DE3736657C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Entwässern von Abwasserschlamm, mit deren Hilfe der pumpfähige oder durch Zerkleinern von Feststoffen pumpfähig gemachte Schlamm im Anschluß an eine chemische Vorbehandlung mechanisch entwässert wird.

Aus der DE 28 38 899 A1 ist eine Anlage zum Ent­ wässern von Abwasserschlamm bekannt, bei welcher der zerkleinerte und chemisch vorbehandelte Schlamm un­ mittelbar einer Extraktorpresse zugeführt wird, worin der Schlamm von einer Schnecke von unten nach oben gefördert wird. Hierbei wirken jedoch starke Scher­ kräfte auf die mit der chemischen Vorbehandlung er­ zeugten Flockengebilde der Schlamm-Matrix, wobei diese beeinträchtigt und teilweise zerstört werden. Dadurch wird der Entwässerungseffekt erheblich beeinträchtigt.

Aus der EP 00 53 250 A1 ist ein Verfahren zum Ent­ wässern von Klärschlämmen bekannt, die mit Zuschlag­ stoffen wie feinteiligen Kohlen oder Aschen oder deren Gemischen homogen vermischt worden sind, denen orga­ nische Flockungsmittel zugegeben werden, aus denen in einem ersten Entwässerungsschritt die Hauptmengen des Wassers durch Schwerkraftfiltration ohne Anlegen einer Druckdifferenz abgetrennt worden ist, und die in einem zweiten Entwässerungsschritt durch Druck­ filtration auf Filterpressen weitergehend entwässert worden sind.

Nachteilig werden durch das Erfordernis einer Beimischung von vergleichsweise hohen Gewichtsanteilen der Zu­ schlagsstoffe die Kosten der Entwässerung signifikant erhöht. Auch verursacht die Bereitstellung und der Transport solcher Mengen von Zuschlagsstoffen erhebliche Probleme, die, standortbedingt, nicht überall mit wirtschaftlichen Mitteln und Kosten lösbar sind.

Aus der EP 02 13 402 A2 ist ein Verfahren zur Reinigung und Entsorgung von ruß- und aschehaltigen Abwässern bekannt. Die aus Hochtemperaturprozessen stammenden Abwässer, in denen der Ruß in feinst verteiltem und teitweise kolloidalem Zustand vorliegt, werden zunächst mit Calciumcarbonat oder Kalkhydrat versetzt, mit Lösungen von organischen Flockungsmitteln vermischt durch Rühren homogenisiert, danach zunächst einer Schwerkraftfiltration und anschließend einer Druck­ filtration unterworfen und die erhaltenen Preßkuchen durch Besprühen oder Beträufeln mit wäßrigen Eisen­ salzlösungen nachbehandelt.

Nachteile des Verfahrens werden darin gesehen, daß seine Anwendbarkeit auf ruß- und aschehaltige Abwässer beschränkt ist und seine Durchführung mit vergleichs­ weise hohen Kosten verbunden ist.

Aus GB 20 48 845 A ist ein Verfahren zur Herstellung von kohlehaltigen Schlammpellets, verwendbar als Dünge­ mittel oder Brennstoff, bekannt. Der Schlamm enthält Kohleanteile in klassierten Korngrößen und Gewichts­ anteilen und wird unter Verwendung von Anschwemm- Filtern unter Einwirkung von Vibration auf einen Wasser­ anteil unter 50% und weiterhin unter Druck- und Scher­ kräften zu kohlehaltigen Pellets mit einem Wassergehalt unter 30% eingedickt.

