DE3240009C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Behandlung von Schlamm, bei dem der Schlamm mit Luft und/oder Sauerstoff als Behandlungsgas begast, währenddessen umgewälzt sowie auf einem mesophilen oder thermophilen Temperaturbereich gehalten wird, das bei der Begasung anfallende warme und feuchte Abgas in den zu begasenden Schlamm eingeleitet und nach Wärmeabgabe an den zu begasenden Schlamm aus diesem abgezogen wird und gegebenenfalls gleichzeitig nach der Begasung vorliegende erwärmte Schlamm vor einer Weiterbehandlung zur Vorwärmung des zu begasenden Schlamms verwendet wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 31 01 642 bekannt. Mit dem bekannten Verfahren wird zwar bei relativ konstantem BSB-Gehalt des zu behandelnden Schlamms eine ausreichende Prozeßstabilität erreicht. Bei stark schwankendem BSB-Gehalt reichen die üblicherweise verwendeten Regelungsmechanismen jedoch nicht aus, das Verfahren ständig in den optimalen Betriebsverhältnissen zu halten.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß bei schwankendem BSB-Gehalt des zu behandelnden Schlamms eine hohe Prozeßstabilität erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abgasmenge in Abhängigkeit bei der der Begasung enstehenden Temperatur geregelt und/oder gesteuert wird, daß der nach der Begasung vorliegende erwärmte Schlamm mit einem Wärmeträgermedium in Wärmeaustausch und anschließend das Wärmeträgermedium mit dem zu begasenden Schlamm in Wärmeaustausch gebracht wird und daß die Begasung des Schlamms in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Begasungszonen durchgeführt und das Abgas aus beiden Begasungszonen in den zu begasenden Schlamm eingeleitet sowie der aus beiden Begasungszonen abströmende Schlamm zur Vorwärmung des zu begasenden Schlamms verwendet wird. Mit der Einleitung des warmen und feuchten Abgases in den zu begasenden Schlamm wird erreicht, daß die bei der Begasung durch Wasserverdampfung auf das Abgas übertragene Wärme durch Kondensation auf den zu begasenden Schlamm übertragen wird, dessen Temperatur dadurch bereits erhöht wird. Zusätzlich wird der im Abgas noch enthaltene Sauerstoffanteil weitergenutzt. Abgesehen davon erfordert das direkte Einleiten des Abgases in den zu begasenden Schlamm keine teuren Wärmeübertragungseinrichtungen, sondern lediglich eine einfache Gaseintragseinrichtung.

Eine weitere Temperaturerhöhung wird dadurch er­ reicht, daß der nach der Begasung abfließende Schlamm seine Wärmemenge an den zufließenden, zu begasen­ den Schlamm abgibt. Ist vorgesehen, den Schlamm nach der aeroben Behandlung noch in einer anaeroben Faulung weiterzubehandeln, dann sollte dabei die Abgabe der Wärme­ menge aus dem nach der Begasung vorliegenden, erwärmten Schlamm nur soweit erfolgen, daß der der Faulung zuflie­ ßende, teilstabilisierte Schlamm noch eine für den Faul­ prozeß günstige Temperatur aufweist. Gerade für die Ver­ fahrensführung mit vorgeschalteter aerober Schlammteil­ stabilisierung und nachgeschalteter anaerober Schlamm­ vollstabilisierung ist die erfindungsgemäße Vorwärmung des zu behandelnden Schlamms insofern gut geeignet, als es dann nicht mehr notwendig ist, zur Erreichung der für eine aerobe Teilstabilisierung eventuell mit Entseuchung erforderlichen Temperaturen einen erheblichen Abbau an organischer Substanz durchzuführen, und somit mehr organische Substanz für die nachfolgende Faulung zur Ver­ fügung verbleibt, so daß die Erzeugung von Methangas nicht beeinträchtigt wird.

Um bei der Begasung die erwünschte Prozeßtemperatur einzuhalten, wird die Abgasmenge in Abhängigkeit der bei der Begasung ent­ stehenden Temperaturen geregelt und/oder gesteuert. Die Variation der Abgasmenge kann dabei unter Einbeziehung von Temperaturemeßwerten handgesteuert oder temperatur­ geregelt erfolgen.

