DE3520458A1

DE3520458A1 - Process and plant for the stabilisation and sanitisation of sewage sludge

Info

Publication number: DE3520458A1
Application number: DE19853520458
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hauser; Bodo Dr. 1000 Berlin Koglin
Original assignee: LIMUS UMWELTTECHNIK GmbH
Current assignee: LIMUS UMWELTTECHNIK GmbH
Priority date: 1985-06-07
Filing date: 1985-06-07
Publication date: 1986-01-02

Abstract

A process and plant for stabilisation and sanitisation composed of a thermophilic and a downstream mesophilic digestion stage has a first heat exchanger in which the fresh sludge is preheated. In a second heat exchanger, upstream or downstream of admixture of thermophilic inoculation sludge, the fresh sludge or the mixture is heated to about the temperature of the thermophilic digestion chamber. In the thermophilic digestion vessel, anaerobic partial degradation of the organic constituents and simultaneously a sanitisation take place. The sludge thus treated is subjected to intermediate storage for a short time in a reservoir vessel, cooled in the first heat exchanger and transported into the mesophilic digestion stage. <IMAGE>

Description

Verfahren und Anlage zur Procedure and system for

Klärschlamm-Stabilisierung und -Hygieni sierung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Stabilisierung und Hygienisierung von Klärschlamm durch zweistufige anaerobe biologische Behandlung, wobei der Faulprozeß nacheinander in einem thermophilen und einem mesophilen Teilschritt durchgeführt wird. Sewage sludge stabilization and sanitation The invention relates a process and a system for stabilizing and sanitizing sewage sludge by two-stage anaerobic biological treatment, with the putrefaction in succession is carried out in a thermophilic and a mesophilic substep.

Der bei der Abwasserreinigung anfallende Klärschlamm muß schadlos beseitigt werden. Insbesondere bei kleineren Kläranlagen, die häufig in ländlicher Umgebung liegen, bietet sich eine Unterbringung des Klärschlammes in der Landwirtschaft an. Dazu muß der Schlamm jedoch "stabilisiert" werden, so daß bei seiner Verwendung keine Geruchsbelästigungen entstehen; meist wird auch einefl1jygieni5jerung## verlangt, so daß die Verbreitung von Krankheitserregern unterbunden wird.The sewage sludge resulting from wastewater treatment must be harmless be eliminated. Especially in the case of smaller sewage treatment plants, which are often in rural areas In the vicinity, the sewage sludge can be accommodated in agriculture at. To do this, however, the sludge must be "stabilized" so that when it is used there are no unpleasant odors; usually a hygiene ## is also required, so that the spread of pathogens is prevented.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind verschiedene Verfahren bekannt und in der einschlägigen Literatur (z. B. Merkblatt Nr. 7 Die Behandlung und Beseitigung von Klärschlämmen ..." in Bundesgesundheitsblatt 15 (1972)15/16, S. 234 - 237) beschrieben. In letzter Zeit hat besonders ein aerob-thermophiles Verfahren (z. B. Loll, U.: Stand der Technik bei der aerob-thermophilen Klärschlammstabilisation", Korrespondenz Abwasser 31 (1984) 11, S. 934 - 939) Beachtung gefunden, das jedoch einen hohen Stromverbrauch aufweist und kein nutzbares Klärgas liefert.Various methods are known and are used to solve this problem in the relevant literature (e.g. Leaflet No. 7 The treatment and disposal of sewage sludge ... "in Federal Health Gazette 15 (1972) 15/16, pp. 234-237). Recently, an aerobic-thermophilic process (e.g. Loll, U .: State of the art in aerobic-thermophilic sewage sludge stabilization ", correspondence Abwasser 31 (1984) 11, pp. 934-939) received attention, but that a high Has electricity consumption and does not provide any usable sewage gas.