Bei den vorgenannten Eindickungsverfahren gelingt die mechanische Austreibung von wenigstens 50% des Wasser­ gehalts infolge Beimischung von Fremdstoffen wie Kohle- oder Aschepartikel zum Schlamm, und dies in Verbindung mit einem vergleichsweise hohen Anteil an Flockungs­ mitteln. Dabei wirken die beigemischten Fremdstoffe als Drainagemittel in der Schlamm-Matrix, welche den Wasseraustritt aus der Schlamm-Matrix einerseits er­ leichtern, andererseits aber die zu entsorgende Schlammenge wesentlich vergrößern und zudem entweder erhöhte Kosten verursachen oder die Anwendungsbreite des Ver­ fahrens auf wenige spezielle Zusammensetzungen des Schlammes einengen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zum Entwässern von Abwasserschlamm anzugeben, mit deren Hilfe es gelingt, einen originären Schlamm, das heißt einen Schlamm ohne Beimischung von Fremdstoffen oder mit nur sehr geringen Beimischungen derart zu entwässern, daß dabei zumindest so hohe Eindickungsgrade erreicht werden, daß der erzeugte Schlammkuchen als Energie­ träger zur Verbrennung, zur Pyrolyse, Ölgewinnung oder als Streudünger verwendet werden kann.

Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einer Anlage zum Entwässern von Abwasserschlamm entsprechend den Merk­ malen von Anspruch 1.

Danach wird der chemisch vorbehandelte Schlamm vor dem Pressen unter pumpen­ freier Weiterbeförderung einer Vorentwässerung unterzogen und durch das Pressen soweit zu hartem Schlammkuchen ent­ wässert, daß nach einem Zerkleinern des Schlammkuchens Stücke erhalten werden, die in angehäufter Konsistenz form­ beständig bleiben. Diese Lösung beruht auf der Erkenntnis, daß die Entfernung des Wassers aus einer Schlammasse physikalischen Gesetzmäßigkeiten unterwor­ fen ist, die in den verschiedenen Phasen der Entwässerung unterschiedlich sind. Daher wird der chemisch vorbehandelte Schlamm zunächst unter pumpenfreier Weiterbeförderung, d. h. auf reinem Gravitationsweg, einer Vorentwässerung unterzogen, und zwar auf ca. 20% TS. Die pumpenfreie Weiterbeförderung ist wichtig, um eine Zerstörung der sich unter dem Zusatz eines Flockungsmittels gebildeten Flocken zu vermeiden, so daß der Schlamm in einer Konsistenz der Presse zugeführt werden kann, die eine Entwässerung bis zu 50% TS ermöglicht. Die Entwässerung beim maschinellen Pressen ist soweit zu treiben, daß nach einem Zerkleinern des harten Schlammkuchens Stücke erhalten werden, die eine dritte Stufe, nämlich eine Nachentwässerung bzw. Trocknung über Trockenbänder durch ihre Formbeständigkeit überstehen, wenn sie auf­ einandergehäuft werden. Die Schlammkuchenstücke sollen so hart sein, daß sie nicht zu Klumpen zusammenfallen. Hierdurch ist ein Luftzutritt zu den Schlammkuchenstücken unabhängig von ihrer Anhäufung auf den Trockenbändern sichergestellt, so daß eine Nachentwässerung bzw. Nachtrocknung bis auf 90 bis 95% TS erreichbar ist.

Die hohe Entwässerungsrate von ca. 50% TS durch das maschi­ nelle Pressen wird in einer annehmbar kurzen Zeit erhalten, wenn als Konditionierungsmittel bei der chemischen Vorbehandlung des Schlammes Formaldehyd verwendet wird.

Neben dem pumpenfreien Transport des durch Gravitation vorent­ wässerten Schlammes bis zur Pressenstation ist hervorzuheben, daß mindestens eine Presse, bei größeren zu bewältigenden Schlammengen auch mehrere im Wechsel beschickte Pressen, von oben beschickbar sind, d. h. nicht mittels einer Schlamm­ pumpe. Eine Entwässerungseinrichtung nach der DE A1 28 44 716 mit ansteigendem Druck in einer Ausführung ohne Speisepumpe wäre verwendbar.

