DE2844498C2 - Method of stabilizing sludge - Google Patents
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Description
dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt des Belüftungsgases mindestens 20 VoL-% beträgt, in der ersten Abbauzone eine Temperatur von mindestens 35 Grad C so lange aufrechterhalten wird, bis der Gehalt des Schlammes an organischer Trockensubstanz um 5 bis 20% vermindert ist, und daß in der zweiten Abbauzone eine Temperatur von mindestens 25 Grad C gehalten wird.characterized in that the oxygen content of the ventilation gas is at least 20 Vol-%, a temperature of at least 35 degrees C is maintained in the first degradation zone until the content of the sludge increases Organic dry matter is reduced by 5 to 20%, and that in the second degradation zone one Temperature of at least 25 degrees C is maintained.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm und das Belüftungsgas in der ersten Abbauzone in solcher Menge und solchem Maße gemischt werden, daß eine Ausnutzung von mindestens 0,03 kg Sauerstoff je kg organische Trockensubstanz in dem eingeleiteten Schlamm erreicht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the sludge and the aeration gas in of the first mining zone are mixed in such an amount and to such an extent that utilization of at least 0.03 kg of oxygen per kg of organic dry matter is achieved in the introduced sludge.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm und das Belüftungseinsatzgas in der ersten Abbauzone in solcher Menge und solchem Maße gemischt werden, daß eine Ausnutzung von 0,10 bis 035 kg Sauerstoff je kg organische Trockensubstanz in dem eingeleiteten Schlamm erreicht wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the sludge and the aeration feed gas in the first breakdown zone in such amount and mixed to such an extent that a utilization of 0.10 to 035 kg of oxygen per kg of organic dry matter in the introduced Mud is reached.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der in die erste Abbauzone eingeleitete Schlamm einen Trockensubstanzgehalt von mindestens 20 000 mg/1 hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Trockensubstanzgehalt des in die erste Abbauzone eingeleiteten Schlamms bis zu 80 000 mg/1 beträgt.4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the introduced into the first degradation zone sludge has a dry matter content of at least 20,000 mg / 1, characterized in that the dry matter content of the in the first Digestion zone introduced sludge is up to 80,000 mg / 1.
Das Häuptpätent betrifft ein Verfahren zum Abbau von Schlamm, bei dem wenigstens ein Teil des Schlamms durch mindestens zwei abgedeckte Abbauzonen geleitet und dabei unter Bildung von stabilisiertem Schlamm und Methangas nacheinander aeroben und anaeroben Bedingungen ausgesetzt wird.The chief patent concerns a method of mining of sludge, in which at least a part of the sludge is passed through at least two covered mining zones, thereby forming stabilized Sludge and methane gas is successively exposed to aerobic and anaerobic conditions.
Der Erfindung nach dem Hauptpatent liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schlammabbauverfahren mit aufeinThe invention according to the main patent is based on the object of a sludge degradation process with aufein anderfolgender aerober und anaerober Schlammbehandlung zu schaffen, bei dem eine erhebliche Verkürzung der Behandlungszeit bei vollkommener Stabilisation unter möglichst geringem Energieaufwand erreicht wird.to create subsequent aerobic and anaerobic sludge treatment in which a considerable reduction in the treatment time is achieved with complete stabilization with the least possible expenditure of energy will.
