DE3304365A1 - Verfahren und anlage zum behandeln von klaerschlamm durch pasteurisierung und anschliessende faulung - Google Patents

Description

• Verfahren und Anlage zum Behandeln von Klär-
• schlamm durch Pasteurisierung und anschließende Faulung Die Entseuchung von Klärschlamm in Kläranlagen durch eine mittelthermische Schlammbehandlung vor der anaeroben Schlammfaulung in geschlossenen Faulräumen erbringt gegenüber der Schlammfaulung von nicht entseuchtem Klärschlamm eine Reihe entscheidender Vorteile: Bei der Schlammfaulung werden Abbaugrade organischer Trockensubstanz bis zu 80 % erreicht. Der pasteurisierte Faulschlamm ist sehr gut und leicht entwässerbar, neigt infolge des hohen Ausfaulgrades nahezu nicht mehr zur Rekontamination mit gefährlichen Krankheitserregern und kann als ausgefaulter Schlamm seuchenhygienisch unbedenklich das ganze Jahr über in der Landwirtschaft als Dünger verwendet werden. Schließlich können die Fall räume kleiner dimensioniert werden und der Gesamtprozeß der Schlammbehandlung von der Faulung bis zur mechanischen Entwässerung kann als Durchlaufverfahren betrieben werden.
• Aus der DE-AS 24 10 323 sind ein derartiges Verfahren und eine entsprechende Anlage bekannt, wobei der kontinuierlich geförderte Rohschlamm auf Pasteurisierungstemperatur erhitzt, nach dem Pasteurisieren auf Faultemperatur abgekühlt und anschließend einem Faulprozeß unterzogen wird. Der Rohschlamm wird in wechselweise benutzbaren Kammern eines Mehrkammer-Verweilbehälters auf Pasteurisierungstemperatur erhitzt, verweilt dort für eine zum Pasteurisieren ausreichende Zeit bei konstanter Temperatur in der jeweiligen Kammer und wird dann abgezogen, derart, daß der pasteurisierte Rohschlamm kontinuierlich in einen Faulbehälter gefördert werden kann.
• Bei Kläranlagen mit einem niedrigen Frischschlammanfall ist eine Pasteurisierung des Schlamms im Durchlaufbetrieb nicht möglich, da bei einem Schlammanfall z.B. in der Größenordnung von 2,5 m3/h die Fördergeschwindigkeiten so niedrig werden, daß sich der Schlamm in den Rohren absetzt, und die Aufheizung dieser kleinen Schlammenge mit Schwierigkeiten verbunden ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Vorpasteurisierung kleiner Schlammengen und eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens zu entwickeln, das der bekannten Vorpasteurisierung im Durchlaufbetrieb mit den Vorteilen der großen Gasausbeute und des hohen biologischen Abbaugrades beim Faulprozeß möglichst nahekommt.
• Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Pasteurisierverfahren mit den Merkmalen im Kennzeichen des Patentanspruches 1 und durch eine entsprechende Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens mit den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruches 3.
• Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Der wesentliche Erfindungsgedanke ist in der Kombination eines Verweil- oder Pasteurisierbehälters mit einem als Wärmespeicher betriebenen Lagerbehälter zu sehen, wodurch folgende Vorteile erzielt werden: Durch die Vorwärmung des Frischschlamms mittels der bei der Schlammfaulung nach der Pasteurisierung laufend anfallenden Primärenergie in Form von Faulgas oder der Sekundärcnergie in Form von Abwärme der mit dem Faulgas betriebenen Gasmotoren beispielsweise zum Antrieb der Belüftungseinrichtungen beim Belebungsverfahren oder von Stromgeneratoren wird eine kontinuierliche Nutzung der erzeugten Energie trotz notwendiger chargenweiser Pasteurisierung erreicht. Der Chargenbetrieb des Pasteurisierbehälters mit einer großen Anzahl von Arbeitszyklen pro Tag, die von der Pasteurisierungszeit von ca. einer halben Stunde, der Befüllzeit für den Pasteurisierbehälter und den Steuerzeiten der Anlage abhängig ist, ermöglicht wiederum einen Chargenbetrieb des Faulbehälters, der einem kontinuierlichen Betrieb mit den Vorteilen der großen Gasausbeute und des hohen biologischen Abbaugrades des Schlammes sehr nahekommt.
• Schließlich werden durch eine entsprechende Auslegung des Vorwärm- und des Pasteurisierbehälters sowie der Schlammförderpumpen die Schlammgeschwindigkeiten in den Rohren über der kritischen Geschwindigkeit gehalten, bei der sich der Schlamm in den Rohren -absetzt.
• Die Erfindung ist nachstehend anhand des Schaltbildes einer Anlage näher erläutert.
• Der Frischschlamm, der im Sommer mit einer Temperatur von 18 bis 200C und im Winter von etwa 5 bis 100C im Voreindicker 1 mit einem Fassungsvermögen von beispielsweise 270 m3 in Mengen von 2,3 m3/h anfällt, wird im Intervallbetrieb in festgelegten Mengen aus dem Voreindicker 1 durch die Frischschlammleitung 2 von einer Verdrängerpumpe 3, beispielsweise einer Exzenterschneckenpumpe, der ein Zerkleinerer 4 mit Steinfalle vorgeschaltet ist, abgezogen und über die Zuleitung 5, in die ein Durchlauferhitzer 6 eingebaut ist, in einen isolierten Wärmespeicher 7 gefördert. Der Wärmespeicher 7 ist mit einem Doppelmantelwärmetauscher 8 ausgerustet, der in einen mit der Ab- wärme eines oder mehrerer Gasmotoren 9 betriebenen Heizwasserkreis 10 eingeschaltet ist. Die Gasmotoren 9, die mit dem im Faulbehälter 11 bei der Schlammfaulung gewonnenen Faulgas angetrieben werden, werden zum Antrieb der nicht dargestellten Belüfter in einem Belebungsbecken, von Stromgeneratoren und dergleichen eingesetzt. Die Ableitung 12 des Wärmespeichers 7 ist vor der Förderpumpe 3 an die Zuleitung 5 angeschlossen. Zwischen dem Zerkleinerer 4 und dem Anschluß der Ableitung 12 des Wärmespeichers 7 ist in der Frischschlammleitung 2 ein Absperrventil 13 eingebaut. Ein weiteres Absperrventil 14 ist in der Ableitung 12 des Wärmespeichers 7 vorgesehen.
• Die Pasteurisierung des vorgewärmten Frischschlamms erfolgt in einem Verweilbehälter 15, der über eine Verbindungsleitung 16 mittels eines 3-Wegeventils 17 an die Zuleitung 5 des Wärmespeichers 7 und über eine Ableitung 18, in die eine Förderpumpe 19 und ein Rückkühler 20 eingebaut sind, an den Faulbehälter 11 angeschlossen.
• Das Fassungsvermögen des Wärmespeichers 7 beträgt z.B.
• mit ungefähr 8,1 m3 ein mehrfaches des Inhaltes von z.B. ca.
• 3 m3 des Pasteurisierbehälters 15.
• Der Rückkühler 20 ist kühlmittelseitig über einen Kühl-Heizwasserkreis 21 mit einer Wasserpumpe 22 heizmittelseitig mit dem Durchlauferhitzer 6 in der Zuleitung 5 des Wärmespeichers 7 verbunden.
• Dem Rückkühler 20 in de-r Ableitung 18 des Pasteurisierbehälters 15 ist ein Zusatzwasserkühler 20a nachgeschaltet.
