DE3238328C2

DE3238328C2 - Verfahren zur Aufarbeitung von einen Heizwert aufweisenden Rückständen sowie Anlage zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE3238328C2
Application number: DE3238328A
Authority: DE
Inventors: Walter Ing. Gmunden Rieger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-10-20
Filing date: 1982-10-15
Publication date: 1987-01-22
Also published as: DE3238328A1; AT378176B; ATA447981A

Abstract

Bei dem Verfahren werden insbesondere Rückstände von kommunalen Schlämmen in die Tonmasse von keramischen Formlingen eingemischt, die Formlinge werden sodann in einem Tunnelofen (1), welcher Bestandteil der Anlage ist, eine Vorwärm- (2), eine Brenn- (3) und eine Kühlzone (4) aufweist, durch dessen Innenraum mit keramischen Formlingen beladene Wagen (6) fahrbar sind und welcher im Gegenstrom von Ofenluft durchströmt wird, gebrannt. Um die Rückstände energiebilanzmäßig günstig und hygienisch einwandfrei aufzuarbeiten und gleichzeitig gegebenenfalls darin enthaltene toxische Schwermetalle in einer nichtflüchtigen, unlöslichen Form zu binden, werden folgende Maßnahmen kombiniert: - fließfähige Schlämme, wie Frischschlamm oder Klärschlamm, werden unter anaeroben Bedingungen in einem dem Tunnelofen (1) vor- oder nebengeschalteten luftdicht abgeschlossenen Trockner (10) bei aufsteigenden Temperaturen bis 350 ° C getrocknet und einer Trockendestillation unterworfen, - das bei der Trockendestillation entstandene Biogas wird gewonnen und der Aufheiz- bzw. Brennzone (3) des Tunnel ofens als Brennstoff zugeleitet, - der nach der Trockendestillation der Schlämme erhaltene, aufgekohlte und in feinkörniger Form anfallende Schlammrückstand wird der Tonmasse zugesetzt und - die in der Kühlzone (4) aufgeheizte Ofenluft wird in den dem Tunnelofen vor- oder nebengeschalteten Trockner (10) rückgeführt und zum Trocknen der Schlämme verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufarbeitung von einen Heizwert aufweisenden Rückständen im Zuge der Herstellung keramischer Formlinge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
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 Umfanges belasten ihre Umgebung durch Geruchsbelästigung und sind in seuchenhygienischer Hinsicht nicht unbedenklich, so daß vielfach eine Nachbearbeitung der Abwässer bzw. Schlammrückstände durch Erhitzen einer radioaktiven 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 Aschenmengen übrig.
In der DE-OS 26 41 674 ist ein Verfahren und eine Anlage der eingangs bezeichneten Art beschrieben. Bei dem Verfahren werden land- und forstwirtschaftliche Abfallprodukte, wie Sägemehl, Strohklein u. dgl. oder Braunkohle und Kunststoffe, in die Tonmasse der Formlinge eingemischt, das Gemisch in einem Tunnelofen, der mindestens eine Vorwärmzone, eine Brennzone und eine Kühlzone aufweist, bei aufsteigenden Temperaturen getrocknet und dann gebrannt, wobei das nach der Trocknung entstandene Biogas der Aufheiz- bzw. Brennzone des Tunnelofens als Brennstoff zugeleitet wird.
Ein solches Verfahren ist jedoch für die Aufarbeitung von wasserreichen Rückständen, inbesondere kommunalen Schlämmen nicht geeignet, weil schon bei niedriger Temperatur, bevor die Formlinge in die Entgasungskammer gelangen - und zwar schon bei Temperaturen unterhalb von 100°C -, flüchtige und übel riechende Bestandteile abgespalten werden, die einerseits energetisch ungenützt verlorengehen, andererseits durch üblen Geruch die Umwelt belästigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage der eingangs genannten Art zu schaffen, wobei auch wasserreiche Rückstände verschiedener Art, Frischschlämme ebenso wie Klärschlämme, in wirtschaftlicher und umweltfreundlicher Weise und ohne Emission von Schadstoffen aufgearbeitet werden können.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens, wird 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 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2, 3 und 4 ist im Anspruch 5 enthalten.
Zweckmäßig sind die Trocknungseinheiten als Schaufeltrockner mit einem beheizbaren Mantel ausgebildet, wobei zwischen den hintereinander angeordneten Schaufeltrocknern luftdichte Übergänge vorgesehen sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Verfahrensschema,
Fig. 2 einen Querschnitt, und
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Tunnelofen samt Trocknungseinrichtung.
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 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 einen Ventilator 9 ins Freie aus.
Erfindungsgemäß ist ein solcher Tunnelofen mit einer mehrstufigen Trocknungseinrichtung kombiniert, die allgemein mit 10 bezeichnet ist. Diese Trocknungseinrichtung besteht aus drei Trocknungseinheiten 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, und zwar durch die Leitung 15 in die Trocknungseinheit 11 mit einer Temperatur von etwa 200°C, durch die Leitung 15&min; in die Trocknungseinheit 12 mit einer Temperatur von etwa 300°C und durch die Ansaugleitung 15&min;&min; in die Trocknungseinheit 13 mit einer Temperatur von etwa 460°C. Die Trocknungseinheiten sind 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&min;, 16&min;&min; 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 13 350°C nicht übersteigt.
Die Heizmäntel der Trocknungseinheiten 11, 12, 13 sind durch eine Leitung 17 miteinander verbunden, die 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 300°C 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&min;, 18&min;&min; mit schematisch angedeuteten Wasch- und Kondensierungseinrichtungen 19, 19&min;, 19&min;&min;, andererseits über eine Austragschleuse 20 mit einem Trockengutsilo 21 verbunden. In den Wasch- und Kondensierungseinrichtungen werden die gasförmigen und flüssigen Bestandteile des Trockendestillates voneinander getrennt. Die gasförmigen Bestandteile werden durch eine Leitung 22 in die Brennzone des Tunnelofens eingeleitet, d. h. den Brennern 8 direkt zugeführt, die flüssigen Bestandteile, nämlich das Schwelwasser, werden durch eine Leitung 23 zur Rohstoffaufbereitung abgeführt.
Weiters enthält 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 11, 12, 13 aufgekohlt wurde und der die nichtflüchtigen Bestandteile, insbesondere auch die Schwermetalle 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, insbesondere die Schwermetalle, in silikatische Form übergeführt und absolut unlöslich. Auch ist das erfindungsgemäße Verfahren mit keinen Ascherückständen behaftet, weil diese in den keramischen Scherben eingebunden sind.

