DE3615319C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Konditionieren und Hygienisieren von Klärschlamm, mit einem Reaktor zu Wärmebehandlung, insbesondere zur biologischen Wärmebehandlung, einem Faulraum zur Aufnahme des wärmebehandelten Klärschlamms, sowie einer Vorrichtung mit mindestens drei praktisch konzentrischen Kammern, um frischen Klärschlamm von der Einführung in den Reaktor mit heißem Klärschlamm aus dem Reaktor und/oder warmem Klärschlamm aus dem Faulraum vorzuwärmen und den aus dem Reaktor abgeführten Klärschlamm vor der Weiterleitung in den Faulraum abzukühlen und zu entgasen.

Die DE-AS 24 10 323 beschreibt eine Anlage dieser Art, die einen Wärmetauscher zum Erhitzen von kontinuierlich gefördertem Rohschlamm aufweist. Dieser wird nach dem Entseuchen auf Faultemperatur abgekühlt und dann in Faulbehältern einem Faulprozess unterworfen. Dem Wärmetauscher ist ein Mehrkammer-Verweilbehälter mit drei übereinander angeordneten Kammern nachgeschaltet. Diese Kammern werden auf Pasteurisiertemperatur gehalten und können wechselweise mit dem genannten Wärmetauscher und einem nachfolgenden Wärmetauscher verbunden werden. Die das Heizmedium führenden Teile der Wärmetauscher sind zu einem Kreislauf geschlossen, der mit einer Heizeinrichtung versehen ist. Diese Anlage ist kompliziert im Aufbau und erfordert relativ lange Verweilzeiten für den zu behandelnden Schlamm.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anlage dieser Art dahingehend zu verbessern, daß der Wärmeaustausch beschleunigt wird.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß Pumpen vorgesehen sind, um den in den Kammern enthaltenen Klärschlamm umzuwälzen, daß die Einlässe in die äußere und die mittlere Kammer der Vorrichtung tangential angeordnet sind, um eine Drehbewegung des Kammerinhalts durch den einströmenden Klärschlamm zu bewirken, und daß die äußere Kammer an einem Ende über eine der Pumpen und am anderen Ende über eine Leitung mit der zentralen Kammer zu einem Kreislauf verbunden ist.

Bei dieser Anordnung haben die äußere und mittlere konzentrische Kammer eine hohlzylindrische Form. Dadurch wird eine Drehbewegung des Kammerinhalts begünstigt. Klärschlamm hat Fließeigenschaften, die erheblich von den Fließeigenschaften von Wasser abweichen. Bei einer zylindrischen Kammer besteht daher die Gefahr, daß der Inhalt in der Nähe des Zentrums an der Drehbewegung nicht teilnimmt, sich verfestigt und einen praktisch stillstehenden Propfen bildet. Dadurch wird aber der Wärmeaustausch behindert, und es besteht auch die Gefahr von Betriebsstörungen durch die Pfropfenbildung. Im Gegensatz dazu wird durch die Anordnung eines zylindrischen Gegenstandes in einer Kammer die Pfropfenbildung vermieden. Da zudem dieser zylindrische Gegenstand in der Kammer eine zentrale Kammer bildet, durch welche Klärschlamm aus der äußeren Kammer im Kreislauf zirkuliert wird, erfolgt ein besonders rascher Wärmeaustausch.

Gemäß einer besonderen Ausbildung ist die Summe der Volumina der zentralen und der äußeren Kammer gleich dem Volumen der mittleren Kammer. Dies ermöglicht es, pro Zeiteinheit gleiche Volumen von Klärschlamm durch die Vorrichtung durchzulassen. Die Vorrichtung kann also auch die gleichen Abmessungen aufweisen wie die bisher verwendeten Vorrichtungen.

Zweckmäßigerweise ist der Durchmesser der äußeren Kammer etwa 8 bis 12 mal größer als der Durchmesser der zentralen Kammer. Bei dieser Bemessung ergeben sich zweckmäßige Fließgeschwindigkeiten durch die zentrale Kammer. Versuche haben gezeigt, daß der Durchmesser der äußeren Kammer zweckmäßigerweise etwa 10 mal größere ist als der Durchmesser der zentralen Kammer.

Von Vorteil ist es, wenn die Einlässe in die äußere und die mittlere Kammer so angeordnet sind, daß sie einander entgegengesetzte Drehbewegungen in den Kammern bewirken. Dies begünstigt den Wärmeaustausch.

Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anlage und

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung mit den drei Kammern.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Anlage zum Konditionieren und Hygienisieren von Klärschlamm besteht im wesentlichen aus einem Reaktor 11 und einer Vorrichtung 13. Im Reaktor 11 wird frischer Klärschlamm aus einer Kläranlage 15 während etwa 24 Stunden einer aerob-thermophilen oder thermischen Behandlung bei < 60°C unterzogen; nach einer Abkühlung in der Vorrichtung 13 erfolgt eine Faulung in einem Faulraum 17, bei der Methan anfällt. Das so erzeugte Methan kann in bekannter Weise zum Antrieb von Gasmotoren für die Stromerzeugung und/oder Wärmegewinnung verwendert werden.

Wie bereits erwähnt wurde, dient der Reaktor 11 der Erwärmung des frischen Klärschlamms auf eine Temperatur von < 60°C. Bei dieser Temperatur findet eine Hydrolisierung der im Klärschlamm enthaltenen organischen Stoffe statt. Diese Hydrolisierung begünstigt die nachfolgende Faulung und Methangewinnung. Durch eine Temperaturerhöhung auf < 60°C während etwa 12 bis 72 Stunden wird ferner eine Hygienisierung des Klärschlamms erreicht. Bei diesen Temperaturen werden nämlich Wurmeier, Salmonellen und Enterobakteriazeen abgetötet.

Die Erwärmung des Klärschlamms im Reaktor 11 kann durch Fremdwärme erfolgen. Besonders vorteilhaft ist jedoch die Selbsterhitzung, die durch Belüftung des Reaktors 11 erfolgen kann. Durch die Belüftung werden ideale Bedingungen für die aerobthermophilen Bakterien geschaffen, wobei deren Tätigkeit zu einer Erwärmung des Klärschlamms auf Temperaturen von < 60°C führt.

Die Vorrichtung 13 weist drei konzentrische Kammern 19, 21 und 23 auf. Von Bedeutung ist nun, daß deren Einlässe 25, 27 und 29 tangential angeordnet sind. Dadurch wird eine Drehbewegung des Kammerinhalts durch den einströmenden Klärschlamm bewirkt. Wie Fig.2 zeigt, sind die Einlässe 25 und 29 in die äußere und die mittlere Kammer 21 einander entgegengesetzt angeordnet, so daß sie einander entgegengesetzte Drehbewegungen in den Kammern bewirken. Es ist zu beachten, daß beide Kammern 21 und 23 einen ringförmigen Querschnitt besitzen. Im Gegensatz zu einer zylindrischen Kammer kann sich daher in keiner dieser Kammern eine Art Pfropfen in der Mitte bilden, welcher an der Drehbewegung des Kammerinhalts nicht oder praktisch nicht teilnimmt. Die Pfropfenbildung in Kammer 19 wird durch eine genügende Fließgeschwindigkeit des Klärschlamms unterbunden.

Die äußere Kammer 23 ist an einem Ende über eine Pumpe 31 und am anderen Ende über eine Leitung 32 mit der zentralen Kammer 19 zu einem Kreislauf verbunden. Der Inhalt der beiden Kammern 23 und 19 kann also durch die Pumpe 31 umgewälzt werden. Eine entsprechende Pumpe 33 dient der Umwälzung des Inhalts der mittleren Kammer 21

Die Summe der Volumina der zentralen und der äußeren Kammer 19, 23 entspricht dem Volumen der mittleren Kammer 21. Der Durchmesser der äußeren Kammer 23 ist etwa 8 bis 10 mal größer als der Durchmesser der zentralen Kammer 19. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wurden gute Ergebnisse mit einem Durchmesser der äußeren Kammer von 2500 mm und einem Durchmesser der inneren Kammer von 250 mm und einer Höhe der Kammern von 3550 mm erzielt. Die durch die Pumpe 31 erzeugte Fließgeschwindigkeit in der zentralen Kammer 19 betrug dabei etwa 1,5 m/s.

Eine Leitung 35 verbindet die Kläranlage 15 über eine Pumpe 37 mit der Vorrichtung 13. Eine Leitung 39 verbindet die Vorrichtung 13 mit dem Reaktor 11. Beim Reaktor 11 ist in bekannter Weise eine Umwälzpumpe 41 und ein Injektor 43 zum Einführen von Luft in den Klärschlamm beim Umpumpen im Kreislauf vorgesehen. Eine Leitung 45 verbindet den Reaktor 11 mit der Vorrichtung 13. Von der Vorrichtung 13 führt über ein Ventil 51, die Pumpe 33 und ein Ventil 52 eine Leitung 50 zum Faulraum 17. Die Ventile 51 bis 58 sind vorgesehen, um die einzelnen Schritte des Verfahrens zu steuern. Zweckmäßigerweise werden diese Ventile durch eine Steuereinheit 62 gesteuert.