Mit Rücksicht auf die Forderung, daß die mechanische Presse von oben allein durch Gravitation mit vorentwässertem Schlamm beschickt werden muß, wird eine Pressenstation empfohlen, bei der der Schlammsilo mit einer Filterpresse mit schlauch­ förmiger Gummimembrane kombiniert ist, wie in den Patentan­ sprüchen 2 und 3 angegeben und in der Zeichnungsbeschreibung näher erläutert.

Das Zerkleinern des Schlammkuchens z. B. durch eine Vernude­ lungsmaschine ist zweckmäßig, um Schlammkuchenstücke mit großer Oberfläche zu erhalten. Im gegebenen Zusammenhang mit der Führung des Verfahrens, insbesondere mit dem Pressen bis zu etwa 50% TS und der sich daraus ergebenden Formbestän­ digkeit der Stücke, wird die Auslegung einer Nachentwässe­ rungsstation mit einer entsprechenden Anzahl von Etagen von Trockenbändern sinnvoll und die Möglichkeit geschaffen, Rest­ wasser bis zu 90 bis 95% TS durch Verdunsten zu entfernen. Es können auch mehrere Gruppen von übereinander angeordneten Trockenbändern hintereinandergeschaltet werden, wobei es sich empfiehlt, die Nachentwässerungsstation in der kalten Jahreszeit gewächshausähnlich abzudecken und zu temperie­ ren, wozu ein Teil der erhaltenen Trockensubstanz als Ener­ gieträger verwendet werden kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Schlamm­ entwässerungsanlage gemäß der Erfindung dargestellt. Man erkennt eine Gerüstkonstruktion 1 mit mehreren Etagen zur Aufnahme einer Vorentwässerungsstation 2 in der obersten Etage, des Schlammsilos 3 mit integrierter Filterpresse 4 in der mittleren Etage und einer Zerkleinerungsmaschine 5 auf dem Boden. Die Einrichtungen zur chemischen Vorbehand­ lung des Schlammes sowie die Trockenbänder zur Nachentwässe­ rung der die Zerkleinerungsmaschine 5 verlassenden Schlamm­ kuchenstücke sind nicht dargestellt.

Der zu entwässernde Schlamm wird in Pfeilrichtung 6 in ein Konditionierungsgefäß 7 eingeleitet, in dem der chemisch vorbehandelte Schlamm in Bewegung gehalten wird. In der nicht dargestellten Zufuhr für den chemisch vorbehandelten und mit einem Flockungsmittel versetzten Schlamm befindet sich die letzte Pumpe vor bzw. stromaufwärts von den Mischern, in denen der Schlamm mit Flockungsmitteln versetzt wird. Aus dem Konditionierungsgefäß 7 wird der Schlamm durch Über­ lauf auf ein sich drehendes Zellenrad 8 übergeben, das den Schlamm kontinuierlich auf ein oberes Vorentwässerungsband 9 ablegt, das von rechts nach links fördert. Das Förderband 9 ist als Siebband ausgeführt, so daß dem Schlamm eine große Menge Wasser während des Transportes entzogen wird. Der von dem Vorentwässerungsband 9 abgeworfene Schlamm wird über eine Rutsche 10 einem tiefer angeordneten weiteren Vorent­ wässerungsband 11 durch Gefälle zugeführt. Im ganzen sind vier etagenförmig übereinander angeordnete, zickzackförmig hintereinandergeschaltete Vorentwässerungsbänder 10 bis 13 vorgesehen, die mit Wannen zum Auffangen des Wassers versehen sind. Nicht dargestellt sind Waschanlagen für die Untertrums eines jeden Bandes.