Diese Aufgabe wird nach dem Hauptpatent dadurch gelöst, daßThis object is achieved according to the main patent in that
• a) in eine erste abgedeckte Abbauzone der Schlamm ίο und ein mindestens 50 VoL-% Sauerstoff enthaltendes Belüftungsgas eingeleitet und unter Aufrechterhaltung eines Gehalts der Mischflüssigkeit an gelöstem Sauerstoff von mindestens 2 mg/1 sowie einer Gesamtschwebstoffkonzentration des Schlammes von mindestens 20 000 mg/1 gemischt werden,• a) in a first covered mining zone the sludge ίο and a ventilation gas containing at least 50% by volume of oxygen are introduced and mixed while maintaining a dissolved oxygen content of at least 2 mg / 1 in the mixed liquid and a total suspended matter concentration of at least 20,000 mg / 1 in the sludge,
b) der Schlamm in der ersten Abbauzone während des Mischvorgangs bei einer Temperatur im thermophilen Bereich von 45° C bis 75° C gehaltei. wird,b) the sludge in the first degradation zone is kept at a temperature in the thermophilic range of 45 ° C to 75 ° C during the mixing process. will,
c) das Mischen im thermophilen Temperaturbereich für eine Schlammverweildauer von 4 bis 48 Stunden unter teilweiser Verminderung des Gehalts des in die erste Abbauzone eingeleiteten Schlammes an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen fortgeführt wird,c) mixing in the thermophilic temperature range for a sludge retention time of 4 to 48 hours with partial reduction of the content of the sludge of biodegradable volatile suspended matter introduced into the first degradation zone is continued,
d) teilstabilisierter Schlamm und an Sauerstoff verarmtes Abbaugas mit einem Sauerstoffgehalt von mindestens 21% aus der ersten Abbauzone getrennt ausgetragen werden und e) der teilstabilisierte Schlamm aus der Verfahrensd) partially stabilized sludge and oxygen-depleted degradation gas with an oxygen content of at least 21% from the first extraction zone are carried out separately and e) the partially stabilized sludge from the process stufe d) in einer zweiten abgedeckten Abbauzone bei einer Temperatur von 300C bis 600C unter anaeroben Bedingungen für eine Feststoffverweildauer von etwa 4 bis 12 Tagen gehalten wird und die ausreicht, um den Gehalt des Schlammes anstage d) is held in a second covered degradation zone at a temperature of 30 0 C to 60 0 C under anaerobic conditions for a solids retention time of about 4 to 12 days and which is sufficient to keep the content of the sludge biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen auf unter ungefähr 40% des Gehalts des in der Verfahrensstufe a) in die erste Abbauzone eingeleiteten Schlammes an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen weiter abzusenken.biodegradable volatile suspended matter to below approximately 40% of the biodegradable volatile suspended matter content of the sludge introduced into the first degradation zone in process stage a).
Gemäß dem Hauptpatent müssen mithin Mindestwerte für die Behandlungstemperaturen in beiden Abbauzonen eingehalten werden. Außerdem muß das Belüftungsgas mindestens 50 Vol.-% Sauerstoff enthalten.According to the main patent, minimum values for the treatment temperatures must be observed in both mining zones. In addition, the ventilation gas must contain at least 50% by volume of oxygen.
Mit dem Verfahren nach der vorliegenden Zusatzerfindung soll das Verfahren nach dem Hauptpatent auch mit einem Belüftungsgas mit geringerem Sauerstoffanteil durchführbar sein. Die Zusatzerfindung betrifft daher ein Verfahren zumWith the method according to the present additional invention, the method according to the main patent should also be feasible with a ventilation gas with a lower oxygen content. The additional invention therefore relates to a method for Stabilisieren von Schlamm durch mindestens einen aeroben und mindestens einen anaeroben Abbau, bei dem der Schlamm und ein Sauerstoff enthaltendes Belüftungsgas in einer ersten Abbauzone in für eine aerobe Teilstabilisierung ausreichender Menge und ausrei-Stabilizing sludge by at least one aerobic and at least one anaerobic degradation, in which the sludge and an oxygen-containing aeration gas in a first degradation zone in sufficient quantity and sufficient for aerobic partial stabilization. chendem Maße gemischt werden und der Schlamm dort unter Aufrechterhaltung eines Trockensubstanzgehaltes von mindestens 20 000 mg/1 während einer Verweilzeit von 4 bis 48 Stunden auf einer Temperatur bis zu 75 Grad C gehalten wird, und bei dem der teilstabilisierbe mixed appropriately and the sludge there while maintaining a dry matter content of at least 20,000 mg / 1 for a residence time of 4 to 48 hours at a temperature up to 75 degrees C is kept, and at which the partially stabilized te Schlamm in einer zweiten, abgedeckten Abbauzone bei einer Temperatur bis zu 60 Grad C Unter änäeroben Bedingungen und unter Erzeugung von Methan so lange gehalten wird, bis der Gehalt des Schlammes an biologisch abbaubarer organischer Trockensubstanz aufte sludge in a second, covered mining zone at a temperature of up to 60 degrees C under aerobic conditions and with the production of methane until the content of biodegradable organic dry matter in the sludge unter 40% seines Gehaltes beim Einleiten in die erste Abbauzone vermindert ist.below 40% of its content is reduced when it is introduced into the first mining zone.
