DE3826520C2 - - Google Patents
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- DE3826520C2 DE3826520C2 DE19883826520 DE3826520A DE3826520C2 DE 3826520 C2 DE3826520 C2 DE 3826520C2 DE 19883826520 DE19883826520 DE 19883826520 DE 3826520 A DE3826520 A DE 3826520A DE 3826520 C2 DE3826520 C2 DE 3826520C2
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- C02F11/10—Treatment of sludge; Devices therefor by pyrolysis
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/40—Valorisation of by-products of wastewater, sewage or sludge processing
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Pyrolyse von Klärschlamm
in einem außenbeheizten, feststehenden Reaktor, der
mit einer innengelagerten Transporteinrichtung versehen ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung einen Pyrolysereaktor zur
Umsetzung von Klärschlamm, der im wesentlichen aus einem von
außen beheizten Rohr besteht, dem an einem Ende eine Abfallzugabevorrichtung
und am anderen Ende eine Austragsvorrichtung
zugeordnet ist, wobei das Rohr eine rotierende Einrichtung
zum Tranport von Klärschlamm und seinen festen Reaktionsprodukten
aufweist.
Die Pyrolyse von Klärschlamm wird u.a. auch in außenbeheizten
Drehrohren durchgeführt.
Zum Beispiel ist in der DE-PS 26 60 429 ein Verfahren zur
Umsetzung von Müll durch Pyrolyse unter Bildung von brennbaren
Gasen, dampfförmigen organischen Flüssigkeiten und verkohlten
Produkten beschrieben.
In der DE-PS 31 23 767 wird ein Verfahren zur thermischen
Behandlung von Carbonatationsschlamm beschrieben, bei dem
der Schlamm gemischt mit organische Stoffe enthaltenen Abfällen
pyrolytisch zersetzt wird.
In der DE-OS 35 13 541 wird ein Verfahren zur thermischen
Behandlung von organischen Schlämmen, insbesondere Klärschlamm,
zur umweltfreundlichen Beseitigung beschrieben.
Im Grunde entsprechen fast alle Pyrolyseverfahren den in
vorgenannten Schriften beschriebenen Verfahren.
Im Falle von Klärschlamm treten, bedingt durch die Feuchtigkeit
und Feinheit des Materials und das Prinzip der Mischung
durch Schwerkraft, Probleme durch Agglomerierung des Materials
zu Klumpen auf. Diese Klumpen und Verkrustungen verursachen
eine ungenügende Entgasung. Das nicht vollständig entgaste
Material entwickelt auf der Deponie unangenehmen Geruch
und belastet das Sickerwasser mit organischen Stoffen.
Ein Nachteil der Pyrolyse von Abfallstoffen in außenbeheizten
Drehrohren ist weiterhin, daß über die gesamte Länge des
Rohres keine Verfahrenskontrolle durchgeführt werden kann.
Die dadurch bedingte Fahrweise auf "Verdacht" oder nach Erfahrung
bedingt einen erhöhten Energiebedarf, einen überdimensionierten
Reaktor und Unsicherheiten bei der Produktqualität,
insbesondere des Rückstandes, was wiederum zu unerwünschten
Umweltbelastungen auf der Deponie führt.
In der EP-PS 01 40 811 wird ein Verfahren zur Umwandlung von
getrocknetem Schlamm in Ölprodukte beschrieben. In einer Erhitzungszone
wird vorgetrockneter Schlamm auf 250-350 Grad
Celsius erhitzt. In diesem Temperaturbereich laufen bereits
Zersetzungen des organischen Materials ab. Die entstehenden
Gase und Dämpfe enthalten aber auch einen hohen Anteil an
Wasserdampf. Die Gase und Dämpfe werden zur Optimierung der
Ölproduktion im Gegenstrom durch die bei 280-600 Grad Celsius
betriebenen Reaktionszone geleitet und vermischen sich
mit dem dort entstehenden Pyrolysegas. In einer nachgeschalteten
Kondensationsstufe wird diese Gas- und Dämpfemischung
dann in eine Flüssigphase und in nicht kondensierbare Gase
aufgeteilt. Beide Phasen enthalten noch die durch das Einsatzmaterial
eingebrachten umweltschädlichen Begleiter.