Claims

1. Verfahren zur Aufarbeitung von einen Heizwert aufweisenden Rückständen im Zuge der Herstellung keramischer Formlinge, bei dem die Rückstände in die Tonmasse der Formlinge eingemischt, das Gemisch in einem Tunnelofen, der mindestens eine Vorwärmzone, eine Brennzone und eine Kühlzone aufweist, bei aufsteigenden Temperaturen bis 350°C getrocknet und dann gebrannt wird, wobei das nach der Trocknung entstandene Biogas der Aufheiz- bzw. Brennzone des Tunnelofens als Brennstoff zugeleitet wird, gekennzeichnet durch die Kombination der Maßnahmen,

- daß fließfähige Schlämme, wie Frischschlamm oder Klärschlamm, unter anaeroben Bedingungen in einem von dem Tunnelofen getrennten luftdicht abgeschlossenen Trockner getrocknet und einer Trockendestillation unterworfen werden,

- 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 geführt und zum Trocknen der Schlämme verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, 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.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Trocknungsstufen 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 Öl enthaltendes Schwelwasser zurückbleibt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwelwasser zur Plastifizierung der Tonmasse, aus der die Formlinge geformt werden, verwendet wird.

5. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, 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 ist, mit einer Trocknungs- bzw. Entgasungseinrichtung, aus der gebildetes Biogas der Brennzone zugeführt wird, und mit einer Einrichtung zum Einarbeiten der Rückstände in die Tonmasse und zum Formen der Formlinge, dadurch gekennzeichnet,

-daß unmittelbar neben oder über dem Tunnelofen (1) eine mehrstufige Trocknungseinrichtung (10) für die Schlämme positioniert ist, die aus mehreren luftdicht abschließbaren Trocknungseinheiten (11, 12, 13) besteht,

- daß jede Trocknungseinheit zur indirekten Beheizung einen Heizraum aufweist, der über Leitungen (17) im Bereich der Kühlzone an den Tunnelofen (1) angeschlossen ist, durch die die Ofenluft in die Heizräume hin- und 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) Öl- Gasbrennern (8) zuführbar und die flüssigen Bestandteile (ölhaltiges Schwelwasser) durch eine Leitung (23) zu einer Sammeleinrichtung abziehbar sind.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungseinheiten (11, 12, 13) als Schaufeltrockner mit einem beheizbaren Mantel ausgebildet sind, wobei zwischen den hintereinander angeordneten Schaufeltrocknern luftdichte Übergänge (16&min;, 16&min;&min;) vorgesehen sind.