• Dem Kühlheizwasserkreis 21 kann nach Bedarf der Heizwasserkreis 23 eines mit Faulgas oder Erdgas betriebenen Heizkessels 24 mittels eines 3-Wegeventils 25 zur Aufheizung des vorgewärmten Frischschlamms im Gegenstromdurchlauferhitze 6 auf die Pasteurisierungstemperatur von ca. 700C beim Befüllen des Pasteurisierbehälters 15 zugeschaltet werden.
• Ferner ist der Heizwasserkreis 10, dessen Heizwasser durch die Abwärme des Gasmotors 9 aufgeheizt wird, über die 3-Wegeventile 26 und 27 an den Heizwasserkreis 23 des Heizkessels 24 anschließbar.
• Die Förderleistung der Schlammpumpen 3, 19 der Anlage ist so groß, daß ein Absetzen des Schlamms in den Rohrleitungen mit Sicherheit vermieden wird.
• Die Anlage zur Vorpasteurisierung von Klärschlamm arbeitet wie folgt: Der auf die Pasteurisierungstemperatur von ca. 700C aufgeheizte Schlamm wird im Verweilbehälter 15 während einer Zeitdauer von ungefähr einer halben Stunde entseucht. Nach Beendigung des Pasteurisierprozesses wird der entseuchte Schlamm von der Pumpe 19 aus dem Verweilbehälter 15 durch den Rückkuhler 20 unter Abkühlung auf die Faultemperatur von ca. 35 bis 37 0C in den Faulbehälter 11 gefördert. Gleichzeitig wird Frischschlamm in der gleichen Menge von ca. 3m3, die aus dem Verweilbehälter 15 entnommen wird, durch die Pumpe 3 über die Zuleitung 5 durch den Durchlauferhitzer 6 in den Wärmespeicher 7 gefördert, wobei die dem pasteurisierten Schlamm beim chargenweisen Befüllen des Faulbehälters 11 im Rückkühler 20 entzogene Wärme dem Frischschlamm beim Auffüllen des Wärmespeichers 7 über den Kühl-Heizwasserkreis 21 im Durchlauferhitzer 6 wieder zugeführt wird. Der im Wärmespeicher 7 zwischengelagerte Frischschlamm wird durch den Wärmetauscher 8, der an den mit der Abwärme der Faulgasmotoren 9 betriebenen Heizwasserkreis 10 angeschlossen ist, vorgeheizt.
• Sobald der Verweilbehälter 15 entleert ist, wird die Auffüllung des Wärmespeichers 7 mit Frischschlamm aus dem Voreindicker 1 unterbrochen, und die Befüllung des Pasteurisierbehälters 15 in Gang gesetzt. Zum Befüllen des Pasteurisier- behälters 15 wird das Absperrventil 13 in der Frischschlammleitung 2 geschlossen und durch das 3-Wegeventil 17 der Anschluß zwischen der Zuleitung 5 des Wärmespeichers 7 und der Verbindungsleitung 16 zum Pasteurisierbehälter 15 hergestellt. Nunmehr wird die Pumpe 3 eingeschaltet, die den vorgewärmten Schlamm aus dem Wärmespeicher 7 über die Ableitung 12 durch die Zuleitung 5, den Durchlauferhitzer 6 und die Verbindungsleitung 16 in den Pasteurisierbehälter 15 fördert, und ein neuer Arbeitszyklus beginnt.
• Im Durchlauferhitzer 6 wird der vorgewärmte Schlamm auf die Pasteurisierungstemperatur von ca. 700C aufgeheizt. Zum Betrieb des Durchlauferhitzers 6 wird der Heizwasserkreis 10 der Gasmotoren 9 auf den Kühl- Heizwasserkreis 21 umgeschaltet, dem bei Bedarf noch der Heizwasserkreis 23 des Heizkessels 24 zugeschaltet wird. Nach Beendigung der Befüllung des Pasteurisierbehälters 15 wird der Heizkreis 10 wieder auf den Wärmespeicher 7 umgestellt, und der Heizwasserkreis 23 wird von dem Kühl-Heizwasserkreis 21 getrennt.
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Claims (9)

