DE3314863A1

DE3314863A1 - Verfahren und anlage zur beseitigung des aus einer klaeranlage abgezogenen klaerschlammes

Info

Publication number: DE3314863A1
Application number: DE19833314863
Authority: DE
Inventors: Botho 5100 Aachen Böhnke; Andreas Dipl.-Ing. Diering; Andreas Dr.-Ing. 5100 Aachen Diering; Helmut Dr.-Ing. 4390 Gladbeck Sixt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-04-23
Filing date: 1983-04-23
Publication date: 1984-10-25

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren
zur Beseitigung des aus einer Kläranlage, insbesondere aus einer Absorptions-Abwasserreinigungsanlage, abgezogenen Klärschlammes unter Gewinnung von methanhaltigem Faulgas, - wobei der Klärschlamm in einen Faulbehälter eingeführt, in dem Faulbehälter mit Hilfe einer fremden Wärmequelle auf eine regelbare Faulraumtemperatur unterhalb der Temperatur der thermophilen Faulung erwärmt und, gegebenenfalls unter Umwälzung, bei einer vorgebbaren Aufenthaltszeit einer Schlammfaulung unterworfen wird, wobei ferner aus dem Kopf des Faulbehälters das Faulgas und unten aus dem Faulbehälter der behandelte Schlamm abgezogen werden. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Anlage zur Durchführung eines solchen Verfahrens mit einem Faulraumbehälter, Klärschlammzuführung, Schlammabzug, Umwälzeinrichtung und Beheizungseinrichtung, wobei die Umwälzeinrichtung sowie die Beheizungseinrichtung auf vorgegebene Sollwerte für die Aufenthaltszeit sowie die Faulraumtemperatur steuerbar bzw. regelbar sind. - Die Behandlung und schadlose Beseitigung des bei den verschiedenen Abwasserreinigungsverfahren anfallenden Klärschlammes ist bekanntlich eine der wichtigsten und zugleich schwierigsten Aufgaben der Abwassertechnik. Der zunehmende Einsatz schwachbelasteter biologischer Kläranlagen (BTS - 0,15 kg BSB/kg TS ~ d) hat zu einer Veränderung der Schlammqualität und Schlammquantität geführt. Während die Schlammenge zugenommen hat, ist die Faulfähigkeit aufgrund des geringen Anteils an organischer Substanz im Belebtschlamm zurückgegangen. Bei Absorptionsabwasserreinigungsanlagen erfolgt allerdings eine Erhöhung des Schlammabfalls zusammen mit einer Vermehrung des# Anteils an organischer Substanz.
Im Rahmen der (aus der Praxis) bekannten gattungsgemäßen Maßnahmen erfolgen die Anpassung der Schlammfaulung an je nach Klärschlammprovenienz und Klärschlammhistorie unterschiedliche Betriebsbedingungen sowie die Einstellung der Faulgaserzeugung nach Qualität und Quantität durch Einstellung der Faultemperatur und hauptsächlich der Aufenthaltszeit bei vorgegebener Faultemperatur im Bereich von zumeist 25 bis 350 C. Das führt zu Aufenthalts zeiten von 20 Tagen und mehr sowie häufig zu unzureichender Faulgasausbeute.
Untersuchungen haben gezeigt, daß etwa 30 % der im Klärschlamm enthaltenden organischen Bestandteile und häufig sogar wesentlich mehr unvergast bleiben.