Zur Behebung dieses Mißstandes wurde ein zweistufiges aerob-anaerobes Verfahren vorgeschlagen (z. B. Firmenschrift Union Carbide: Dual Digestion System"), bei dem in der aeroben Stufe relativ wenig Strom zur Belüftung verbraucht wird, während die anaerobe Stufe etwas weniger Faulgas als die gewöhnliche Schlammfaulung liefert.A two-stage aerobic-anaerobic process was used to remedy this problem Procedure proposed (e.g. Union Carbide company publication: Dual Digestion System "), in which relatively little electricity is used for ventilation in the aerobic stage, while the anaerobic stage slightly less digester gas than the ordinary sludge digestion supplies.

Kürzlich wurde nun eine zweistufige Faulung vorgestellt, die aus einer ersten thermophilen Faulstufe (50 - 55 °C) mit relativ kurzer Verweilzeit (z. B. 2 Tage) und einer nachgeschalteten zweiten mesophilen Faulstufe (ca. 35 OC) mit längerer Verweilzeit (z. B. 15 Tage) besteht, (Wechs, F.: "Ein Beitrag zur zweistufigen anaeroben Klärschlammstabilisierung", Berichte aus Wassergüte-Wirtschaft und Gesundheitsingenieurwesen, Technische Universität München 1985). Der Vorteil dieser Methode ist darin zu sehen, daß eine gleichzeitige Stabilisierung und Hygienisierung denkbar ist, ohne daß Strom zur Belüftung erforderlich ist und ohne daß die Faulgasmenge vermindert wird. Nach der erwähnten Veröffentlichung kann eine praktische Anlage aber nicht gebaut werden, da konkrete Anweisungen fehlen, insbesondere wie eine in wärmetechnischer Hinsicht brauchbare Anlage in Anbetracht der Forderung bezüglich Beschickung und Einwirkdauer gestaltet werden soll.Recently a two-stage digestion was presented, consisting of a first thermophilic digestion stage (50 - 55 ° C) with a relatively short residence time (e.g. 2 days) and a downstream second mesophilic digestion stage (approx. 35 OC) with longer residence time (e.g. 15 days) exists, (Wechsel, F .: "A contribution to the two-stage anaerobic sewage sludge stabilization ", reports from water quality management and health engineering, Technical University of Munich 1985). The advantage of this method can be seen in that a simultaneous stabilization and sanitation is conceivable without electricity is required for ventilation and without reducing the amount of digester gas. To However, according to the publication mentioned, a practical system cannot be built, because there are no specific instructions, especially one with regard to thermal engineering usable system in view of the requirements with regard to loading and exposure time should be designed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen.The invention is based on the object of remedying this.

Diese Aufgabe wird bei einer entsprechenden Anlage durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.With a corresponding system, this task is carried out by the identifying Features of claim 1 solved.

Dabei kann es manchmal zweckmäßig sein, den Frischschlamm zunächst im zweiten Wärmetauscher mit Fremdwärme auf in etwa die Temperatur des thermophilen Faulraumes zu erwärmen.It can sometimes be useful to start with the fresh sludge in the second heat exchanger with external heat to approximately the temperature of the thermophile To warm the lazy room.

Die zweistufig thermophil-mesophile Faulung benötigt insgesamt eine kürzere Verweilzeit als eine vergleichbare rein mesophile Faulung, so daß das erforderliche Bauvolumen verringert wird.The two-stage thermophilic-mesophilic digestion requires a total of one shorter residence time than a comparable purely mesophilic digestion, so that the required Construction volume is reduced.

Gleichzeitig wird in der ersten Stufe eine Hygienisierung erreicht, wenn der Prozeß quasi kontinuierlich durchgeführt wird, wobei der zeitliche Ablauf folgender ist: a) Eine bestimmte Menge thermophiler Faulschlamm wird aus dem Faulbehälter in den Speicherbehälter abgelassen.At the same time, hygienization is achieved in the first stage, if the process is carried out quasi continuously, the time sequence The following is: a) A certain amount of thermophilic digested sludge is extracted from the digester drained into the storage tank.

b) Danach wird gleichzeitig Frischschlamm über den ersten und zweiten Wärmetauscher in den Faulbehälter und Faulschlamm aus dem Speicherbehälter über den ersten Wärmetauscher zur zweiten Faulstufe gefördert.b) Then fresh sludge is simultaneously poured over the first and second Heat exchanger in the digester and digested sludge from the storage tank over promoted the first heat exchanger to the second digestion stage.

c) Anschließend folgt eine Zeitphase, die um ein Vielfaches länger ist als die vorangegangenen Pumpphasen, in der die Stabilisierungs- und Hygienisierungs-Vorgänge voranschreiten können.c) This is followed by a time phase that is many times longer is than the previous pumping phases in which the stabilization and sanitation processes can move forward.

d) Danach wiederholt sich der Vorgang nach Punkt a - c.d) The process according to points a - c is then repeated.

