in gleichen Abständen in die Schlammsctlicht ragende Rohre oder hohle Stangen 15
ab, die in pflug- oder scharrenartig gerormte Endabschnitte 16 auslaufen, welche
auf oder dicht oberhalb des Siebbodens liegen. An der Unterseite des Rohrkörpers
14 sowie im unteren, im wesentlichen mit dem Schlamm in BerUhrung komlnerlden Bereich
der hohlen Stangen 15 und der Endabschnitte 16 befinden sich düsenartige Oeffnungen
17, aus denen im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung die warmen Industrieabgase
unter Druck abströmen. Hierzu ist der Rohrkörper 14 an einen nicht dargestelLten
Belüfter angeschlossen.
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Im Beispielsfalle sind bei der Vorrichtung nach Fig. 1 drei einander
entsprechende Rohrkörper 14 in Winkeln von 120° zueinander angeordnet. Die Rohrkörper
14 werden dabei an Tragarmen 18, 18 an einem Gerüst 19 oberhalb des Siebträgerbodens
6 gehalten, wie es in Fig.1 für einen Rohrkörper 14 schematisch dargestellt ist.
Die pflug-oder scharrenartigen Endabschnitte 16 an den. Rohrkörpern 14 weisen alle
in die gleiche Richtung. Dabei. sind die Endabschnitte 16 jeweils zweier aufeinanderfolgender.
Rohrkörper 1 14 derart zueinander angeordnet, daß sie bei einer Drehung des Siebträgerbodens
nicht in gleichen Ringspuren laufen, also auf Lücke zueinander angeordnet sind.
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Bei dem andererl Werkzeug handelt es sich dagegen um einen walzenförmigen
KöIper 12, der sich entsprechend wie ein pflug- oder scharrenförmigen Werkzeug 13
im wesentlichen radial zwischen dem äußeren Profilring 9 und dem Rand 11 des Nabenteiles
7 erstreckt.
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Im Beispieisfalle sind cirei walzenförmige Werkzeuge 12 vorgesehen,
die ir. Winkeln von .1200 zueinander angeordnet sind und dabei zwischen den pflug-
Hier scharrenförmigen Werkzeugen 13 liegen, so daß stets ein pflug- oder scharrenförmiges
Werkzeug 12 von einem walzenförmigen Werkzeug 13 gefolgt ist oder umgekehrt.
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Die walzenförmigen Werkzeuge 12 sind an Trangarmen 20, 20 drehbar
gelagert, die am Gerüst 19 Fest sind. Die Höhe der walzenförmigen Werkzeugs oberhalb
des Sicbbodenträgers 6 ist vorteilhafterweise einstellbar ausgebildet, was in Fig.
1 nicht näher dargestellt ist. Der Abstand der walzenförmigen Werkzeuge 12 yom Siebbodenträger
6 ist derart gewählt, daß der von einem pflug- oder scharrenförmigen Werkzeug 13
aufgewühlte Schlamm durch ein nachfolgendes walzenförmiges Werkzeug wieder soweit
verdichtet wird, daß der Schlamm anschließend von einem weiteren pflug- od er schc.irrenförrnige
Werkzeug wieder neu aufgebrochen werden kann. Durch die walzentörmigen Werkzeuge
wird also der Schlamm nicht mit dem Ziel komprimiert, Flüssigkeitsanteile auszupressen,
sondern er wird nur so weit zusammengedrückt bzw. kompaktiert, daß durch anschließendes
erneutes Auflockern des Schlammes durch ein pflug- oder scharren förmiges Erkzeug
neue Schlammoberflächen frei kommen, die der warmen Abgasstrom ausgesetzt werden.
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Es tiat sich erfindungsgemäß herausgestellt, daß durch die ständige
Aufeinanderfolge von Auflockerungs- und Verdichtungsarbeit immer wieder neue Schlammoberflächen
einer intensiven Belüftung mit einem warmen Abgasstrom ausgesetzt werden, was zu
überraschend kurzen Trocknungszeiten führt.