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren so zu führen, daß eine wesentlich verbesserte Gas ausbeute bei reduzierter Aufenthaltszeit und damit (bei vorgegebener täglich anfallender Schlammenge) kleinerem Faulraumvolumen erreicht werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Klärschlamm im Faulbehälter der Einwirkung eines elektromagnetischen Wechselfeldes ausgesetzt wird, welches eine zusätzliche Erwärmung des Schlammes bewirkt, daß die Aufenthaltszeit auf einen Bereich von 5 bis 20 Tagen, vorzugsweise von etwa 10 Tagen, eingestellt wird, und daß die Faulgaserzeugung einerseits mit Hilfe der fremden Wärmequelle, andererseits durch Änderung der Parameter des elektromagnetischen Wechselfeldes nach Maßgabe der eingestellten Aufenthaltszeit gesteuert oder geregelt, nämlich auf optimale Faulgasausbeute eingestellt wird. Erfi#dungsgemäß wird mit Hilfe der fremden Wärmequelle eine Grobeinstellung, mit Hilfe des elektromagnetischen Wechselfeldes eine Feineinstellung vorgenommen, und zwar beides als Steuerung oder Regelung. Man kommt so zu überraschenden Gasausbeuten, und zwar bei reduzierter Aufenthaltszeit in verhältnismäßig kleinen Faulbehältern. Das elektromagnetische Wechselfeld kann im Rahmen der Erfindung zwischen galvanischen Elektroden erzeugt werden, die in den Schlamm mit vorgegebener Eintauchtiefe eintauchen. Das elektromagnetische Wechselfeld kann aber auch frei von galvanischen Elektroden als dielektrisch wirkendes Wechselfeld erzeugt werden. Im Rahmen der Erfindung liegt auch eine Kombination beider Maßnahmen. - Die Behandlung von Klärschlamm mit niederfreqüentem Wechselstrom mit Hilfe galvanischer Elektroden, insoweit also die Beeinflussung der biologischen Vorgänge in einem Klärschlamm durch Einwirkung eines elektromagnetischen Wechselfeldes, ist an sich bekannt (G.I., Heft 5/6, 1953, S. 82 bis 85). Sie ist jedoch in die großtechnische Praxis bisher nicht eingeführt und insbesondere für die Behandlung von Klärschlamm aus einer Absorptions-Abwasserreinigungsanlage nicht eingesetzt worden, wenn auch entsprechende Einrichtungen in der Literatur vorgeschlagen wurden (DE-AS 11 95 684, DE-AS 12 69 063). Tatsächlich fehlt eine Anweisung, um großtechnisch betriebssicher bei geringer Aufenthaltszeit und optimaler Faulgasausbeute zu arbeiten.
Die Erfindung hat erkannt, daß bei der Beseitigung von Faulschlamm aus Klärschlamm, der aus einer Kläranlage, insbesondere einer Absorptions-Kläranlage, abgezogen wird, die Aufenthaltszeit bei gleichzeitiger Erhöhung der Faulgasausbeute beachtlich, nämlich auf die Hälfte oder mehr reduziert werden kann, wenn einerseits die Temperatur eingestellt und eingehalten wird, die für die bei der Schlammfaulung tätigen Biozönosen optimal ist, wenn andererseits aber ein elektromagnetisches Wechselfeld zur Einwirkung gebracht wird, dessen Parameter den jeweiligen Betriebsverhältnissen im Sinne einer Feineinstellung angepaßt werden, wobei die Tatsache genutzt wird, daß dadurch zusätzlich auch Wärme in den Schlamm eingetragen wird, wenn die damit verbundene, phänomenologisch meßbare Temperaturerhöhung auch verhältnismäßig gering ist. Anscheinend wird diese Temperaturerhöhung in Kombination mit dem elektrischen bzw. elektromagnetischen Feld in unmittelbarer Nachbarschaft der Mikrolebewesen wirksam, worauf der Effekt zurückgeführt werden kann.
Die beschriebenen Maßnahmen sind mit den Hilfsmitteln der modernen Meß- und Regeltechnik sowie mit den Hilfsmitteln der modernen Hochfrequenztechnik ohne Schwierigkeiten durchführbar. Ohne Schwierigkeiten kann das Verfahren auf eine vorgegebene Faulgasmenge und/oder vorgegebene Faulgas zusammensetzung gefahren werden.
Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten der Ausführung. So ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Wechselfeld mit Wechselstrom erzeugt wird und daß die Stromstärke und/oder die Spannung und/oder die Frequenz zum Zwecke der Steuerung oder Regelung der Faulgaserzeugung einstellbar sind. Zweckmäßigerweise wird dabei mit niederfrequentem Wechselstrom gearbeitet, und zwar im Frequenzbereich von 1 bis 1000 hz. Ein anderer Vorschlag der Erfindung geht dahin, daß das elektromagnetische Wechselfeld mit Hilfe von Gleichstrom erzeugt wird und daß die Stromstärke und/oder die Spannung und/oder die Impulsfrequenz und/oder die Impulsdauer zum Zwecke der Steuerung der Faulgaserzeugung einstellbar sind. In diesem Zusammenhang empfiehlt es sich, mit gepulstem Gleichstrom mit niederfrequenter Impulsfrequenz im Frequenzbereich von 1 bis 100 hz zu arbeiten. Die Impulsdauer soll im Bereich von 1 bis 600 sek. liegen. Die Temperatur wird auch im Rahmen der Erfindung im Bereich von 25 bis 350 C gehalten, jedoch nach Maßgabe der Gaserzeugung über die Feinsteuerung oder Feinregelung durch das elektromagnetische Feld optimiert.
Im folgenden werden das erfindungsgemäße Verfahren sowie für das Verfahren eingerichtete Anlagen anhand einer Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen.
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Faulbehälter, der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist, Fig. 2 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes der Fig. 1.
Die in den Figuren dargestellten Anlagen sind zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet. Zum grundsätzlichen Aufbau gehören ein Faulschlammbehälter 1, eine Klärschlammzuführung 2, ein Schlammabzug 3, eine Umwälzeinrichtung 4 und eine Beheizungseinrichtung 5. Die Umwälzeinrichtung 4 sowie die Beheizungseinrichtung sind auf vorgegebene Sollwerte für Aufenthaltszeit sowie Faultemperatur steuerbar oder regelbar. Der Faulschlammbehälter 1 ist für eine Aufenthaltszeit von 5 bis 20 Tagen, vorzugsweise von etwa 10 Tagen, ausgelegt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 tauchen in den Faulschlammbehälter 1 zumindest zwei galvanische Elektroden 6 ein, die an einen Generator 7 für die Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes zwischen den Elektroden 6 angeschlossen sind. Der Generator 7 besitzt eine Einrichtung 8, mit der die Parameter des elektromagnetischen Feldes (d. h. Stromstärke und/oder Spannung und/oder Frequenz und/oder Impulsfrequenz und/oder Impulsdauer) steuerbar oder regelbar sind.
Die Ausführungsform nach Fig. 2 ist entsprechend aufgebaut, jedoch wird nicht mit galvanischen Elektroden gearbeitet.
Es ist vielmehr eine im Ausführungsbeispiel induktiv aufgebaute Einrichtung 9 für die Aufrechterhaltung eines elektromagnetischen Wechselfeldes in dem Schlamm des Faulschlammbehälters 1 vorgesehen, die ebenfalls an einen Generator 7 für die Erzeugung des elektromagnetischen Wechselfeldes angeschlossen ist, der die beschriebene Einrichtung 8 für die Steuerung oder Regelung der Parameter des elektromagnetischen Feldes aufweist. Diese Einrichtung ist im Ausführungsbeispiel eine sogenannte Induktion. Man könnte auch mit zwei Kondensatorplatten arbeiten oder mit einem Kondensator aus zwei ineinander gestellten- Zylindern, - was zeichnerisch nicht dargestellt wurde.

