DE3238328A1

DE3238328A1 - Verfahren zur aufarbeitung von einen heizwert aufweisenden schlammfoermigen abwasserrueckstaenden sowie anlage zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3238328A1
Application number: DE19823238328
Authority: DE
Inventors: Walter Ing. 4810 Gmunden Rieger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-10-20
Filing date: 1982-10-15
Publication date: 1983-04-28
Also published as: AT378176B; DE3238328C2; ATA447981A

Description

Verfahren zur Aufarbeitung von einen Heizwert auf-
weisenden schlammförmigen Abwasserrückständen sowie Anlage zur Durchführung des Verfahrens Verfahren zur Aufarbeitung von einen Heizwert aufweisenden schlammförmigen Abwasserrückständen sowie Anlage zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufarbeitung von einen Heizwert aufweisenden schlammförmiqen Abwasserrückstande, insbesondere von kommunalen Schlämmen, im Zuge der Herstellung keramischer Formlinge durch Einmischen der Rückstände in die Tonmasse der Formlinge sowie Trocknen und Brennen derselben in einem Tunnelofen, der mindestens eine Vorwärmzone, eine Brennzone und eine Kühlzone aufweist, sowie eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.
Steigende Abwassermengen aus kommunalen und technischen Anlagen bringen das Problem ihrer Verarbeitung in einer die Umwelt schonenden Weise mit sich, eine Aufgabe, die bisher technologisch und wirtschaftlich nicht zufriedenstellend gelöst ist. Biologische Kläranlagen großen Umfangs belasten ihre Umgebung durch Geruchsbelästigung und sind in seuchenhygienischer Hinsicht nicht unbedenklich, so daß vielfach eine Nachbearbeitung der Abwässer bzw. Schlammrückstände durch Erhitzen oder radioaktive Bestrahlung in Betracht gezogen werden muß.
Abgesehen von der enormen Verteuerung der Abwasserreinigung durch eine solche Technologie können auch bei nachträglicher Verwertung der Schlämme über eine Kompostierung und Humusierung immer noch Umwelt-Probleme auftreten, indem unzulässig hohe toxigene Schwermetalle, wie Quecksilber, Blei, Chrom und Cadmium, in den Boden gelangen.
Andere mit hohen Temperaturen ablaufende pyrolytische Verarbeitungsmethoden, bei denen Klärschlamm zusammen mit Altöl und Hausmüll verbrannt wird, sind zwar in hygienischer Hinsicht, d.h. hinsichtlich der Vernichtung von Bakterien und Viren, sicher, schließen aber eine Staubbelästigung mit Emission von Schwermetallen in die Atmosphäre nicht aus. Außerdem bleiben große Aschemengen übrig.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren und eine Anlage zu schaffen, wobei Abwasserschlämme verschiedener Art, Frischschlämme ebenso wie Klärschlämme, in wirtschaftlicher und umweltfreundlicher Weise und ohne Emission von Schadstoffen aufgearbeitet werden können und wobei ihr einen Heizwert aufweisender Gehalt an organischen Stoffen als Brennstoff bei der Herstellung keramischer Formlinge nutzbar gemacht werden kann.
Man hat bisher schon vorgeschlagen, den Heizwert von im Klärschlamm enthaltener Biomasse bei der Ziegelherstellung auszunutzen und sozusagen einen energieautarken Ziegelbrand zu bewerkstelligen, wobei der Abwasserschlamm der Tonmasse zugemischt, aus der Mischung die Formlinge geformt und diese gebrannt wurden. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß durch eine einfache Zumischung der Schlämme - auch in teilweise entwässerter Form - das Problem nicht lösbar ist, weil schon bei relativ geringer Erwärmung der Mischungen auf Temperaturen von weniger als 2000C ein Großteil der flüchtigen Bestandteile abgespalten wird und ungenützt, ja sogar umweltbelastend, in die Atmosphäre geht. Es wurde festgestellt, daß bei einer Temperatur von 2000C schon zwei Drittel der brennbaren organischen Bestandteile verloren gehen.