Der die Vorentwässerungsstation 2 verlassende Schlamm ist bis auf 20% TS vorentwässert und wird über ein Fallrohr 14 dem Schlammsilo 3 zugeleitet. In diesem Schlammsilo ist ein oben geschlossener und in Bodennähe des Silos mit umfangsver­ teilten Durchgangsöffnungen 15a versehener Außenzylinder 15 fest eingebaut, der sich weit außerhalb des Schlammsilos 3 erstreckt und in seinem unteren Bereich Teil der Filterpres­ se 4 ist, wie noch erläutert wird. Die umfangsverteilten Durchgangsöffnungen 15a des feststehenden Außenzylinders 15 innerhalb des Schlammsilos 3 sind durch einen senkrecht ver­ stellbaren Zylinder 16, der innerhalb des Außenzylinders 15 geführt ist, wahlweise abzudecken oder freizugeben. In der dargestellten Höhenlage des verstellbaren Zylinders 16 kor­ respondieren die Durchgangsöffnungen 15a mit entsprechenden Durchgangsöffnungen des verstellbaren Zylinders 16, so daß der vorentwässerte Schlamm in Pfeilrichtung in das Innere des verstellbaren Zylinders 16, der an seinem oberen Rand 16a verschlossen ist, eintreten kann. In einer nicht dargestell­ ten angehobenen Stellung des Verstellzylinders 16 sind die Durchgangsöffnungen 15a abgedeckt.

Auch der höhenverstellbare Zylinder 16 gehört ebenso wie der feststehende Außenzylinder 15 zu der Filterpresse 4. Der verstellbare, quasi als ein Steuerschieber wirkende Zy­ linder 16 ist an seinem unteren Ende über zwei konzentrische Einbauringe 17, 18 mit einem geschlossenen Innenzylinder 19 kleineren Durchmessers verbunden. Dieser Innenzylinder ist von einem aufblasbaren Gummischlauch 20 als Gummimembrane umgeben, der an seinen beiden Enden zwischen Paaren von kon­ zentrischen Einbauringen 17, 18 eingespannt ist. Das nicht erkennbare untere Paar von konzentrischen und miteinander verspannten Einbauringen 17, 18 ist im Gegensatz zu dem obe­ ren Ringpaar ausschließlich von dem geschlossenen Innenzy­ linder 19 getragen, da der verstellbare Zylinder 16 nur bis zu der unteren Kante 17a des äußeren Einbauringes 17 mit keilförmigem Ringquerschnitt reicht.

Wie schon ausgeführt, ist der feststehende Außenzylinder 16 weit aus dem Schlammsilo 3 hinausgeführt und auf seinem unteren Bereich 15b mit Löchern 15c versehen. Der Zylin­ derbereich 15b ist der gelochte Blechmantel der Filterpres­ se 4, der zwischen sich und der Gummimembran 20 die ringför­ mige Filterkammer 21 bildet. Außen ist der gelochte Be­ reich 15b von einem Ringraum 22 zur Aufnahme des Filtrats um­ geben, das über die schematisch angedeutete Leitung F ab­ geleitet wird.

Der obere äußere Einbauring 17 ist mit umfangsverteilten Bohrungen 17b versehen, über die die Filterkammer 21 mit dem geschlossenen Innenraum des verstellbaren Zylinders 16 kommuniziert.

Zur Höhenverstellung des Zylinders 16 samt Einbauringen 17, 18, Innenzylinder 19 und Gummimembran 20 dient eine zentrale Gewindespindel 23, die durch die Zerkleinerungsmaschine 5 hindurchgeführt ist und unten über ein Drucklager 24 abge­ stützt ist. Am oberen Ende ist die Gewindespindel 23 in einer Lagerhülse 25 am Deckel 26 des feststehenden Außen­ zylinders 15 gelagert. Über ein Schneckenrad 27 ist die Gewindespindel 23 drehbar angetrieben, und zwar von einem nicht dargestellten Getriebemotor aus, der innerhalb des feststehenden Außenzylinders 15 angeordnet ist. Der obere innere Einbauring 18, mit dem sowohl der verstellbare Zylin­ der 16 als auch der Innenzylinder 19 mit Gummimembran 20 verbunden ist, ist mit einer feststehenden Mutter 28 verbun­ den, so daß sich eine Drehbewegung der Gewindespindel 23 in einer Höhenverstellung des inneren Teils der Filterpresse mit den Teilen 16 bis 20 auswirkt.