Claims

Verfahren und Anlage zur Beseitigung des aus einer Kläranlage abgezogenen Klärschlammes" Patentansprüche: 1. Verfahren zur Beseitigung des aus einer Kläranlage, insbesondere aus einer Absorptions-Abwasserreinigungsanlage, abgezogenen Klärschlammes unter Gewinnung von methanhaltigem Faulgas, - wobei der Klärschlamm in einen Faulbehälter eingeführt, in dem Faulbehälter mit Hilfe einer fremden Wärmequelle auf eine regelbare Faulraumtemperatur unterhalb der Temperatur der thermophilen Faulung erwärmt und, gegebenenfalls unter Umwälzung, bei einer vorgebbaren Aufenthaltszeit einer Schlammfaulung unterworfen wird, wobei ferner aus dem Kopf des Faulbehälters das Faulgas und unten aus dem Faulbehälter der behandelte Schlamm abgezogen werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Klärschlamm im Faulbehälter der Einwirkung eines elektromagnetischen Wechselfeldes ausgesetzt wird, welches eine zusätzliche Erwärmung des Schlammes bewirkt, daß die Aufenthaltszeit auf einen Bereich von 5 bis 20 Tagen, vorzugsweise von etwa 10 Tagen, eingestellt wird, und daß die Faulgaserzeugung einerseits mit Hilfe der fremden Wärmequelle eingestellt, andererseits durch Änderung der Parameter des elektromagnetischen Wechselfeldes nach Maßgabe der eingestellten Aufenthaltszeit gesteuert oder geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Wechselfeld zwischen galvanischen Elektroden erzeugt wird, die in den Schlamm mit vorgegebener Eintauchtiefe eintauchen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Wechselfeld frei von galvanischen Elektroden als dielektrisch wirkendes Wechselfeld erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Feld mit Wechselstrom erzeugt wird und daß die Stromstärke und/oder die Spannung und/oder die Frequenz zum Zwecke der Steuerung oder Regelung der Faulgaserzeugung eingestellt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit niederfrequentem Wechselstrom gearbeitet wird, und zwar im Frequenzbereich von 1 bis 1000 hz.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Wechselfeld mit Hilfe von gepulstem Gleichstrom erzeugt wird, und daß die Stromstärke und/oder die Spannung und/oder die Impulsfrequenz und/oder die Impulsdauer zum Zwecke der Steuerung oder Regelung der Faulgaserzeugung eingestellt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit gepulstem Gleichstrom mit einer niederfrequenten Impulsfrequenz gearbeitet wird, und zwar im Frequenzbereich von 1 bis 100 hz.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Impulsdauer von 1 bis 600 sek.

gearbeitet wird.
9. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 2 sowie 4 und 5, - mit einem Faulraumbehälter, Klärschlammzuführung, Schlammabzug, Umwälzeinrichtung und Beheizungseinrichtung, wobei die Umwälzeinrichtung sowie die Beheizungseinrichtung auf vorgegebene Sollwerte für die Aufenthaltszeit sowie die Faultemperatur steuerbar bzw. regelbar sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Faulbehälter für eine Aufenthaltszeit von 5 bis 20 Tagen, vorzugsweise etwa 10 Tagen, ausgelegt ist und daß in den Faulbehälter in an sich bekannter Weise zumindest zwei galvanische Elektroden eintauchen, die an einen Generator für die Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes zwischen den Elektroden angeschlossen sind, und daß der Generator eine Einrichtung aufweist, mit der die Parameter (d. h. die Stromstärke und/oder die Spannung und/oder die Frequenz und/oder die Impulsfrequenz und/oder die Impulsdauer) des elektromagnetischen Wechselfeldes steuerbar oder regelbar sind.
10. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 3 sowie 6 bis 8, - mit einem Faulraumbehälter, Klärschlammzuführung, Schlammabzug, Umwälzeinrichtung und Beheizungseinrichtung, wobei die Umwälzeinrichtung sowie die Beheizungseinrichtung auf vorgegebene Sollwerte für die Aufenthaltszeit sowie die Faultemperatur steuerbar bzw. regelbar sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Faulbehälter für eine Aufenthaltszeit von 5 bis 20 Tagen, vorzugsweise etwa 10 Tagen, ausgelegt worden ist und daß der Faulbehälter zumindest eine kapazitiv bzw. als Induktion aufgebaute Einrichtung für die Aufrechterhaltung eines elektromagnetischen Wechselfeldes in dem Schlamm des Faulbehälters aufweist, die an einen Generator für die Erzeugung des elektromagnetischen Wechselfeldes angeschlossen ist, und daß der Generator eine Einrichtung aufweist, mit der die Parameter (d. h. die Stromstärke und/oder die Spannung und/ oder die Frequenz und/oder die Impulsfrequenz und/oder die Impulsdauer) des elektromagnetischen Wechselfeldes steuerbar oder regelbar sind.