Um die volle Wirkung des Wärmetauschers 1 zu erreichen, ist es notwendig, daß der Mengenstrom des Frischschlammes etwa gleich dem des Faulschlammes ist.In order to achieve the full effect of the heat exchanger 1, it is necessary to that the flow of fresh sludge is approximately equal to that of digested sludge.

Wird darauf Wert gelegt, in der zweiten mesophilen Faulstufe eine bestimmte konstante Temperatur zu fahren, kann es notwendig sein, wenn der Wärmetauscher 1 überdimensioniert ist, daß zur Erzielung einer höheren Temperatur des der mesophilen Faulstufe zugeleiteten thermophilen Faulschlammes der Wärmetausch im ersten Wärmetauscher absichtlich verschlechtert wird, indem voneinander abweichende Mengenströme des Frisch- und Faulschlammes eingestellt werden. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 und dargestellt, wird im Folgenden näher beschrieben: Der Frischschlamm gelangt über die Leitung 1, die Pumpe 2, die Leitung 3, den ersten Wärmetauscher 4, die Leitung 5 zusammen mit dem thermophilen Faulschlamm in die Leitung 6, die Pumpe 7, die Leitung 8 in den zweiten Wärmetauscher 9, ferner über die Leitung 10 in den thermophilen Faulschlammreaktor 11. Der zweite Wärmetauscher 9 wird über die Leitungen 21 und 22 durch einen Wärmeträger extern beheizt.Attention is paid to one in the second mesophilic foul stage To drive a certain constant temperature, it may be necessary when the heat exchanger 1 is oversized that to achieve a higher temperature of the mesophile The thermophilic digested sludge fed to the digestion stage is the heat exchange in the first heat exchanger is intentionally worsened by deviating flow rates of the Fresh and digested sludge can be adjusted. An embodiment of the invention is shown in Fig. 1 and is described in more detail below: The fresh sludge reaches the first heat exchanger via line 1, pump 2, line 3 4, the line 5 together with the thermophilic digested sludge in the line 6, the Pump 7, the line 8 into the second heat exchanger 9, furthermore via the line 10 in the thermophilic digested sludge reactor 11. The second heat exchanger 9 is over the lines 21 and 22 are heated externally by a heat transfer medium.

Im Faulraum 11 findet die anaerob-thermophile Teilstabilisierung unter Faulgasbildung statt, das über die Leitungen 23 und 25 seiner Verwendung zugeführt wird. Der Schlamm verweilt im Faulbehälter 11 so lange, bis bei der dort herrschenden Temperatur eine ausreichende Hygienisierung gewährleistet ist. Im Faulbehälter 11 ist eine ständige Durchmischung des Inhaltes notwendig. Dies erfolgt über die Leitungen 12, 13, 6 mit Hilfe der Pumpe 7 über die Leitung 8, den Wärmetauscher 9 und die Leitung 10.The anaerobic-thermophilic partial stabilization takes place in the digestion chamber 11 Digestion gas formation instead, which is fed to its use via lines 23 and 25 will. The sludge remains in the digester 11 until the prevailing there Temperature sufficient sanitation is guaranteed. In the digester 11 constant mixing of the contents is necessary. This is done via the lines 12, 13, 6 with the help of the pump 7 via the line 8, the heat exchanger 9 and the Line 10.