Da bei diesem Verfahren der feste getrocknete Schlamm erst
vor Eintritt in die Erhitzungszone zerkleinert wird, muß mit
einer ungenügenden Entgasung des Materials gerechnet werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nun eine sichere und
kontrollierte Pyrolyse von Klärschlamm. Weiterhin soll die
Umweltbelastung möglichst gering gehalten werden, insbesondere
die Emissionen in die Luft, in das Wasser und in den Boden.
Außerdem soll die Pyrolyse mit geringst möglichem Energieumsatz
betrieben werden.
Weiterhin wird ein Verfahren angestrebt, das hinsichtlich
seiner Reaktionen kontrolliert und gesteuert werden kann.
Außerdem ist es erforderlich, Einsatzmaterial wechselnder
Zusammensetzung sicher und vollständig zu entgasen.
Weiterhin wird eine Verwertung des Pyrolyserückstandes und
eine sichere Deponierung des nicht verwertbaren Rückstandes
angestrebt.
Dies kann durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Pyrolyse
von Klärschlamm in einem außenbeheizten, feststehenden Reaktor,
der mit einer innengelagerten Transporteinrichtung versehen
ist, dadurch gelöst werden, daß die Pyrolyse als steuerbarer,
räumlich und zeitlich getrennter mehrstufiger Prozeß
durchgeführt wird, wobei
- - in der ersten Stufe die Entwässerung des Klärschlamms und der Abzug der Wasserdämpfe mit nachfolgender Kondensation erfolgt, agglomerierte Teile durch Zerkleinerungsvorrichtungen zerkleinert werden und der Trocknungsprozeß anhand der Temperatur und des Wassergehaltes des Klärschlammes, des Wassergehaltes und des Gehaltes des Abgases an organischen Stoffen (C-gesamt) und Feuchte kontrolliert und gesteuert wird,
- - in der zweiten Stufe, die Aufheizung des getrockneten Klärschlammes auf 200-250 Grad C erfolgt und der Abzug der entstehenden Gase mit nachfolgender Kondensation durchgeführt wird, wobei der Aufheizprozeß mittels Temperaturverlauf im Material und den Gaskennzeichen CO, CO₂, C-Gesamtgehalt und/oder Feuchte kontrolliert wird,
- - in der dritten Stufe die thermische Zersetzung des Klärschlammes mit Bildung von Pyrolysegasen von niederem Feuchtegehalt und einem kohlenstoffhaltigen Rückstand im Temperaturbereich von 251-700 Grad Celsius erfolgt, wobei der Zersetzungsprozeß anhand der Temperatur des Feststoffes und des Gehaltes an C-gesamt, CO₂ und CO im Pyrolysegas kontrolliert und gesteuert wird, und
- - in der vierten Stufe die Verbrennung des entstehenden Pyrolysegases unter Einsatz der Heißgase zur Beheizung des Reaktors in den voneinander getrennten Heizzonen, die zumindest den Stufen 1, 2 und 3 angepaßt sind, erfolgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht also darin, den wasserhaltigen
Klärschlamm in einer ersten Stufe zu entwässern,
wobei die entstehenden Brüden abgezogen und die Feuchte kondensiert
wird. Wesentlich ist hierbei, daß agglomerierte
Teile durch Zerkleinerungsvorrichtungen zerkleinert werden.
Die Bildung von agglomerierten Teilen setzt dann leicht ein,
wenn eine Durchmischung des feinen feuchten Materials nur
unter Schwerkrafteinwirkung erfolgt. Eine einmal erfolgte
Verdichtung führt zu einem ständigen Aufwachsen. Aus diesem
Grunde ist es erforderlich in der Trocknungszone neben den
Mischwerkzeugen auch noch Vorrichtungen zu haben, die Agglomerationen
zerstören.