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Vorteilhafterweise ist die Oberfläche der walzenförmigen Körper 12
profiliert ausgebildet, wobei in den Profilvertiefungen Düsen austreten, aus denen
die warmen Industrieabgase unter Druck austreten. Hierzu sind die walzenförmigen
Körper hohl ausgebildet und an nicht dargestellte Lüfter angeschlossen.
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Das äußere Walzenprofil karin aus in radialen Ebenen verlaufenden
Umrarlgsrillen 21 bestehen, die in bestimmten Abständen aufeinanderfolgen und wobei
sich in den Umfangsrillen die Düsenöffnungen 22 befiiiden, wie Fig. 5 zeigt. Statt
solcher Umfangsrillen kann die Walzenprofilierung auch aus mehreren parallelen Rillen
23, 24 bestehen, die nach Art eines Schneckentriebes um den Walzenumfang laufen
und wobei wiederum in den Rillen mit gewissen Abständen voneinander Düsenöffnungen
24 vorhanden sind.
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Die Profile zweier aufeinanderfolgender walzenförmiger Werkzeuge 12
sind vorteilhafterweise so ausgebildet, daß sie nicht in den gleichen Schlammspuren.
laufen, sondern diese sich kreuzen oder zueinander versetzt verlaufen. Durch diese
Maßnahme wird die intensive, ständig neue Umgestaltung des Schlammes. zur Bildung
immer wieder neuer Schlammoberflächen noch verstärkt.
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Ober die Düsen an den Werkzeugen 12, 13 wird die warme Abluft unmittelbar
an die freigelegte. Schlammoberflache herangeführt, wodurch eine intensive Trocknung
erzielbar ist.
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Es ist klar, daß die Rillenprofile derart ausgebildet und die Dosen
in den Rillen derart angeordnet sind, daß sie nicht durch eilldringenden Schlamm
verstopfen können. Im übrigen wird der Gasdruck vorzugsweise so hoch gewählt, daß
eine. Verstopfung durch Schlamm praktisch nicht in Frage kommt.
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Was für die Anordnung der Düsen an den walzenförmigen Werkzeugen 12
gesagt ist, gilt entsprechend auch für die pflug- oder scharrenförmigen Werkzeuge
13. Hier können die Düsen ebenfalls in Vertiefungen liegen, die so vorteilhafterweise
angebracht bzw. ausgebildet sind, daß der an den Vertiefungen vorbeistreichende
Schlamm über diese hinweggeführt wird, ohne die Vertiefungen auszufüllen.
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Die rasche Trocknung eines Schlammes wird dadurch noch wesentlich
beschleunigt, daß die Schlammschicht in einer geringen Höhe durch Bleche oder dergleichen
abgedeckt ist, wobei die Abdeckung die Werkzeuge 12 und 13 mit einschließt, so daß
im wesentlichen ein geschlossener Trocknungsraum gebildet ist, der eine zentrale
Offnung
aufweist, über die warmes Abgas unter Druck zugeführt wird. Die Abgase streichen
dabei über die Schlammoberfläche und treten aus Öffnungen am äußeren Profilrand
9 aus. Hier können nicht dargestellte Gas führungen vorhanden sein, die das ausströmende
Gas unter die Siebböden leiten, ehe es ins Freie abströmt.
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Nach Fig. 1 ist die Gas zuführung unter die Abdeckbleche 25 so gewShlt,
daß unten die zentrale Öffnung 26 der Abdeckbleche der nach außen abgebogene Hand
26 einer Glocke 28 greift, in die ein Kegel 29 greift und die über ein Rohr 30 an
einen Lüfter angeschlossen ist, über den die waren Abgase. in das Rohr 30 gedrückt
werden.
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Fig. 7 zeigt einen Schnitt quer zu den Achsen eines pflug- oder scharrenartigen
Werkzeuges 13 zwischen zwei walzenförmigen Werkzeugen 12. Durch Fig. 7 wird deutlich,
daß die Abdeckbleche die Werkzeuge 12 und 13 mit einschließen.