Diesen Verlust zu vermeiden, ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Eine zusätzliche Aufgabe besteht noch darin, schädliche Schwermetalle, die in den aufzuarbeitenden Schlämmen enthalten sein können, in einer nicht-flüchtigen, unlöslichen Form zu binden.
Diese Aufgaben der Erfindung werden bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art durch die Kombination der folgenden Maßnahmen gelöst: - daß flieMähige Schlämme, wie Frischschlamm oder Klärschlamm, unter anaeroben Bedingungen in einem dem Tunnelofen vor- oder nebengeschalteten luftdicht#abgeschlossenen Trockner bei aufsteigenden Temperaturen bis 3500C getrocknet und einer Trockendestillation unterworfen werden, - daß das bei der Trockendestillation entstandene Biogas gewonnen und der Aufheiz- bzw. Brennzone des Tunnelofens als Brennstoff zugeleitet wird, - daß der nach der Trockendestillation der Schlämme erhaltene, aufgekohlte und in feinkörniger Form anfallende Schlammrückstand der Tonmasse zugesetzt wird, und - daß die in der Kühlzone aufgeheizte Ofenluft in den dem Tunnelofen vor- oder nebengeschalteten Trockner rückgeführt und zum Trocknen der Schlämme verwendet wird.
Vorzugsweise erfolgt. die Trocknung der Schlämme in mehreren, insbesondere drei Stufen, wobei Ofenluft aus der Kühlzone in der ersten Stufe mit etwa 2000C, in der zweiten Stufe mit etwa 3000C und in der dritten Stufe mit etwa 4600C zugeführt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Ofenluft nach Passieren der Trockner in die Kühlzone des Tunnelofens im Gegenstrom zu den aus der Brennzone kommenden keramischen Formlingen wieder eingeleitet, wobei die Formlinge einer Sturzkühlung unterworfen werden.
Vorteilhaft wird das in den Trocknungsstufen bei der Trockendestillation entstandene Destillat einer Wäsche und Kondensation unterworfen, wobei nach Abtrennung der gasförmigen Bestandteile (Biogas) und deren Einführung in die Brennzone des Ofens ein öl enthaltendes Schwelwasser zurückbleibt.
Zweckmäßig wird das Schwelwasser zur Plastifizierung der Tonmasse, aus der die Formlinge geformt werden, verwendet.
Eine erfindungsgemäße Anlage mit einem Tunnelofen, der eine Vorwärmzone, eine Brennzone und eine Kühlzone aufweist, durch dessen Innenraum mit keramischen Formlingen beladene Wagen fahrbar sind und der im Gegenstrom von Ofenluft durchströmt wird, ist dadurch gekennzeichnet, - daß der Tunnelofen mit einer mehrstufigen Trocknungseinrichtung kombiniert ist, die unmittelbar neben oder ober dem Ofen positioniert ist, wobei jede Trocknungseinheit luftdicht abschließbar und durch die Ofenluft indirekt beheizt ist; - daß der Heizraum der Trocknungseinheiten mit Leitungen verbunden ist, aus denen das Ofengas in die Kühlzone des Tunnelofens rückführbar ist; - daß der das zu trocknende Gut enthaltende beheizte Raum der Trocknungseinheiten verbunden ist mit einer Einrichtung zum Waschen und Kondensieren der Destillationsprodukte und mit einer Austrageinrichtung für das bei der Trocken destillation zurückbleibende aufgekohlte Festprodukt, - daß weiters eine Einrichtung zum Trennen der gasförmigen und der flüssigen Bestandteile des Destillates bzw.