Von erheblicher Bedeutung hierbei ist, daß die erste Stufe
durch Kontrolle der Temperatur des Klärschlamm-Materials und
dessen Wassergehalt überwacht und die Energiezufuhr entsprechend
gesteuert wird. Weiterhin von Bedeutung ist der Gehalt
des Abgases von organischen Stoffen und von Kohlendioxid.
Treten vermehrt organische Stoffe im Abgas auf, dann laufen
bereits Zersetzungsreaktionen des Klärschlammes ab. Die Tem
peratur ist dann zu hoch. Die Energiezufuhr zur Stufe 1 muß
zurückgenommen werden.
Nach der Trocknungszone kommt die Aufheizzone auf Pyrolyse
temperatur, bei der bereits erste Zersetzungen des organi
schen Materials ablaufen. Hierfür ist die Zone 2 zuständig.
Bei der Aufheizung beginnt oberhalb 200 Grad C langsam die
Zersetzung der Cellulose unter Abspaltung von Wasser. Diese
primäre Cellulosezersetzung trägt also zur Verschlechterung
des Heizwertes des Pyrolysegases bei. Die Temperatur im
Klärschlamm wird so hoch eingestellt, daß vorwiegend Wasser
und nur geringe Mengen organische Stoffe im Gas feststellbar
sind.
Das Gas aus dieser Zone kann entweder dem Pyrolysegas zuge
geben werden, indem es durch die Pyrolysezone gezogen wird,
oder es wird gesondert abgezogen und kondensiert. Dabei
scheidet sich das Wasser ab, vermischt mit Anteilen an orga
nischen Stoffen, die ebenfalls mit übergegangen sind.
Bei etwa 250 Grad C bis 260 Grad C beginnt dann die eigent
liche Pyrolyse des Klärschlamms. Bei dieser Temperatur wird
dann das Produkt in die Pyrolysezone überführt und der Ent
gasung im Temperaturbereich von 350-700 Grad C, vorzugsweise
400-500 Grad C unterworfen. Das dabei entstehende Pyrolyse
gas, das ohne Verdünnung durch Wasserdampf aus der Trocknung
anfällt, wird abgezogen und verbrannt. Die Verbrennung er
folgt in einer gesonderten Brennkammer. Die Heißgase können
dann vielfältigen Verwendungszwecken zugeführt werden. Ein
Teil gelangt zur Beheizung der einzelnen Stufen des Reak
tors, der überschüssige Teil kann zur Dampf- und Stromer
zeugung verwendet werden.
Der Pyrolyserückstand, ein Gemenge aus Kohlenstoff und den
anorganischen Bestandteilen des Klärschlammes, wird über
eine eigene Austragsvorrichtung ausgetragen, gekühlt und
kann einer weiteren zweckmäßigen Behandlung - Verwertung
oder Deponie - zugeführt werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver
fahrens besteht darin, daß die Temperatur des Klärschlammes
beim Übergang von Stufe 1 in Stufe 2 auf 180-200 Grad C ein
gestellt wird.
Eine derartige Einstellung ist bei einem feststehenden Reak
tor möglich, es erfolgt eine direkte Messung im Produkt. Bei
diesen Temperaturen ist der Klärschlamm vollständig trocken,
die Zersetzung unter Abgabe von Kohlendioxid, Kohlenmonoxid
und Wasser tritt noch nicht ein.
Mit Vorteil kann das erfindungsgemäße Verfahren auch dadurch
ausgeführt werden, daß dem Klärschlamm basische oder unter
den Reaktionsbedingungen basisch reagierende Stoffe zur Ein
bindung von entstehenden sauren Stoffen, wie Chlorwasser
stoff, Fluorwasserstoff, Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxid
Blausäure, organische Säuren und Phenole zugesetzt wird.
Als basische Stoffe werden bevorzugt Calciumverbindungen,
in Form von Kalk, Branntkalk oder Calciumhydroxid verwendet,
desgleichen können Natriumhydroxid und Natronlauge einge
setzt werden. Neben diesen gängigen basischen Stoffen sind
auch noch Dolomitprodukte und andere Alkaliverbindungen ver
wendbar, z.B. Soda, Natriumbicarbonat oder Kaliumcarbonat.