In der Zerkleinerungsmaschine 5 wird der aus der Filter­ presse 4 herabfallende Filterkuchen zerkleinert und in Stücken auf einem Förderband 30 abgelegt, das zu der nicht dargestellten Vernudelungsmaschine und weiter zur Nachent­ wässerungsstation im Freien führt.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Schlammentwässerungs­ anlage ist folgende:
Der mit etwa 5 bis 6% TS behaftete zu entwässernde Schlamm wird über die Siebbänder 9 bis 13 innerhalb der Vorentwäs­ serungsstation 2 auf etwa 20% TS entwässert und kontinuier­ lich in den Schlammsilo 3 eingeleitet. Die Filterkammer 21 wird in der dargestellten Höhenlage des Verstellzylinders 16 gefüllt, indem der Schlamm über die aufgesteuerten Durchgangs­ öffnungen 15a in das Innere des Verstellzylinders 16 und dann weiter über die umfangsverteilten Bohrungen 17b in die Filterkammer 21 einströmt. Zur Überwindung der Strömungs­ widerstände darf die Bauhöhe des Schlammsilos 3 und auch die Einfüllhöhe des eingeleiteten Schlammes nicht zu niedrig sein, damit im Bereich der Überströmöffnungen ein gewisser statischer Flüssigkeitsdruck vorliegt.

Nachdem die Filterkammer 21 geschlossen ist, die unten durch ein Paar von Ringeinbauten 18, 17 gegenüber dem feststehenden Außenzylinder 15 bzw. dessen Lochmantel 15c abgedichtet ist, wird der Gummischlauch 20 von innen mit Luft beaufschlagt, so daß er sich aufweitet und den Schlamm gegen den Lochman­ tel 5c drückt. Das in den äußeren Ringraum 22 eintretende Filtrat wird über die Leitung F abgeleitet. Es versteht sich, daß beim Pressen die Filterkammer 21 gegenüber dem Inneren des Schlammsilos 3 dicht sein muß. Hierzu wird der Verstell­ zylinder 16 soweit aufwärts oder abwärts bewegt, daß seine umfangsverteilten Durchgangsöffnungen nicht mehr mit den Durchgangsöffnungen 15a des feststehenden Außenzylinders 15 korrespondieren.

Nach Beendigung des Preßvorgangs wird der Innenteil der Rundfilterpresse 4 mit den Teilen 16 bis 20 durch Drehen der Gewindespindel 23 soweit abwärts bewegt, daß die obe­ ren Einbauringe 17 in die gestrichelt dargestellte Posi­ tion 17′ am unteren Ende des feststehenden Außenzylinders 15 gelangen. Hierbei dient die Abstreifkante 17a des oberen Einbauringes 17 dazu, den an der Innenseite des gelochten Abschnittes 15b bzw. des vorgeordneten Filtergewebes an­ haftenden Filterkuchen bzw. Schlammkuchen zu lösen. Der Schlammkuchen fällt dann in Stücken abwärts in die Zerkleinerungsmaschine 5. Da bei diesem Vorgang der Verstellzylinder 16 mit seinem oberen Deckel 16a weit unter­ halb der Durchgangsöffnungen 15a des feststehenden Außenzy­ linders 15 liegt, sind diese offen. Es kann also Schlamm oberhalb des Deckels 16a des Verstellzylinders 16 eintreten, der dann aber wieder zurückgedrängt wird, wenn der oben ge­ schlossene Verstellzylinder 16 wieder hochgesteuert wird. Damit der obere Innenraum des Außenzylinders 15, in dem der Antrieb für die Gewindespindel 23 untergebracht ist, nicht mit Schlamm volläuft, ist ein unterer Abschlußdeckel 29 vor­ gesehen. Der verstellbare Zylinder 16 kann auch einen ge­ schlossenen Zylindermantel haben und von dem oberen Einbauring 17 getrennt sein, der dann keine Bohrungen 17b hat. Bei die­ ser Ausführungsform ist dann der verstellbare Pressen­ teil 17 bis 20 soweit unter Mitnahme des losen Verstell­ zylinders 16 hochzusteuern, daß die Durchgangsöffnungen 15b unterhalb des Einbauringes 17 unmittelbar mit der Filter­ kammer 21 kommunizieren. Beim Pressen und beim Abstreifen des Filterkuchens durch die Abstreifkante 17a bleibt der Zylinder 16 in der in der Zeichnung dargestellten Höhen­ lage durch Anschlag fixiert, die die untere Höhenlage und zugleich die Schließlage ist.