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Die Schlammschicht kann auf verschiedene Weise auf deri Boden ausgebreitet
werden. Nach Fig. 1 ist im Beispielsfalle in der Abdeckung ein Schlitz 32 freigelassen,
über den der zugeführte Schlamm gleichmäßig verteilt wird. Hierzu gibt es eine Reihe
voti Möglichkeiten, wie zum Beispiel einen oberhalb des Schlitzes angeorineten Schneckenförderer
oder dergleichen Verteiler.
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Nach Fig. 1 befindet sich unterhalb des Siebbodens eine Rinne 33 zum
Auffangen des durchlaufenden und gegebenenfalls überlaufenden Wassers. Es ist klar,
daß die Rinne 33 entb-ehrlich ist, wenn bei einem Schlamm, der über ein Sieb keine
Feuchtigkeit mehr abgibt, statt der Siebböden geschlossene Bodenbleche eingesetzt
sind.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Fig. 1 arbeitet wie folgt: Der
Motor 2 wird zum Antrieb des Getriebes 3, 4 in Bewegung gesetzt, über das die Welle
5 mit dem Siebbodenträger 6 in relativ langsamer Drehbewegung versetzt wird. Ein
pastöser wäßriger Schlamm wird über eine nicht dargestellte Beschickungsvorrichtung
durch den Schlitz 32 gleichmäßig in einer bestimmten Höhe zwischen 5 bis 20 cm über
dem Siebbodenträger 6 verteilt. Anschließend wird die Belüftung eingeschaltet. Die
Trocknung des Schlammes erfolgt während der ständigen Drehbewegung des Siebbodenträgers
6 in einer Drehrichtung, die den feststehenden pflug- oder seharrenförmigen Werkzeugen
13 entgegengerichtet ist, welche in den Schlamm eingreifen, der hierdurch aufgewühlt
wird, wobei die aus den Düsen 17 unter Druck austretenden warmen Abgase die blosgelegten
Schlammoberflächen intensiv umspülen und hierbei dem Schlamm Feuchtigkeit entziehen.
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Die frei drehbar gelagerten, walzenförmigen Werkzeuge 12 sind in ihrer
Lage über dem Siebbodenträger derart eingestellt, daß sie mit einem bestimmten Andruck
auf dem aufgewühlten Schlamm lasten und diesen dabei wieder verdichten bzw. zusammendrücken,
ohne ihn jedoch höheren Drücken auszclsetzen, wie sie z.B. in Pressen zum Entwässern
von feuchtem Gut aufgewendet werden müssen. Der verdichtet, zusammengedrückte Schlamm
wird anschließend von einem pflug- oder scharrenförmigen Werkzeug wieder erneut
aufgewühlt, wobei neue, frische Schlammoberflächen der intensiven Gasbelüftung ausgesetzt
werden.
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Beim Kompaktieren des Schlammes durch die walzenförmigen Werkzeuge
12 werden der Schlammoberfläche durch die Düsen 22 bzw. 24 warme Abgase zugeführt.
Ein Antrieb der walzenförmigen Werkzeuge 12 ist in der Regel nicht erforderlich,
da sie im Kontakt mit dem Schlamm auf dem sich drehenden Siebbodenträger in Drehbewegung
versetzt werden.
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Wassers das über die Siebe 10 in die Rinne 33 tropft, wird über einen
Auslauf nach außen abgeleitet. Die Siebe 10. einschließlich
der
Rinne 33 sind jedoch nicht erforderlich, wenn eine solche Wasserabscheidung auf
Grutld der besonderen Schlammbeschaffenhelt nicht erfolgt. Wie schon gesagt, können
dann die Siebe 10 durch Blecfle ohne Löcher ersetzt sein.