Zu den unter den Reaktionsbedingungen basisch reagierenden
Stoffen zählen Stoffe, die sich bei den Pyrolysetemperaturen
zersetzen und alkalisch wirkende Bestandteile freisetzen. Es
handelt sich hierbei z.B. um Natriumformiat oder Natriumacetat.
Mit der Zugabe der basischen Stoffe wird bewirkt, daß in das
Pyrolysegas nur noch Restgehalte an sauer reagierenden Stof
fen übergehen. Dies hat zur Folge, daß die nachgeschaltete
Abgasreinigung einfach und niedrig dimensioniert ausgelegt
werden kann.
Die zuzusetzenden alkalischen Stoffe können hierbei entweder
als Lösung, als Pulver oder in Suspension verwendet werden.
Die Zugabe ist in allen Stufen der Pyrolyse möglich, d.h.
sowohl in der ersten als auch in der letzten Stufe.
Es kann auch so gearbeitet werden, daß die Zugabe anteilig
über den ganzen Reaktor erfolgt.
In einer eigenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver
fahrens können die basischen Stoffe dem Abfall vor der ther
mischen Behandlung oder ganz oder anteilig in Stufe 1 oder 2
zugegeben werden. Die Zugabe vor der Pyrolyse im Temperatur
bereich der letzten Stufe hat den Vorteil, daß eine gründ
liche Durchmischung der basischen Stoffe mit dem Einsatzma
terial erfolgt.
Das Verhältnis basische Stoffe zu sauren Stoffen ist im wei
ten Bereich einstellbar. Gute Einbindungen von sauren Stof
fen werden bei stöchiometrischen Verhältnissen von 0,5 bis 2
(Basen zu Säuren) erhalten. Es können jedoch noch deutlich
mehr basische Stoffe zugesetzt werden, um einen Pyrolyse
rückstand zu erhalten, der bei der Verbrennung saure Stoffe
der Anlage einbindet, in der der Rückstand verbrannt wird.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah
rens besteht darin, daß dem Kondensat, das bei der Abkühlung
der Pyrolysegase aus den einzelnen Pyrolysestufen anfällt,
zur Quecksilberbindung Sulfide, Mercaptane, z.B. Trimercap
to-s-triazin oder amalgamierende Metalle, wie Zink, Zinn oder
Blei zugesetzt werden.
Aufgrund der hohen Flüchtigkeit wird Quecksilber, das im
Klärschlamm vorhanden ist, bereits bei niederen Temperaturen
d.h. unterhalb 300 Grad C, nahezu vollständig ausgetrieben.
Das Quecksilber gelangt dabei in den Gasraum des jeweiligen
Schwelgases und tritt bei der Abkühlung anteilig in die
Flüssigphase über. Dort ist es unerwünscht, da es mit dem
Kondensat zur Kläranlage gelangt, das Quecksilber dort an
den Klärschlamm gebunden wird, der dann wieder zusammen mit
Quecksilber zurückkommt. Es kommt also zu einer Einbringung
von Quecksilber in einen Kreislauf, der zu einer Anreiche
rung an Quecksilber führen kann.
Zur Lösung dieses Problemes werden dem Kondensat Quecksilber
bindende Stoffe, z.B. Sulfide, Mercaptane, z.B. Trimercapto-
s-triazin oder amalgamierende Metalle, wie Zink, Zinn oder
Blei zugesetzt. Die Quecksilberbindemittel gehen mit Queck
silber eine Verbindung ein und es kommt zur Ausflockung.
Dieses kann abfiltriert und entsprechend deponiert werden.
Das quecksilberfreie Abwasser kann dann einer Kläranlage zu
gebracht werden.
Zink, Zinn oder Blei bilden mit Quecksilber eine Legierung.