Die Lösung nach der Zusatzerfindung besteht darin, daß der Sauerstoffgehalt des Belüftungsgases minde-The solution according to the additional invention is that the oxygen content of the ventilation gas is at least
stens 20 VoL-% beträgt, in der ersten Abbauzone eine Temperatur von mindestens 35 Grad C so lange aufrechterhalten wird, bis der Gehalt des Schlammes an organischer Trockensubstanz um 5 bis 20% vermindert ist, und daß in der zweiten Abbauzone eine Temperatur von mindestens 25 Grad C gehalten wird.at least 20% by volume, in the first mining zone one Temperature of at least 35 degrees C is maintained until the content of the sludge organic dry matter is reduced by 5 to 20%, and that a temperature in the second degradation zone is kept at a temperature of at least 25 degrees C.
Beim Verfahren nach der Zusatzerfindung werden mithin neben dem unteren Grenzwert für den Sauerstoffgehalt des Belüftungsgases auch die unteren Grenzen für die Behandlungstemperaturen in beiden Abbauzonen herabgesetztIn the method according to the additional invention, in addition to the lower limit value for the oxygen content of the aeration gas also the lower limits for the treatment temperatures in both degradation zones degraded
Nicht notwendig ist ferner die Einhaltung der unteren Grenze des Sauerstoffgehaltes der Mischflüssigkeit in der ersten Abbauzone und der eingegrenzten Verweildauer in der zweiten Zone. Der Sauerstoffgehalt im aus der ersten Zone ausgetragenen Abbaugas ist zwangsläufig geringer. Außerdem ist es nicht erforderlich, die erste Zone abzudecken.Furthermore, it is not necessary to comply with the lower limits Limit of the oxygen content of the mixed liquid in the first decomposition zone and the limited residence time in the second zone. The oxygen content in the degradation gas discharged from the first zone is inevitable less. In addition, it is not necessary to cover the first zone.
Zusätzlich zu den im Hauptpatent enthaltenen Maßnahmen ist jedoch vorgesehen, den aeroben Abbau so lange fortzuführen, bis der Gehalt des in die aerobe Abbauzone eingeleiteten Schlamms an organischer Trockensubstanz um 5 bis 20% vermindert istIn addition to the measures contained in the main patent, however, provision is made for aerobic degradation in this way to continue for a long time until the content of the sludge introduced into the aerobic degradation zone is organic Dry matter is reduced by 5 to 20%
Weil das Belüftungsgas einen Sauerstoffgehalt bis herab zu 20 VoL-% haben kann, läßt sich als Belüftungsgas Luft oder mit Sauerstoff nur schwach angereicherte Luft verwenden. Dies gestattet eine Betriebskostenminderung. Durch den möglichen Fortfall der Abdeckung für die aerobe Abbauzone werden die Baukosten der Anlage gesenkt Die gegenüber dem Verfahren nach dem Hauptpatent niedrigeren Mindestwerte für die Behandlungstemperaturen erlauben er. die externe Wärmezufuhr zu verringern.Because the ventilation gas can have an oxygen content of down to 20% by volume, it can be used as a ventilation gas Use air or air that is only slightly enriched with oxygen. This allows a reduction in operating costs. Due to the possible omission of the cover for the aerobic degradation zone, the construction costs of the System lowered The lower minimum values for the treatment temperatures compared to the process according to the main patent allow him. reduce the external heat supply.