Nach Ablauf der zur Hygienisierung erforderlichen Mindesteinwirkdauer öffnet das Ventil 15 und Schlamm aus dem Faulbehälter 11 strömt über die Leitungen 12, 14, das Ventil 15, die Leitung 16 in den Vorlagebehälter 17. Dabei wird Gas über die Leitungen 24 und 25 verdrängt. Sobald der Behälter 17 bis zu einem vorgegebenen Niveau gefüllt ist, wird über eine hier nicht dargestellte Steuerung das Ventil 15 wieder geschlossen, und die Pumpen 2 und 19 beginnen gleichzeitig zu arbeiten. Dadurch wird der Inhalt des Behälters 17 über die Leitungen 16, 18, die Pumpe 19, den Wärmetauscher 4 und die Leitung 20 zur nachgeschalteten hier nicht dargestellten mesophilen Faulstufe gefördert.After the minimum exposure time required for sanitation has expired opens the valve 15 and sludge from the digester 11 flows through the lines 12, 14, the valve 15, the line 16 in the storage container 17. This is gas above lines 24 and 25 are displaced. Once the container 17 is up to a predetermined one Level is filled, the valve is controlled by a control (not shown here) 15 closed again, and pumps 2 and 19 start working simultaneously. As a result, the contents of the container 17 via the lines 16, 18, the pump 19, the heat exchanger 4 and the line 20 to the downstream, not shown here mesophilic rotten stage promoted.

Sofern der Förderstrom der Pumpen 2 und 19 gleich eingestellt worden ist, schalten beide Pumpen über eine hier nicht dargestellte Steuerung nach gleicher Laufzeit ab.Provided the flow rate of pumps 2 and 19 has been set to be the same is, switch both pumps via a control not shown here according to the same Term from.

Soll jedoch wärmerer Schlamm in die mesophile Faulstufe gepumpt werden, so wird z. B. die Pumpe 19 mit einem geringeren Förderstrom eingestellt, so daß sie länger läuft als Pumpe 2. Dadurch wird der Wärmetausch im Wärmetauscher 4 verschlechtert, und es gelangt wärmerer Schlamm in die mesophile Faulstufe.However, if warmer sludge is to be pumped into the mesophilic digester, so z. B. the pump 19 is set with a lower flow rate, so that it runs longer than pump 2. This worsens the heat exchange in heat exchanger 4, and warmer sludge gets into the mesophilic digester.

Claims

Process and system for sewage sludge stabilization and sanitation A n p r ü c h e 1. Process for stabilizing and sanitizing sewage sludge by two-stage anaerobic biological treatment, with the putrefaction in succession is carried out in a thermophilic and a mesophilic substep, thereby characterized in that a) the fresh sludge is preheated in a first heat exchanger, b) inoculated by mixing with thermophilic digested sludge, c) the mixture in a second heat exchanger with external heat to approximately the temperature of the thermophile The digestion room is heated, d) an anaerobic digestion tank in the thermophilic digester Partial degradation of the organic ingredients takes place with simultaneous sanitation, e) the anaerobic-thermophilically treated sludge then briefly in a container is temporarily stored, f) it then partially its heat in the first heat exchanger releases into the fresh sludge before it reaches the mesophilic digestion stage.

2. The method according to claim 1, characterized in that the fresh sludge first in the second heat exchanger to approximately the temperature of the thermophilic digester heated and only then inoculated with digested sludge.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Process is carried out quasi continuously, the timing as follows is: a) A certain amount of thermophilic digested sludge is extracted from the digester drained into the storage tank.

b) Then fresh sludge is simultaneously poured over the first and second Heat exchanger in the digester and digested sludge from the storage tank over promoted the first heat exchanger to the second digestion stage.

c) This is followed by a time phase that is many times longer is than the previous pumping phases in which the stabilization and sanitation processes can move forward.

d) The process according to points a - c is then repeated.

4. The method according to claim 3, characterized in that the mass flow of the fresh sludge is set approximately equal to that of the digested sludge.

5. The method according to claim 3, characterized in that to achieve a higher temperature of the thermophilic fed to the mesophilic digester Digested sludge deliberately worsens the heat exchange in the first heat exchanger is set by setting deviating flow rates of fresh and digested sludge will.