Die Übertragung der im nach der Begasung vorliegenden Schlamm vorhandenen Wärmemenge an den zu begasenden Schlamm geschieht indirekt in der Art, daß der nach der Begasung vorliegende er­ wärmte Schlamm mit einem Trägermedium in Wärmeaustausch und anschließend das Wärmeträgermedium mit dem zu be­ gasenden Schlamm in Wärmeaustausch gebracht wird. Diese indirekte Wärmeübertragung hat gegenüber der direkten den Vorteil, daß die erforderlichen Wärmeaustauscher einfach im Aufbau gehalten werden können und dadurch ein Zusetzen der Wärmeaustauscher durch Schlammablagerun­ gen weitgehend zu vermeiden ist.

Besonders günstige Betriebsverhältnisse lassen sich auch bei schwankendem BSB-Gehalt des zu behandelnden Schlamms aufrechterhalten, wenn die Begasung des Schlamms in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Begasungszonen durchgeführt und das Abgas aus beiden Begasungszonen in den zu begasenden Schlamm eingeleitet sowie der aus beiden Begasungszonen abströmende Schlamm zur Vorwärmung des zu begasenden Schlamms verwendet wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt mindestens einen Begasungsreaktor, dem eine Schlammzu­ leitung für zu behandelnden Schlamm, eine Schlammablei­ tung für behandelten Schlamm, eine Gaszuleitung für Behandlungsgas, eine Abgasleitung sowie eine Umwälzein­ richtung zugeordnet ist.

Die Abgasleitung steht mit einer in der Schlammzuleitung angeordneten Gaseintragseinrichtung in Verbindung und der Begasungsreaktor weist eine Wärmeaus­ tauscheinrichtung zur Übertragung der im behandelten Schlamm in der Schlammableitung enthaltenen Wärme an den zu behandelnden Schlamm in der Schlammzuleitung aufweist.

Erfindungsgemäß ist eine solche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß im Begasungsreaktor eine Temperaturmeßeinrichtung und in der Abgasleitung ein Sauggebläse angeordnet ist, daß das Sauggebläse und die Temperaturmeßeinrichtung über eine Regel- und/oder Steuereinrichtung miteinander in Verbindung stehen, daß die Wärmeaustauscheinrichtung zur Übertragung der im behan­ delten Schlamm in der Schlammableitung enthaltenen Wärme an den zu behandelnden Schlamm in der Schlammzuleitung einen in der Schlammableitung angeordneten ersten Wärmetauscher und einen in der Schlammzuleitung angeordneten zweiten Wärmetauscher aufweist, wobei beide Wärmetauscher über ein Wärmeträgermedium in Verbindung stehen und daß die Schlammableitung an einen zweiten Begasungsreaktor angeschlossen ist, die Abgaslei­ tung des zweiten Begasungsreaktors an die Abgasleitung des ersten Begasungsreaktors angeschlossen ist und die Schlamm­ abzugsleitung des zweiten Begasungsreaktors eine Wärme­ tauscheinrichtung zur Übertragung der im behandelten Schlamm enthaltenen Wärme an den zu behandelnden Schlamm in der Schlammzuleitung zum ersten Begasungsreaktor auf­ weist.

Ein mit der Temperaturmeßeinrichtung ge­ messener Ist-Wert kann damit in der Regel- und/oder Steuereinrichtung mit einem Soll-Wert verglichen werden. Gemäß dem ermittelten Differenzwert wird dann die Leistung des Sauggebläses in der Weise erhöht oder gedrosselt, daß bei einem zu niedrigen Temperaturwert mehr Abgas ab­ gezogen wird und umgekehrt.

Als Wärmeträgermedium, das zwischen den beiden Wärmetauschern im Kreis geführt wird, wird zweckmäßigerweise Wasser verwendet.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vor­ richtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt.

Diese zeigt das Fließschema einer Anlage mit zwei Begasungs­ reaktoren mit indirektem Wärmeaustausch zwischen dem behandelten und dem zu behandelnden Schlamm.