Luft oder ein anderes Belüftuagsgi -. von niedrigem Sauerstoffgehalt, d. h. 20 bis 50 Vol.-% Sauerstoff, eignet sich insbesondere in den Fällen, in denen ein autothermisches Erhitzen des Schlammes in der aeroben Abbauzone nicht notwendig ist, um die Temperatur des Schlammes dort in dem erforderlichen Bereich von 35°C bis 75°C zu halten. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn für das Erhitzen des Schlammes und das Aufrechterhalten der Temperatur in der aeroben Abbauzone externe Wärmeenergie zur Verfügung steht.Air or some other ventilation device. of low Oxygen content, d. H. 20 to 50% by volume of oxygen is suitable particularly in those cases where an autothermal heating of the sludge in the aerobic Degradation zone is not necessary to keep the temperature of the sludge there in the required range of Maintain 35 ° C to 75 ° C. This is the case, for example, when heating the sludge and maintaining it external heat energy is available to the temperature in the aerobic decomposition zone.
Ein Belüftungsgas mit höherem Sauerstoffgehalt als Luft ist dann vorzuziehen, wenn es darum geht, eine autotherme Schlammerhitzung in der aeroben Abbauzone zu fördern, die Menge des an Sauerstoff verarmten und Wärmeenergie aus dem Prozeß heraustragenden Abgases zu minimieren und das Maß des Sauerstoffüberganges von dem Belüftungsgas auf den Schlamm zu so steigern, um dadurch eine besonders intensive aerobe Abbauwirkung zu erzielen.A ventilation gas with a higher oxygen content than air is preferable when it comes to producing a autothermal mud heating in the aerobic degradation zone to promote the amount of oxygen depleted and to minimize thermal energy from the exhaust gas carrying out the process and the amount of oxygen transfer of the aeration gas to increase the mud, thereby creating a particularly intense aerobic To achieve degradation effect.
Das Verfahren nach der Zusatzerfindung, bei dem das Ausmaß des aeroben Abbaus nicht durch Vorgabe der Schlammverweildauer sondern durch die Absenkung des Schwebstoffgehalts bestimmt wird, eignet sich insbesondere dort, wo mit stärker schwankenden Schlammengen und/oder mit variabler biologischer Abbaufähigkeit des eingeleiteten Schlammes gerechnet werden muß. se The method according to the additional invention, in which the extent of aerobic degradation is not determined by specifying the sludge retention time but by lowering the suspended matter content, is particularly suitable where more fluctuating sludge quantities and / or variable biodegradability of the introduced sludge must be expected . se
Der Gehalt des in die aerobe Abbauzone einströmenden Schlammes an organischer Trockensubstanz wird dort um mindestens 5% gesenkt, um einen ausreichend teilstabilisierten Schlamm für die Weiterleitung zu der anschließenden anaeroben Abbauzone zu erzeugen. Ein solcher Mindestwert der Teilstabilisierung ist notwendig, um die anaerobe Abbauzone durch die aerobe Abbauzone ausreichend gegen Prozeßstörungen abzupuffern, die sich aus Änderungen der Art des Schlammes ergeben, der in das Gesamtsystem eingeführt wird. Andererseits erfolgt die Verminderung des organischen Trockensubstanzgehaltes des in die aerobe Abbauzone gelangenden Schlammes um maximal 20%, um eine hohe Methangasproduktion in der anaeroben zweiten Abbauphase zu gewährleisten.The organic dry matter content of the sludge flowing into the aerobic decomposition zone is lowered there by at least 5% in order to have a sufficiently partially stabilized sludge for forwarding to the to generate subsequent anaerobic degradation zone. Such a minimum value of the partial stabilization is necessary in order to buffer the anaerobic degradation zone sufficiently against process disturbances by the aerobic degradation zone, resulting from changes in the type of sludge introduced into the overall system. on the other hand the organic dry matter content of the in the aerobic degradation zone is reduced reaching sludge by a maximum of 20% to ensure a high methane gas production in the anaerobic second degradation phase to ensure.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Lösung nach der Zusatzerfindung enthalten die Unteransprüche 2—4.Expedient embodiments of the solution according to the additional invention contain the subclaims 2-4.