Kondensates vorgesehen ist, aus welcher die gasförmigen Bestandteile durch eine Leitung den öl-Gasbrennern zuführbar und die flüssigen Bestandteile (ölhaltiges Schwelwasser) durch eine Leitung zu einer Sammeleinrichtung- abziehbar sind, und - daß schließlich in an sich bekannter Weise Einrichtungen zum Einarbeiten der zurückgebliebenen aufgekohlten Festprodukte in die Tonmasse und zum Formen der Formlinge vorgesehen sind.
Zweckmäßig sind die Trocknungseinheiten als Schaufeltrockner mit einem beheizbaren Mantel ausgebildet, wobei zwischen den hintereinander angeordneten Schaufeltrocknern luftdichte Übergänge vorgesehen sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Anlage zu seiner Durchführung sind in der Zeichnung näher erläutert, wobei Fig. 1 ein Verfahrensschema, Fig. 2 einen Querschnitt und Fig. 3 eine Draufsicht auf den Tunnelofen samt Trocknungseinrichtung zeigen.
In Fig. 1 ist allgemein mit 1 ein Tunnelofen bezeichnet, der eine Vorwärmzone 2, eine Brennzone 3 und eine Kühlzone 4 aufweist. Durch den Innenraum des Tunnelofens sind bei der Ofeneinfahrt 5 mit keramischen Formlingen beladene Transportwagen 6 einfahrbar. In der Brennzone sind, wie bekannt, Öl-Gasbrenner 8 in der erforderlichen Anzahl angeordnet. Ofenluft durchströmt im Gegenstrom zu der Transportrichtung der keramischen Formlinge den Innenraum des Tunnelofens. Die Ofenluft tritt durch den Ventilator 9 ins Freie aus.
Erfindungsgemäß ist ein solcher Tunnelofen bekannter Bauart mit einer mehrstufigen Trocknungseinrichtung kombiniert, die allgemein mit 10 bezeichnet ist. Diese Trocknungseinrichtung besteht aus drei Ttocknungsstufen bzw. -einheiten 11, 12, 13, die luftdicht abschließbar und durch luftdichte Übergänge bzw. Schleusen miteinander verbunden sind.
Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, ist die Kombination des Tunnelofens mit der Trocknungseinrichtung dergestalt, daß die Trocknungseinrichtung 10 über der Decke 14 des Tunnelofens 1 positioniert ist. Jede dieser Trocknungseinheiten ist mit einer Mehrzahl von Leitungen 15, die die Decke 14 des Ofens durchsetzen, mit dem Innenraum des. Tunnelofens verbunden, aus welchen Leitungen 15 Ofenluft in die Trocknungseinheiten ansaugbar ist.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, erfolgt die Ansaugung der Ofenluft mit verschiedener Temperatur, u.zw. durch die Leitung 15 in die Trocknungseinheit 11 mit einer Temperatur von etwa 200°C, durch die Leitung 15' in die Trocknungseinheit 12 mit einer Temperatur von etwa 3000C und durch die Ansaugleitung 15" in die Trocknungseinheit 13 mit einer Temperatur von etwa 4600C. Die Trocknungseinheiten sind vorzugsweise als Schaufeltrockner ausgebildet, die bekanntlich aus einem beheizten Innenraum, der von der die Schaufeln tragenden Welle durchsetzt ist, und einem den Innenraum umgebenden Heizmantel bestehen. Durch geeignete Einstellung der Neigung der Schaufeln und Wahl der Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle wird eine wirksame Umwälzung des Behandlungsgutes bei großer Oberfläche erzielt und gleichzeitig eine Transportwirkung erzielt; das Gut passiert der Reihe nach die einzelnen Schaufeltrockner, die mittels luftdichter Übergänge bzw.- Schleusen 16, 16', 16" miteinander verbunden sind, und die Behandlung erfolgt unter anaeroben Bedingungen -bei exakt vorgegebener Temperatur. Es ist darauf zu achten, daß die Temperatur des Behandlungsgutes im letzten Trockner 13 3500C, vorzugsweise 3000C, nicht übersteigt.