Außerdem sind die erzielbaren Temperaturwerte eingetragen, wobei von einer Temperatur des ankommenden, zu behandelnden Schlamms von 10°C und einer Abgabetemperatur des behan­ delten Schlamms von 40°C für den Fall ausgegangen wird, daß der aerob behandelte, teilstabilisierte Schlamm noch einer anaeroben Faulung zugeführt wird.

In der Zeichnung ist mit 1 ein erster Begasungsreaktor und mit 10 ein zweiter Begasungsreaktor bezeichnet. Der erste Begasungsreaktor 1 weist eine Schlammzuleitung 2 für zu behandelnden Schlamm, eine Schlammableitung 3 für behan­ delten Schlamm, eine Gaszuleitung 4 für Behandlungsgas, eine Abgasleitung 5 sowie eine Umwälzeinrichtung 6 auf.

Zur Sauerstoffversorgung der Mikroorganismen kann über die Gaszuleitung 4 als Behandlungsgas Luft und/oder Sauer­ stoff zugeführt werden. Die Gaszuleitung 4 kann dabei direkt in einen nahe dem Boden des Begasungsreaktors an­ geordneten Gasverteiler münden, wobei als Umwälzeinrich­ tung 6 dann eine gesonderte Rühreinrichtung mit Elektro­ motor vorhanden sein muß. Andererseits besteht, wie dar­ gestellt, auch die Möglichkeit, zur Eintragung des über die Gaszuleitung 4 zugeführten Behandlungsgases einen Oberflächenbelüftungskreisel 7 zu verwenden, an den als zusätzliche Umwälzeinrichtung 6 eine abgetauchte Rühr­ einrichtung angekuppelt ist.

Erfindungsgemäß ist in der Schlammzuleitung 2 eine Gas­ eintragseinrichtung 8 angeordnet, die an die Abgaslei­ tung 5 angeschlossen ist. Weiterhin ist zur Übertragung der im behandelten Schlamm enthaltenen Wärme an den zu behandelnden Schlamm eine Wärmetauscheinrichtung 21, 22, 23 vor­ handen.

Die Wärmeübertragung zwischen dem behandelten und dem zu behandelnden Schlamm erfolgt mit Hilfe eines Wärmeträger­ mediums. Dazu ist in der Schlammzuleitung 2 und in der Schlammableitung 3 des ersten Begasungsreaktors 1 und in der Schlammabzugsleitung 13 des zweiten Begasungs­ reaktors 10 je ein Wärmetauscher 21, 22, 23 mit seinem ersten Strömungsweg angeordnet, während der jeweilige zweite Strömungsweg der einzelnen Wärmetauscher mit einer Kreisleitung 20 für das Wärmeträgermedium in Verbindung steht. Dabei sind die zweiten Strömungswege der beiden in den Schlammabzugsleitungen 3, 13 angeordneten Wärme­ tauscher parallel an die Kreisleitung 20 angeschlossen.

Durch die erfindungsgemäße Ver­ fahrensweise kann der mit Umgebungstemperatur von 10°C ankom­ mende, zu behandelnde Schlamm auf 40°C vorgewärmt werden, bevor er in den ersten Begasungs­ reaktor 1 eingeleitet wird. Durch den Abbau organischer Anteile im Schlamm erhöht sich dann im ersten Begasungs­ reaktor die Temperatur auf 55 bis 60°C, so daß ein Ab­ gas mit ungefähr 55°C zu der in der Schlammzuleitung an­ geordneten Gaseintragseinrichtung geleitet werden kann. Der aus dem ersten Begasungsreaktor 1 austretende Schlamm wird dann auf 55°C abgekühlt und mit dieser Temperatur in den zweiten Begasungsreaktor 10 eingeleitet, wo durch einen weiteren organischen Abbau die Temperatur sich nochmals auf 60°C erhöht. Der aus diesem Begasungsreaktor abgezogene Schlamm wird durch wei­ teren Wärmetausch mit dem behandelten Schlamm bis auf 40°C abgekühlt und mit dieser Temperatur zur Weiterbehandlung einem Faulprozeß zugeleitet.