Sie filtern also Quecksilber aus dem Wasser heraus und
binden es in das Metallgefüge ein. Auf diese Weise läßt sich
einfach Quecksilber in die Metalle einbinden.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah
rens besteht darin, daß der entstandene Pyrolyserückstand
mit Wasser oder Säuren zur Entfernung wasserlöslicher Salze,
z.B. von Chloriden oder Schwermetallen behandelt wird, und
die salz- und schwermetallhaltige Lösung in den Heißgasstrom
aus der Brennkammer entweder vor der Heizkammer oder nach
den Heizkammern eingesprüht und die Salze an einem Filter
abgeschieden werden.
Der Pyrolyserückstand wird als Brennstoff eingesetzt. Dies
kann unbehandelt oder behandelt erfolgen. Zweckmäßig ist die
Abtrennung von Grobteilen, z.B. Sand, Steine, durch Siebung.
Der Pyrolyserückstand enthält neben Schwermetallen auch noch
wasserlösliche Salze, meist in Form von Natrium- oder Calcium
chlorid. Da diese Stoffe auf der Deponie oder bei der Wei
terbehandlung Schwierigkeiten machen können, werden sie er
findungsgemäß mit Wasser oder Säuren ausgewaschen. Das dabei
anfallende salzhaltige und schwermetallhaltige Wasser wird
zweckmäßigerweise einer Behandlung im Heißgasstrom nach der
Brennkammer eingesprüht und das Wasser verdampft. Es fallen
dann Salze an, die im nachgeschalteten Filter abgetrennt
werden können. Gewaschener Pyrolyserückstand kann immissions
arm verbrannt werden.
Der erfindungsgemäße Pyrolysereaktor zur Umsetzung von Klär
schlamm besteht im wesentlichen aus einem von außen beheiz
ten Rohr, dem an einem Ende eine Abfallzugabevorrichtung und
am anderen Ende eine Austragsvorrichtung zugeordnet ist, wo
bei das Rohr eine rotierende Einrichtung zum Transport von
Klärschlamm und seinen festen Reaktionsprodukten aufweist,
ist dadurch gekennzeichnet, daß die das Rohr umgebende Heiz
kammer aus mindestens drei unabhängig voneinander betreib
baren Heizbereichen besteht, die eigenen Behandlungsstufen
zugeordnet sind, wobei jede Behandlungsstufe über eine Meß
einrichtung zur Bestimmung von Temperatur, Feuchte, Kohlen
dioxidgehalt und Gehalt an organischen Stoffen verfügt, des
gleichen über eine Entnahmevorrichtung zur Analyse des fes
ten Materials, die Behandlungsstufen 1 und 2 Gasabzugsvor
richtungen mit nachgeschalteten Kondensationseinrichtungen
aufweisen, die Stufe 3 über eine Gasabzugsvorrichtung ver
fügt, die zur Gasnachbehandlungsvorrichtung führt, die Stu
fen 1 und 2 Vorrichtungen zur Zerkleinerung von Klumpen und
Zusammenbackungen aufweisen, und die Transporteinrichtung
für die Feststoffe in ihrer Geschwindigkeit regelbar ist.
Der Pyrolysereaktor besteht also aus einer Heizkammer und
einem Behandlungsrohr. Das Behandlungsrohr ist dabei ent
sprechend den Behandlungsstufen der Pyrolyse in verschiedene
Zonen oder Stufen eingeteilt, die unabhängig voneinander be
heizbar und regelbar sind.
Jede Stufe verfügt demnach über Meßeinrichtungen zur Ermit
lung der Temperatur, der Feuchte, des Kohlendioxidgehaltes
und des Gehaltes an organischen Stoffen, wiedergegeben als
C-gesamt. Außerdem ist in jeder Behandlungsstufe noch eine
Möglichkeit gegeben, Feststoffe zu entnehmen. Die in den
einzelnen Behandlungsstufen entstehenden Gase
werden über separate Leitungen abgezogen und im Falle der
Stufe 1 und 2 einer Kondensation unterworfen. Hierbei kon
densiert das verdampfte oder bereits bei Zersetzungsreak
tionen gebildete Wasser aus. Das von Feuchtigkeit weitest
gehend befreite Gas kann nach einer Reinigung, z.B. über ein
Biofilter oder über Aktivkohle, entweder in die Atmosphäre
entlassen werden oder noch besser der Verbrennungsluft zuge
mischt werden. Die Gasabzugsvorrichtung der dritten Stufe
dient der Entnahme des Pyrolysegases und dessen Weiterlei
tung zur Entstaubung und schließlich zur Verbrennung.