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Zusätzlich zu der Schlammbelüftung über die Düsen an den Werkzeugen
12, 13 erfolgt eine intensive Oberflächenbelüftung des Schlammes über die BelüStungy«ocke
28, die unter die Abdeckbleche 25 geführt ist, durch die die warmen Abgase zwangsweise
mit der Schlammoberfläche intensiv in Kontakt gebracht werden. Ist der Schlamm genügend
getrocknet, wird auf den Boden ein Abstreifer 34 abgesenkt, der das Gut über eine
Schurre nach außen abführt.
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Die Erfindung ist in keiner Weise auf das Ausführungsbeispiel nach
Fig. 1 beschränkt. Es ist dem Fachmann klar, daß die Vorrichtung für nur eine Trocknungsfraktion
in eine solche Gr zwei oder mehrere Fraktionen umgestaltet werden kann, wenn zwei
oder mehrere Siebbodenträger 6 vertikal untereinander angeordllet werden.
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In einem solchen Fall kann es zweckmäßig sein, die Werkzeuge 12 und
13 nur oberhalb des obersten Siebbodenträgers anzuordnen.
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Die zweite Fraktion kann gegebenenfalls der ersten Fraktion wieder
zugemischt werden. Die Erfindung schließt jedoch nicht aus, daß auch die zweite
Fraktion durch Werkzeuge entsprechend Fig. 1 getrocknet wird.
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Im übrigen ist klar, daß die Erfindung nicht auf eine Rundanlage gemäß
Fig. j beschränkt ist. Nach der offenbarten Lehre der Erfindung läßt sich auch eine
entsprechende Vorrichtung zum Trocknen von pastösen wäßrigen Schlämmen angegeben,
die wenigstens einen langgestreckten Siebbodenträger aufweisen. Dabei ist es auch
hier vorteilhaft, den Siebbodenträger gegenüber den Werkzeugen zu bewegen.
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Während bei dem Rundtrockner nach Fig. 1 der Siebbodenträger gedreht
wird, wird er bei einem Längstrockner hin- und herbewegt.
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Dabei ist es dann zweckmäßig, die pflug- und scharrenförmigen Werkzeuge
derart auszubilden, daß sie beim Vor- und Zurückziehen in der gleichen Weise auf
den Schlamm einwirken.
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Schließlich ist klar, daß die Erfindung nicht auf eine chargenweise
arbeitende Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschränkt
ist. So lassen sich auch kontinuierlich arbeitende Trocknungsvorrichtungen angeben,
die von dem erfindungsgemäßen Verfahren Gebrauch machen. In einem solchen Falle
kann der Boden zur Aufnahme des Schlammes aus einer schraubenlinienförmig sich um
eine mit einem Drehantrieb versehene Achse erstreckende Spiralbahn bestehen. Die
walzen- und pflug- oder scharrenförmigen Werkzeuge können an Auslegern gehalten
sein, die sich vom äußeren Raiid der Spiralbahn radial nach innen erstrecken, wobei
die Ausleger an wenigstens einer endlosen Kette gehalten sind. Die Werkzeuge arbeiten
dabei längs eines senkrechten Wegabschnittes der endlosen Kettenbahn mit der Spiralbahn
nach Art eines Schneckentriebes zusammen.
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Ein derartiger Schneckentrockner könnte eine solche Höhe haben, daß
bei einer Aufgabe des Schlammes auf das obere Ende der Spiralbahn und bei langsamer
Drehbewegung der Spiralbahn der Schlamm arn unteren Ende ausreichend getrocknet
abgezogen werden kann.
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Die Erfindung zeigt, daß mit relativ einfachen Vorrichtungen ohne
größerem Aufwand und bei energiesparender Ausnutzung warmer Abgase pastöse wäßrige
Schlämme in einer bisher nicht dagewesenen Weise in ausreichend kurzer Zeit getrocknet
werden können, wobei die getrockneten Schlämme in vielen Fällen nutzbringend weiterverwendet
werden können, so daß außer Energie auch erhebliche Mengen an Rohstoffen gespart
werden können.
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L e e r s e i t e