Es ist noch dargestellt, wie die Abgasmenge in Abhängigkeit der bei der Begasung entstehenden Temperatur geregelt und/oder gesteuert wird. Dazu ist im Begasungs­ reaktor 1 eine Temperaturmeßeinrichtung 24 und in der Abgasleitung 5 ein Sauggebläse 26 angeordnet. Die Tempe­ raturmeßeinrichtung 24 gibt den von ihr gemessenen Meß­ wert an eine Regel- und/oder Steuereinrichtung 25 ab, die den gemessenen Temperaturwert mit einem vorgegebenen Soll- Wert vergleicht und entsprechend der Differenz die Leistung des Sauggebläses 26 bei einem zu niedrigen Temperaturwert erhöht und umgekehrt.

Je nach den erforderlichen Temperaturen ist es außerdem unter Umständen zweckmäßig, einen oder beide Begasungs­ reaktoren mit einer Wärmeisolierung zu versehen.

Claims (2)

1. Verfahren zur biologischen Behandlung von Schlamm, bei dem der Schlamm mit Luft und/oder Sauerstoff als Behandlungsgas begast, währenddessen umgewälzt sowie auf einem mesophilen oder thermophilen Temperaturbereich gehalten wird, das bei der Begasung anfallende warme und feuchte Abgas in den zu begasenden Schlamm eingeleitet und nach Wärmeabgabe an den zu begasenden Schlamm aus diesem abgezogen wird und gegebenenfalls gleichzeitig der nach der Begasung vorliegende erwärmte Schlamm vor einer Weiterbehandlung zur Vorwärmung des zu begasenden Schlamms verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasmenge in Abhängigkeit der bei der Begasung entstehenden Temperatur geregelt und/oder gesteuert wird, daß der nach der Begasung vorliegende erwärmte Schlamm mit einem Wärmeträgermedium in Wärmeaustausch und anschließend das Wärmeträgermedium mit dem zu begasenden Schlamm in Wärmeaustausch gebracht wird und daß die Begasung des Schlamms in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Begasungszonen durchgeführt und das Abgas aus beiden Begasungszonen durchgeführt und das Abgas aus beiden Begasungszonen in den zu begasenden Schlamm eingeleitet sowie der aus beiden Begasungszonen abströmende Schlamm zur Vorwärmung des zu begasenden Schlamms verwendet wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit mindestens einem Begasungsreaktor, dem eine Schlammzuleitung für zu behandelnden Schlamm, eine Schlammableitung für behandelten Schlamm, eine Gaszuleitung für Behandlungsgas, eine Abgasleitung sowie eine Umwälzeinrichtung zugeordnet ist, die Abgasleitung mit einer in der Schlammzuleitung angeordneten Gaseintragseinrichtung in Verbindung steht und der eine Wärmetauscheinrichtung zur Übertragung der im behandelten Schlamm in der Schlammableitung enthaltenen Wärme an den zu behandelnden Schlamm in der Schlammzuleitung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Begasungsreaktor (1) eine Temperaturmeßeinrichtung und in der Abgasleitung (5) ein Sauggebläse angeordnet ist, daß das Sauggebläse und die Temperaturmeßeinrichtung über eine Regel- und/oder Steuereinrichtung miteinander in Wirkverbindung stehen, daß die Wärmeaustauscheinrichtung einen in der Schlammableitung (3) angeordneten ersten Wärmetauscher (21) und einen in der Schlammzuleitung (2) angeordneten zweiten Wärmetauscher (22) aufweist und beide Wärmetauscher (21, 22) über ein Wärmeträgermedium in Verbindung stehen und daß die Schlammableitung (3) an einen zweiten Begasungsreaktor (10) angeschlossen ist, die Abgasleitung (15) des zweiten Begasungsreaktors (10) an die Abgasleitung (5) des ersten Begasungsreaktors (1) angeschlossen ist und die Schlammabzugsleitung (13) des zweiten Begasungsreaktors (10) eine Wärmeabzugsleitung (23) zur Übertragung der im behandelten Schlamm enthaltenen Wärme an den zu behandelnden Schlamm in der Schlammzuleitung (2) zum ersten Begasungsreaktor (1) aufweist.