In den Ansprüchen 2 und 3 sind Grenzwerte für die Ausnutzung des eingetragenen Sauerstoffes, d. h. dessen Aufnahme durch den Schlamm, angegeben. Der Kleinstwert nach Anspruch 2 ist zweckmäßig, um eine ausreichende Stabilisierung des Schlammes in der ersten Abbauzone zu gewährleisten, bevor anschließend der anaerobe Abbau erfolgt In der Praxis haben sich die Werte nach Anspruch 3 als zweckmäßig erwiesen. Sie sind besonders gut geeignet, den Gehalt des in die erste Abbauzone eingeleiteten Schlammes an organischer Trockensubstanz in der ersten Abbauzone auf aerobe Weise um den vorstehend genannten Wert von 5 bis 20% zu verringern.Claims 2 and 3 contain limit values for the utilization of the oxygen introduced, i.e. H. whose Uptake by the mud, indicated. The smallest value according to claim 2 is appropriate to a sufficient stabilization of the sludge in the first degradation zone to ensure before the anaerobic degradation then takes place. In practice, the Values according to claim 3 proved to be useful. They are particularly well suited to the content of the in the first Degradation zone introduced sludge of organic dry matter in the first degradation zone to aerobic Way to reduce the above value from 5 to 20%.
In der aeroben Abbauzone wird der Trockensubstanzgehalt des Schlammes auf mindestens 20 000 mg/1 gehalten. Dies gewährleistet in der ersten Abbauzone die Aufrechterhalten«? einer ausreichend hohen Schlammtemperatur, um das notwendige Maß an Teilstabilisierung des Schlammes in der aeroben Abbauzone bei kurzen Verweildauern zu erzielen. Dabei beträgt vorteilhaft der Trockensubstanzgehalt des in die erste Abbauzone eingeleiteten Schlamms bis zu 80 000 mg/1. Durch diesen oberen Grenzwert wird sichergestellt, daß eine genügende Sauerstoffanreicherung des Schlammes erfolgen kann, ohne daß übermäßig Energie für das Mischen von Belüftungsgas und Schlamm aufgewendet zu werden brauchtIn the aerobic degradation zone, the dry matter content of the sludge is at least 20,000 mg / l held. This ensures maintenance in the first mining zone «? a sufficiently high one Sludge temperature to achieve the necessary degree of partial stabilization of the sludge in the aerobic degradation zone to be achieved with short dwell times. The dry matter content of the in the first is advantageously Digestion zone of introduced sludge up to 80,000 mg / 1. This upper limit ensures that a sufficient oxygenation of the sludge can take place without using excessive energy for the mixing of aeration gas and sludge needs to be expended
Während bei Temperaturen in der ersten Abbauzone im thermophilen Bereich bis 75° C eine besonders rasche biologische Zerlegung der organischen Inhaltsstoffe erfolgt, sorgt ein aerober Abbau in dem nahezu thermophilen Temperaturbereich von 35" C bis 45° C noch immer für Abbaugeschwindigkeiten, die ausreichen, um eine genügende Schlammstabilisierung bei den niedrigen Schlammverweildauern zu erzielen, die für die erste Abbaustufe des vorliegenden Verfahrens typisch sind.While at temperatures in the first degradation zone in the thermophilic range of up to 75 ° C, a particularly rapid one Biological decomposition of the organic ingredients takes place, ensures an aerobic breakdown in the almost thermophilic Temperature range of 35 "C to 45 ° C still allows for degradation rates that are sufficient to to achieve sufficient sludge stabilization with the low sludge retention times required for the first Degradation stages of the present process are typical.
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