Der Transport des Materials erfolgt über eine Transportvor
richtung, die sich über den gesamten Reaktor erstreckt.
Erfindungsgemäß kann die Transporteinrichtung als Schnecke,
Welle mit Rührstiften oder Flügeln, Pflugscharmischer oder
Paddelmischer ausgebildet sein.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reak
tors besteht darin, daß die Transportvorrichtung in der er
sten Stufe als Transport- und Zerkleinerungseinrichtung aus
gebildet ist. Die Zerkleinerungsvorrichtung kann so ausge
staltet sein, daß die Welle mit Rührstiften versehen ist,
die Reaktorwand ebenfalls Stifte aufweist. Zwischen den
Rührstiften und Stiften wird das agglomerierte Material zer
rieben.
In der ersten Stufe findet die Trocknung des Klärschlammes
statt. Hierbei können sich Klumpen und größere Zusammenbac
kungen bilden. Diese werden nach dem erfindungsgemäßen Reak
tor durch Zerkleinerungseinrichtungen zerschlagen und können
dann der üblichen Trocknung unterworfen werden.
Von Vorteil ist es, wenn die Transporteinrichtung, die in
ihrer Geschwindigkeit regelbar ist, so ausgebildet ist, daß
die Rotationsgeschwindigkeit in den einzelnen Stufen unter
schiedlich eingestellt werden kann.
Nachfolgend wird anhand eines Ausführungsbeispieles, auf
das sich die Zeichnung bezieht, die Erfindung eingehend er
läutert.
Die Zeichnung, Fig. 1, zeigt eine schematische Darstellung
des Klärschlamm-Pyrolysereaktors gemäß einem Ausführungsbei
spiel der Erfindung.
Klärschlamm als Pulver oder Pellets mit einem Trockensub
stanzgehalt von 30 Gew.-% wird über eine Aufgabevorrichtung 1
in das feststehende Rohr 2 gegeben.
Dies ist von einer Heizkammer 3 umgeben, die in die Heizzo
nen 3a, 3b und 3c unterteilt ist. Sie sind voneinander
durch Trennwände 4 getrennt. Das Rohr 2 weist eine rotieren
de Transport- und Misch- und/oder Zerkleinerungsvorrichtung
5 auf. Auf der Welle sind Mischwerkzeuge 6 angebracht, die
nur einmal im vorliegenden Fall als Flügel ausgebildet sind,
ansonsten nur symbolisch wiedergegeben werden.
An der Innenwand des Rohres 2 sind feststehende Blätter 7
angebracht. Der Zwischenraum zwischen Flügel 5 und Blätter 7
wird so eingestellt, daß alle Klärschlammagglomerierungen,
z.B. < 4 mm, zerkleinert werden.
Die Temperatur jeder Heizzone wird über Thermometer (hier
nicht dargestellt) gemessen. Die Temperatur des Klärschlamms
und des Pyrolyseproduktes wird über Thermometer 8 gemessen,
wobei jede Stufe (I, II, III) über mindestens zwei verfügt,
und zwar in der Mitte und am Anfang der jeweiligen Stufe.
Weiterhin verfügt jede Stufe über eine Sonde 9 zur Material
entnahme. Gleichzeitig befindet sich eine Meßvorrichtung 10
zur Messung von Temperatur, Feuchte, C-gesamt und wahlweise
CO und CO₂.