Die Heizmäntel der Trocknungseinheiten 11, 12, 13 sind durch eine Leitung 17 miteinander verbunden, welche Leitung zurück zum Tunnelofen 1 führt und dessen Decke durchsetzt. Die Mündung dieser Leitung liegt zwischen der Brennzone 3 und der Kühlzone 4 des Ofens; die nach Durchlaufen der Trocknungseinheiten abgekühlte Ofenluft tritt mit etwa 3000C hier in den Ofen ein und wird den aus der Brennzone kommenden keramischen Formlingen entgegengeführt, wobei letztere einer Sturzkühlung unterworfen werden.
Die Innenräume der Trocknungseinheiten 11, 12, 13 sind einerseits mit Leitungen 18, 18', 18" mit schematisch angedeuteten Wasch- und Kondensierungseinrichtungen 19, 19', 19",andererseits über eine Austragschleuse 20 mit einem Trockengutsilo 21 verbunden. In den Wasch- undKondensierungseinrichtungen werden die gasförmigen und flüssigen Bestandteile des Trockendestillates voneinander getrennt. Die gasförmigen Bestandteile werden durch die Leitung 22 in die Brennzone. des Tunnelofens eingeleitet, d.h. den Brennern 8 direkt zugeführt, die flüssigen Bestandteile, nämlich das Schwelwasser, werden durch die Leitung 23 zur Rohstoffaufbereitung abgeführt.
Weiters besitzt die Anlage gemäß der Erfindung einen Vorratsbehälter 24 für die aufzuarbeitenden Schlämme sowie die nötigen Transporteinrichtungen 25 bzw. 26.
Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wird zunächst der feste feinkörnige Rückstand aus dem Trockengutsilo, der durch die Trockendestillation in den Trocknungseinheiten 10 aufgekohlt wurde und der die nichtflüchtigen Bestandteile, insbesondere auch die Schwert metalle des Ausgangsschlammes enthält, in einer (nicht dargestellten), für sich bekannten, Misch-Aufbereitungs-und Formungsanlage in die Tonmasse eingearbeitet, wobei das ölhaltige Schwelwasser, welches ebenfalls bei der Trockendestillation (Leitung 23) gewonnen wurde, als Plastifiziermittel verwendet wird. Die gebildeten#Formlinge werden sodann auf die Transportwagen 6 geschlichtet und durch den Tunnelofen gefördert, wobei sie nacheinander vorgewärmt, gebrannt und gekühlt werden. Der Heizwert der aufgekohlten Rückstände aus der Trockendestillation wird dabei vollständig ausgenützt, ebenso wie der der öligen Bestandteile aus dem Schwelwasser.
Es wurde gefunden, daß der Brennvorgang bei entsprechenden Schlammeinsatzmengen autark durchgeführt werden kann, d.h.