Leitungen 59, 60 und 61 dienen der Entlüftung. Ein Filter 63 ist vorgesehen, um störende Gerüche zu neutralisieren.

Im Betrieb arbeitet die Anlage wie folgt: Frischer Klärschlamm aus der Kläranlag 15 wird mit der Pumpe 37 über die Leitung 35 und das offene Ventil 55 in die äußere Kammer 23 gepumpt. Gleichzeitig wird warmer Klärschlamm aus dem Reaktor 11 über die Leitung 45, das Ventil 53, die Pumpe 33 und das Ventil 54 durch den Einlaß 29 in die mittlere Kammer 21 eingelassen. Dank der tangentialen Anordnung der Einlässe 27 und 29 werden die Inhalte der Kammern 23 und 21, wie mit den Pfeilen in Fig. 2 eingezeichnet, bewegt. Da auch die Pumpe 31 arbeitet, fließt auch Klärschlamm im Kreislauf aus der Kammer 23 über die Pumpe 31 und das Ventil 56 in die zentrale Kammer 19 und von dort über die Leitung 32 wieder zurück in die äußere Kammer 23.

Nachdem die Kammern der Vorrichtung 13 die gewünschten Chargen enthalten haben, erfolgt eine Zirkulierung der Kammerinhalte. Die Zirkulation in den Kammern 23 und 19 wurde bereits beschrieben. Die Zirkulation des Inhalts der Kammer 21 erfolgt über das Ventil 51, die Pumpe 33, das Ventil 54 und den Einlaß 29. Dank dieser Zirkulation erfolgt eine rasche Wärmeübertragung von warmem Schlamm in der Kammer 21 auf den frischen Klärschlamm in der Kammer 23.

Im Gegensatz zum bisherigen Zweikammersystem kann mit der beschriebenen Anlage die Wärmeübertragungszeit auf rund die Hälfte reduziert werden. Von Bedeutung ist auch, daß während der Zirkulation in der Kammer 21 der Klärschlamm aus dem Reaktor 11 weitgehend entgast und abgekühlt wird, bevor er in den Faulraum 17 gelangt. Dadurch wird der Faulprozess in dem Faulraum 17 begünstigt.

Zum Ablassen des Klärschlamms in den Faulraum wird das Ventil 54 geschlossen und die Ventile 51 und 52 geöffnet, so daß die Pumpe 33 den Klärschlamm über die Leitung 50 in den Faulraum 17 pumpen kann. In entsprechender Weise kann der Inhalt der Kammern 23 und 19 mittels der Pumpe 31 nach Schließen des Ventils 56 und Öffnen der Ventile 57 und 58 in den Reaktor 11 gepumpt werden.

Claims (5)

1. Anlage zum Konditionieren und Hygienisieren von Klärschlamm mit einem Reaktor (11) zur Wärmebehandlung, insbesondere zur biologischen Wärmebehandlung, einem Faulraum (17) zur Aufnahme des wärmebehandelten Klärschlamms, sowie einer Vorrichtung (13) mit mindestens drei praktisch konzentrischen Kammern (19, 21, 23), um frischen Klärschlamm vor der Einführung in den Reaktor (11) mit heißem Klärschlamm aus dem Reaktor (11) oder mit warmem Klärschlamm aus dem Faulraum (17) vorzuwärmen und den aus dem Reaktor (11) abgeführten Klärschlamm vor der Weiterleitung in den Faulraum (17) abzukühlen und zu entgasen, dadurch gekennzeichnet, daß Pumpen vorgesehen sind, um den in den Kammern (19, 21, 23) enthaltenen Klärschlamm umzuwälzen, daß die Einlässe (25, 27, 29) in die äußere und die mittlere Kammer (23, 21) der Vorrichtung (13) tangential angeordnet sind, um ein Drehbewegung des Kammerninhalts durch den einströmenden Klärschlamm zu bewirken, und daß die äußere Kammer (23) an einem Ende über eine (31) der Pumpen und am anderen Ende über eine Leitung (32) mit der zentralen Kammer (19) zu einem Kreislauf verbunden ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Volumina der zentralen und der äußeren Kammer (19, 23) dem Volumen der mittleren Kammer (21) entspricht.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der äußeren Kammer (23) etwa 8 bis 12 mal größer als der Durchmesser der zentralen Kammer (19) ist.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der äußeren Kammer (23) etwa 10 mal größer als der Durchmesser der zentralen Kammer (19) ist.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlässe (25, 27, 29) der äußeren und mittleren Kammer so angeordnet sind, daß sie einander entgegengesetzte Drehbewegungen in den Kammern (23, 21) bewirken.