Die in der Stufe I entstehenden Brüden werden über ein Ent
nahmerohr 11 einem Kühler 12 zugeführt. Das Kondensat ge
langt in das Sammelgefäß 13 und kann hier der Quecksilber
abscheidung unterworfen werden. Das entfeuchtete Abgas wird
entweder der Verbrennungsluft zugemischt, was sich bei der
geringen Menge anbietet, oder über ein Biofilter in die At
mosphäre entlassen. Auch Stufe II verfügt über ein Gasabzug
rohr 14, einen Kühler 15 und ein Sammelgefäß 16.
Das entfeuchtete Gas kann wie bei Stufe I behandelt werden.
Das in Stufe III anfallende Pyrolysegas wird über ein Gasab
zugsrohr 17 abgezogen und der Verbrennung (hier nicht darge
stellt) zugeführt. Die Heißgase dienen anteilig der Behei
zung des Reaktors.
Der Pyrolyserückstand wird über 18 entnommen und entweder
abgekühlt oder in ein Wasserbad gegeben. Die Temperatur in
der Heizkammer 3a wird so eingestellt, daß der Klärschlamm
bei Übergang in Stufe II 180 Grad C aufweist und wasserfrei
ist. In der Heizkammer 3b erfolgt die Temperatureinstellung
derart, daß der Klärschlamm beim Übergang der Stufe II in
die Stufe III 250 Grad C aufweist.
In der Heizkammer 3c werden Temperaturen eingestellt, die
dem Pyrolyserückstand beim Verlassen des Reaktors eine Tem
paratur von 450-480 Grad C vermitteln.
Wird einem derartigen Reaktor nach dem angegebenen Beispiel
Klärschlamm mit einem Wassergehalt von 70 Gew.-% und einer
Trockensubstanz von 30 Gew.-% zugegeben, ist die Trocknung
bei 180 Grad C zuverlässig abgeschlossen. Ab 200 Grad C setzt
die Wasserabspaltung des organischen Materials ein. Bis 250
Grad C beträgt der Gewichtsverlust durch Wasserabspaltung
annähernd 15 Gew.-%, bezogen auf das trockene Material.
Bei einer Endtemperatur von 450 Grad C werden, bezogen auf
das trockene Material, 60 Gew.-% des Klärschlammes als flüch
tige Substanzen abgegeben. 40 Gew.-% verbleiben als kohlen
stoffhaltiger Rückstand, dessen Kohlenstoffgehalt 30-35 Gew.-%
beträgt.
Durch Aufkochen mit einer sauren Lösung, deren pH-Wert etwa
3 beträgt, lassen sich aus dem Pyrolyserückstand Schwerme
talle und lösliche Salze, im wesentlichen Chloride, auswa
schen. Nach dem Trocknen kann das auf diese Weise behandelte
Material als Brennstoff eingesetzt werden.
Neben Klärschlamm können noch aussortierter und zerkleiner
ter Hausmüll, z.B. Fluff, BRAM und biologische Materialien,
z.B. Stroh, behandelt werden.
