DE3836906A1 - Process for treating sewage sludge - Google Patents

Process for treating sewage sludge

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Abstract

A process is specified for treating sewage sludge which arises in the purification of waste water (effluent). Excess sludge arising in the secondary clarification tank of the treatment plant is passed through an agitated ball mill (9) to disintegrate microorganisms contained therein, in which ball mill all microorganisms are decomposed. Their cellular contents - liquid and enzymes - are released by this. The excess sludge exiting from the agitated ball mill (9) is retained in a vessel (10) for a period of time which can be preset and is then removed from the same and dewatered. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Behandeln von Klärschlamm, der bei der Reinigung von Abwasser anfällt, das in einer Kläranlage über eine Vorreinigung einem Vorklärbecken, von dort aus einem Belebungsbecken und anschließend einem Nachklärbecken zugeführt wird, mit welchem im Nachklärbecken anfallender Überschußschlamm einer Behandlung zum Aufschließen von in ihm enthaltenen Mikroorganismen unterzogen wird.The invention relates to a method for Treating sewage sludge that is involved in cleaning Wastewater accumulates in a sewage treatment plant via a Precleaning a pre-clarifier, from there a Activation tank and then a secondary clarifier is supplied with which accumulates in the secondary clarifier A treatment to digest in excess sludge microorganisms contained in it is subjected.

Allein in der Bundesrepublik Deutschland gibt es ca. 5000 kommunale Kläranlagen in Ausbaugrößen von 500 bis 5 000 000 Einwohnergleichwerten. Auf diesen Anlagen fallen jährlich ca. 50 Mio m3 Klärschlamm mit 2,5 Mio t Trockensubstanz an. Die Masse der Trockensubstanz besteht etwa zu gleichen Teilen aus Primär- und Überschußschlamm. "Primärschlamm" ist der im Vorklärbecken anfallende Schlamm. "Überschußschlamm" entsteht durch Zunahme der Biomasse im Belebungsbecken bei der biologischen Abwasserreinigung. Im Nachklärbecken wird der Belebtschlamm vom gereinigten Abwasser getrennt. Ein Teil des Belebtschlamms wird als Rücklaufschlamm dem Belebungsbecken wieder zugeführt, während der andere Teil als Überschußschlamm einer Behandlung unterzogen werden muß. In bisheriger Technik werden diese Schlämme etwa zu 59% durch Deponie, zu 29% durch landwirtschaftliche Verwertung und zu 3% durch Kompostierung zusammen mit Hausmüll beseitigt. Diese Verfahren sind in Zukunft kaum noch anwendbar, da in den voluminösen Schlämmen meist Schadstoffe enthalten sind, die aus Gründen des Umweltschutzes ihre Ablagerung auf Deponien oder ihre landwirtschaftliche Nutzung verbieten.In the Federal Republic of Germany alone there are approx. 5000 municipal wastewater treatment plants in expansion sizes from 500 to 5,000,000 equivalent inhabitants. Approximately 50 million m 3 of sewage sludge with 2.5 million t of dry matter are produced on these plants each year. The mass of the dry matter consists roughly equally of primary and excess sludge. "Primary sludge" is the sludge accumulating in the primary clarifier. "Excess sludge" arises from the increase in biomass in the aeration tank during biological wastewater treatment. In the secondary clarifier, the activated sludge is separated from the cleaned wastewater. Part of the activated sludge is returned to the activation tank as return sludge, while the other part has to be treated as excess sludge. In previous technology, about 59% of these sludges were removed by landfill, 29% by agricultural recycling and 3% by composting together with household waste. These methods will hardly be applicable in the future, since the voluminous sludges mostly contain pollutants that, for environmental reasons, prohibit their deposition on landfills or their agricultural use.

Die Schlämme werden bisher erst etwa zu 9% durch Verbrennung beseitigt. Das Verbrennen der Schlämme wird insbesondere wegen der Schadstoffe und zur Volumenreduktion in Zukunft große Bedeutung erhalten. Für eine einfachere Entsorgung, insbesondere durch Verbrennen, müssen die Schlämme so weit wie möglich entwässert werden, damit sie möglichst selbstgängig, d. h. ohne Zusatzbrennstoffe, verbrannt werden können. Während der Primärschlamm relativ einfach zu entwässern ist, ergeben sich beim Überschußschlamm und bei dem aus Primärschlamm und Überschußschlamm bestehenden Mischschlamm erhebliche Probleme, weil der Überschußschlamm aus wasserreichen Flocken besteht, in denen sich in eine schleimige Masse eingebettete Mikroorganismen befinden. Die Mikroorganismen enthalten wässriges Zellplasma, das von einer festen Haut umgeben ist.So far, only around 9% of the sludge has been removed Burn eliminated. The burning of the sludge will especially because of the pollutants and Volume reduction will be of great importance in the future. For easier disposal, especially through Burn the sludge as much as possible are dewatered so that they run as independently as possible, d. H. without additional fuels, can be burned. While the primary sludge is relatively easy to drain is, result from the excess sludge and from Primary sludge and excess sludge existing Mixed sludge significant problems because of that Excess sludge consists of water-rich flakes which are embedded in a slimy mass Microorganisms. The microorganisms contain aqueous cell plasma surrounded by firm skin is.