daß Fremdenergie nur zum Aufheizen in der Anfangsphase notwendig ist. Durch die hohen Temperaturen in der Brennzone und die lange Verweildauer der Formlinge in dem Ofen werden die anorganischen schädlichen Bestandteile, ins-, besondere die Schwermetalle, in silikatische Form über'-geführt und absolut unlöslich. Auch ist das erfindungsgemäße Verfahren mit keinen Ascherückständen behaftet, weil diese in den keramischen Scherben eingebunden sind. Leerseite

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Aufarbeitung von einen Heizwert aufweisenden schlammförmigen Abwasserrückständen, insbesondere von kommunalen Schlämmen, im Zuge der Herstellung keramischer Formlinge durch Einmischen der Rückstände in die Tonmasse der Formlinge sowie Trocknen und Brennen derselben in einem Tunnelofen, der mindestens eine Vorwärmzone, eine Brennzone und eine Kühlzone aufweist, gekennzeichnet durch die Kombination der Maßnahmen, - daß fließfähige Schlämme, wie Frischschlamm oder Klärschlamm, unter anaeroben Bedingungen in einem dem Tunnelofen vor- oder nebengeschalteten luftdicht abgeschlossenen Trockner bei aufsteigenden Temperaturen bis 3500C getrocknet und einer Trockendestillation unterworfen werden, - daß das bei der Trockendestillation entstandene Biogas gewonnen und der Aufheiz- bzw. Brennzone des Tunnelofens als Brennstoff zugeleitet wird, - daß der nach der Trockendestillation der Schlämme erhaltene, aufgekohlte und in feinkörniger Form anfallende Schlammrückstand der Tonmasse zugesetzt wird, und - daß die in der Kühlzone aufgeheizte Ofenluft in den dem Tunnelofen vor- oder nebengeschalteten Trockner rückgeführt und zum Trocknen der Schlämme verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung der Schlämme in mehreren, insbesondere drei Stufen erfolgt, wobei Ofenluft aus der Kühlzone in der ersten Stufe mit etwa 2000C, in der zweiten Stufe mit etwa 3000 und in der dritten Stufe mit etwa 4600C zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenluft nach Passieren der Trockner in die Kühlzone des Tunnelofens im Gegenstrom zu den aus der Brennzone kommenden keramischen Formlingen wieder eingeleitet wird, wobei die Formlinge einer Sturzkühlung unterworfen werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Trocknung stufen bei der Trockendestillation entstandene Destillat einer Wäsche und Kondensation unterworfen wird, wobei nach Abtrennung der gasförmigen Bestandteile (Biogas) und deren Einführung in die Brennzone des Ofens ein bl enthaltendes Schwelwasser zurückbleibt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwelwasser zur Plastifizierung der Tonmasse, aus der die Formlinge geformt werden, verwendet wird.
6. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, mit einem Tunnelofen (1), der eine Vorwärmzone (2), eine Brennzone (3) und eine Kühlzone (4) aufweist, durch dessen Innenraum mit keramischen Formlingen beladene Wagen (6) fahrbar sind und der im Gegenstrom von Ofenluft durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet, - daß der Tunnelofen (1) mit einer mehrstufigen Trocknungseinrichtung (10) kombiniert ist, die unmittelbar neben oder ober dem Ofen (1) positioniert ist, wobei jede Trocknungseinheit (11, 12, 13) luftdicht abschließbar und durch die Ofenluft indirekt beheizbar ist; - daß der Heizraum der Trocknungseinheiten mit Leitungen (17) verbunden ist, aus denen das Ofengas in die Kühlzone (4) des Tunnelofens (1) rückführbar ist; - daß der das zu trocknende Gut enthaltende beheizte Raum der Trocknungseinheiten verbunden ist mit einer Einrichtung (19) zum Waschen und Kondensieren der Destillationsprodukte und mit einer Austrageinrichtung (20) für das bei der Trockendestillation zurückbleibende aufgekohlte Festprodukt, - daß weiters eine Einrichtung zum Trennen der gasförmigen und der flüssigen Bestandteile des Destillates bzw. Kondensates vorgesehen ist, aus welcher die gasförmigen Bestandteile durch eine Leitung (22) den öl-Gasbrennern (8) zuführbar und die flüssigen Bestandteile (ölhaltiges Schwelwasser) durch eine Leitung (23) zu einer Sammeleinrichtung abziehbar sind, und - daß schließlich in an sich bekannter Weise Einrichtungen zum Einarbeiten der zurückgebliebenen aufgekohlten Festprodukte in die Tonmasse und zum Formen der Formlinge vorgesehen sind.
7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungseinheiten (11, 12, 13) als Schaufeltrockner mit einem beheizbaren Mantel ausgebildet sind, wobei zwischen den hintereinander angeordneten Schaufeltrocknern luftdichte Ubergänge (16', 16") vorgesehen sind.