Claims (11)
1. Verfahren zur Pyrolyse von Klärschlamm in einem außenbe
heizten feststehenden Reaktor, der mit einer innengelagerten
Transporteinrichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Pyrolyse als steuerbarer, räumlich und zeitlich ge
trennter, mehrstufiger Prozeß durchgeführt wird, wobei in
der
- - ersten Stufe die Entwässerung des Klärschlammes und der Abzug der Wasserdämpfe mit nachfolgender Kondensation erfolgt, agglomerierte Teile durch Zerkleinerungsvorrichtungen zerkleinert werden und der Trocknungsprozeß anhand der Temperatur und des Wassergehaltes des Klärschlammes und des Gehaltes des Abgases an organischen Stoffen und/oder Feuchte kontrolliert und gesteuert wird,
- - in der zweiten Stufe die Aufheizung des getrockneten Produktes auf 200-250 Grad Celsius erfolgt und der Abzug der entstehenden Gase mit nachfolgender Kondensation durchgeführt wird, wobei der Aufheizprozeß mittels Temperaturverlauf im Material und den Gaskennzeichen CO, CO₂ und C-Gesamtgehalt und/oder Feuchte kontrolliert wird,
- - in der dritten Stufe die thermische Zersetzung des Klärschlammes mit Bildung von Pyrolysegasen von niederem Feuchtegehalt und einem kohlenstoffhaltigen Rückstand im Temperaturbereich von 251-700 Grad Celsius erfolgt, wobei der Zersetzungsprozeß anhand der Temperatur des Feststoffes und des Gehaltes an C-gesamt, CO₂ und CO im Pyrolysegas kontrolliert und gesteuert wird, und
- - in der vierten Stufe die Verbrennung des entstehenden Pyrolysegases und der Einsatz der Heißgase zur Beheizung des Reaktors in voneinander getrennten Heizzonen, die zumindest den Stufen 1, 2 und 3 angepaßt sind, durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Temperatur des Klärschlammes beim Übergang von Stufe
1 in Stufe 2 auf 180-200 Grad Celsius eingestellt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Klärschlamm basische oder unter den Reaktionsbedingungen
basisch reagierende Stoffe zugesetzt
werden.
4. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Kondensat zur Quecksilberbindung
Sulfide, Mercaptane oder amalgamierende Metalle zugesetzt
werden.
5. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch
gekennzeichnet, daß der entstehende Pyrolyserückstand mit
Wasser oder Säuren behandelt wird, und die salz- und
schwermetallhaltige Lösung in den Heißgasstrom aus der
Brennkammer entweder vor den Heizkammern oder nach
den Heizkammern eingesprüht und die Salze an einem Filter
abgeschieden werden.
6. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch
gekennzeichnet, daß der kohlenstoffhaltige Pyrolyserückstand
als Brennstoff eingesetzt wird.
7. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch
gekennzeichnet, daß der Rückstand durch Siebung und/oder
Sichtung von Grobteilen befreit und feinvermahlen oder zu
Formlingen gepreßt zur Energiegewinnung verbrannt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
dem Rückstand vor oder nach der Aufbereitung basische
Stoffe zur Einbindung von sauren Schadstoffen zugesetzt
werden.
9. Pyrolysereaktor zur Umsetzung von Klärschlamm, der im
wesentlichen aus einem von außen beheizten Rohr, dem an
einem Ende eine Abfallzugabevorrichtung und am anderen
Ende eine Austragsvorrichtung zugeordnet ist, wobei das
Rohr eine rotierende Einrichtung zum Transport von Klärschlamm
und seinen festen Reaktionsprodukten aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die das Rohr (2) umgebende
Heizkammer (3) aus mindestens 3 unabhängig voneinander
betreibbaren Heizbereichen (3a, 3b, 3c) besteht, die Behandlungsstufen
zugeordnet sind, wobei jede Behandlungsstufe
über eine Meßeinrichtung (10) zur Bestimmung von
Temperatur, Feuchte, Kohlendioxidgehalt und Gehalt an
organischen Stoffen des Gases verfügt, desgleichen über
eine Einrichtung (8) zur Messung der Temperatur des
festen Materials und einer Entnahmevorrichtung (9) zur
Analyse des festen Materials, die Behandlungsstufen 1
- Trocknung - und 2 - Aufheizzone - Gasabzugsvorrichtungen
mit nachgeschalteten Kondensationseinrichtungen (13,
16) aufweisen, Stufe 3 - Pyrolyse - über eine Gasabzugsvorrichtung
(17) verfügt, die zur Gasnachbehandlungsvorrichtung
führt, die Stufen 1 und 2 Vorrichtungen (6, 7)
zur Zerkleinerung von Klumpen und Zusammenbackungen aufweisen
und die Transportvorrichtung (5) für die Feststoffe
in ihrer Geschwindigkeit regelbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Transporteinrichtung als Schnecke, Paddelmischer
Pflugscharmischer oder Welle mit Rührstiften oder
Flügeln ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine
in einzelnen Stufen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit
regelbare Transporteinrichtung.
Priority Applications (1)
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