Claims (3)

1. Anlage zum Entwässern von Abwasserschlamm, gekennzeichnet durch

• a) eine Station zur chemischen Vorbehandlung des Schlammes mit Behäl­ tern für Flockungsmittel und Dosierpumpen zum Ein­ leiten der Flockungsmittel in eine mit Mischern versehene Schlammleitung (6),
• b) eine Vorentwässerungsstation (2) mit mindestens zwei etagenförmig übereinander angeordneten, zickzackförmig hintereinander geschalteten Vorentwässerungsbändern (9 bis 13) mit Wannen zum Auffangen des Wassers und Wasch­ anlagen für das Untertrum eines jeden Bandes,
• c) einen Schlammsilo (3) unterhalb der Vorentwässerungs­ station (2), in den der Schlamm durch Gravitation über­ geleitet wird,
• d) eine unterhalb des Schlammsilos angeordnete Pressen­ station mit mindestens einer von oben mit vorentwäs­ sertem Schlamm beschickbaren Filterpresse (4),
• e) eine Zerkleinerungsstation (5) zum Zerkleinern des harten Schlammkuchens und
• f) eine Nachentwässerungsstation.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schlammsilo (3) ein oben geschlossener und in Boden­ nähe mit umfangsverteilten Durchgangsöffnungen (15a) ver­ sehener Außenzylinder (15) fest eingebaut ist, in dem ein senkrecht verstellbarer Zylinder (16) zum wahlweisen Abdecken und Freigeben der Durchgangsöffnungen geführt ist, wobei der feststehende Außenzylinder (15) sich bis außerhalb des Schlammsilos (3) erstreckt und auf seinem unteren Ab­ schnitt (15b) mit Löchern (15c) versehen und von einem Ringraum (22) zur Aufnahme des Filtrats umgeben ist, und der verstellbare Zylinder (16) an seinem unteren Ende über zwei konzentrische Einbauringe (17, 18) mit einem geschlossenen Innenzylinder (19) kleineren Durchmessers verbunden ist, der von einem aufblasbaren Gummi­ schlauch (20) umgeben ist, der an seinen beiden Enden zwischen Paaren von konzentrischen Einbauringen (17, 18) eingespannt ist, daß die zwischen dem Gummischlauch (20) und dem gelochten Abschnitt (15b) des feststehenden Außen­ zylinders (15) gebildete ringförmige Filterkammer (21) über Bohrungen (17b) im äußeren, oberen Einbauring (17) mit dem Innenraum des verstellbaren Zylinders (15) kom­ muniziert, und daß der obere Einbauring (17) mit einer Abstreifkante (17a) zum Lösen des am gelochten Ab­ schnitt (15b) des feststehenden Außenzylinders (15) an­ haftenden Filterkuchens versehen ist.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem oberen Paar von Einbauringen (17, 18) ge­ trennte und mit geschlossenem Zylindermantel ausge­ führte verstellbare Zylinder (16) durch die Höhenver­ stellung des verstellbaren Pressenteils (17-20) mit­ telbar aus einer durch Anschlag fixierten unteren Schließlage soweit anhebbar ist, daß die Durchgangs­ öffnungen (15a) des feststehenden Außenzylinders (15) unmittelbar mit der Filterkammer (21) kommunizieren.