1. Patentansprüche Verfahren zum Behandeln von Klärschlamm durch Pasisierung und anschließende Faulung in Kläranlagen mit geringem Schlammanfall, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) Der Frischschlamm wird im Intervallbetrieb aus einem Voreindicker (1) in festgelegten Mengen pro Zeiteinheit entnommen und in einem als Wärmespeicher betriebenen Behälter (7) zur Vorwärmung zwischengelagert.

   b) Die Vorwärmung des Frischschlamms erfolgt durch Heizwasser, das durch die Abwärme von Gasmotoren (9) aufgeheizt wird, die mit dem beim Faulprozeß anfallenden Faulgas betrieben werden und zum Antrieb der Belüftungseinrichtungen beim Belebungsverfahren, von Stromgeneratoren und dgl.

   dienen, und/oder durch eine mit Faulgas betriebene Heizeinrichtung.

   c) Zur Pasteurisierung wird der vorgewärmte Frischschlamm aus dem Wärmespeicher (7) unter Erwärmung auf die Pasteurisierungstemperatur im von der Pasteurisierungszeit und von der Füllzeit abhängigen Chargenbetrieb in einen Verweilbehälter (15) gefördert.

   d) Der pasteurisierte Frischschlamm wird nach Abkühlung auf Faultemperatur chargenweise in einen Faulraum (11) eingeleitet.

   e) Die dem pasteurisierten Schlamm bei der Rückkühlung nach Merkmal d) entzogene Wärme wird bei der Auffüllung des Wärmespeichers (7) mit Frischschlamm nach Merkmal a), die gleichzeitig mit der Entleerung des pasteurisierten Schlamms aus dem Verweilbehälter (15) erfolgt, dem Frischschlamm wieder zugeführt.

   f) Die zwischen den einzelnen Behandlungsstufen geförderte Schlammenge pro Zeiteinheit ist größer als die zur Verarbeitung anfallende Frischschlammenge pro Zeiteinheit.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Erhitzung des vorerwärmten Schlamms auf Pasteurisierungs-temperatur in einem Durchlauferhitzer (6) mittels der sonst dem Wärmespeicher (7) zugeführten Wärme und/oder der durch eine zusätzliche Heizeinrichtung erzeugten Wärme während des Befüllens des Pasteurisierbehälters (15).
3. 3. Anlage zur Behandlung von Klärschlamm durch Pasteurisierung und anschließende Faulung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen als Wärmespeicher betriebenen Vorwärmbehälter (7) mit innen- oder außenliegendem Wärmetauscher (8) der in einen mit der Abwärme eines oder mehrerer Faulgasmotoren (9) betriebenen Heizwasserkreis (10) eingeschaltet ist, einer Zuleitung (5), die an einen Voreindicker (1) angeschlossen ist und in die eine Förderpumpe (3) und dieser nachgeschaltet ein Durchlauferhitzer (6) eingebaut sind, sowie mit einer vor der Förderpumpe (3) an die Zuleitung (5) angeschlossenen Ableitung (12), ferner durch einen Pasteurisierbehälter (15) für den Frischschlamm, der über eine Verbindungsleitung (16) mittels eines 3-Wege- ventils (17) an die Zuleitung (5) des Wärmespeichers (7) und über eine Ableitung (18), in die eine Förderpumpe (19) und ein Rückkühler (20) eingebaut sind, an einen Faulbehälter (11) angeschlossen ist.
4. 4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkühler (20) kühlmittelseitig über einen Kühl-Heizwasserkreis (21) heizmittelseitig mit dem Durchlauferhitzer (6) in der Zuleitung (5) des Wärmespeichers (7) verbunden ist.
5. 5. Anlage nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleistung der Schlammförderpumpen (3, 19) größer ist als die in der Zeiteinheit anfallende Frischschlammenge.
6. 6. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, oekennzeichnet durch eine in den Heizwasserkreis (21) des Durchlauferhitzers (6) in der Zuleitung (5) zum Wärmespeicher (7) bzw. zum Pasteurisierbehälter (15) einschaltbare Zusatzheizung (Heizkessel (24).
7. 7. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch einen wahlweisen Anschluß der Gasmotorheizung (10) an den Wärmetauscher (8) des Wärmespeichers (7) oder den Durchlauferhitzer (6) in der Zuleitung (5, 16) des Pasteurisierbehälters (15).
8. 8. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 7, gekennzeichnet durch einen dem Rückkühler (20) in der Ableitung (18) des Pasteurisierbehälters (15) nachgeschalteten Zusatzkühler (20a).
9. 9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Fassungsvermögen des Wärmespeichers (7) ein mehrfaches desjenigen des Pasteurisierbehälters (15) beträgt.