Es sind Verfahren entwickelt worden, mit denen die in den Schlämmen enthaltenen Mikroorganismen so weit wie möglich aufgeschlossen werden sollen, um deren flüssigen Inhalt freizusetzen und eine bessere Entwässerung der Schlämme zu erreichen. Ein solches bekanntes, eingangs beschriebenes Verfahren besteht beispielsweise darin, daß der flüssige Schlamm durch zwei Düsen in Freistrahlen mit über 100 m/s beschleunigt wird, die aufeinander prallen. Der Aufwand für dieses Verfahren ist erheblich, da zur Erzeugung der hohen Geschwindigkeiten große Energien aufgewendet werden müssen. Außerdem ist das Ergebnis unbefriedigend, da auf diese Weise nur ein Teil der Mikroorganismen aufgeschlossen wird.
Processes have been developed with which the microorganisms contained in the sludge are to be broken down as much as possible in order to release their liquid content and to achieve better dewatering of the sludge. Such a known method described at the outset consists, for example, in that the liquid sludge is accelerated by two nozzles in free jets at over 100 m / s, which collide with one another. The effort for this process is considerable since large energies have to be used to generate the high speeds. In addition, the result is unsatisfactory, since only a part of the microorganisms is broken down in this way.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und mit wenig Energieaufwand arbeitendes Verfahren anzugeben, mit dem Mikroorganismen enthaltender Schlamm wirksamer als bisher entwässert werden kann.The invention has for its object a simple and process that uses little energy to indicate with the sludge containing microorganisms can be drained more effectively than before.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst,This task is accomplished with a procedure of the beginning solved in accordance with the invention,

  • - daß der Überschußschlamm aus dem Nachklärbecken entnommen und durch eine Rührkugelmühle geleitet wird,- That the excess sludge from the secondary clarifier removed and passed through a stirred ball mill becomes,
  • - daß der aus der Rührkugelmühle austretende Überschußschlamm eine vorgebbare Zeitdauer in einem Behälter gehalten wird und- That exiting from the stirred ball mill Excess sludge a definable period of time in one Container is held and
  • - daß der Überschußschlamm anschließend aus dem Behälter entnommen und entwässert wird.- That the excess sludge then from the Container is removed and drained.

In der Rührkugelmühle werden alle dieselbe durchlaufenden Mikroorganismen zerstört. Die in den Zellen enthaltene Flüssigkeit wird dadurch freigesetzt, so daß der Schlamm in der anschließenden Behandlungsstufe weitgehender als bisher entwässert werden kann. Es ergeben sich nach dem Entwässern Schlämme mit einer Trockensubstanz von über 30%.In the stirred ball mill, all are going through the same Microorganisms destroyed. The contained in the cells Liquid is released, causing the sludge in the subsequent treatment stage more extensive than can be drained so far. According to the Dewater sludge with a dry matter of over 30%.

Diese Schlämme können mit weniger Zusatzenergie verbrannt werden.These sludges can be used with less additional energy be burned.

Vor dem Entwässern wird der aus der Rührkugelmühle austretende Überschußschlamm aber zunächst für beispielsweise 10 Stunden in einen Behälter eingebracht. In diesem Behälter wird der Schlamm, gegebenenfalls unter Zufuhr von Sauerstoff, enzymatisch stabilisiert, ohne daß dazu - wie bei bisher bekannten Verfahren - Enzyme von außen zugeführt werden müssen. Durch den Aufschluß der Biomasse tritt nicht nur Flüssigkeit aus, sondern auch die in den Zellen enthaltenen Enzyme werden frei. Nach der enzymatischen Stabilisierung wird in überraschender Weise eine wesentliche wirksamere Entwässerung des Schlamms erzielt, die Geruchsbelästigung nimmt ab, die Zahl pathogener Keime nimmt ab und für die landwirtschaftliche Nutzung des Schlamms ergeben sich günstigere Voraussetzungen.Before dewatering, however, the excess sludge emerging from the stirred ball mill is first introduced into a container for, for example, 10 hours. In this tank, the sludge is, optionally with the supply of oxygen, enzymatically stabilized without them - must be supplied to enzymes from the outside - as in previously known methods. Digestion of the biomass not only releases liquid, but also the enzymes contained in the cells are released. After the enzymatic stabilization, a significantly more effective dewatering of the sludge is surprisingly achieved, the odor nuisance decreases, the number of pathogenic germs decreases and there are more favorable conditions for the agricultural use of the sludge.

Nach dem Entwässern kann der Schlamm - Überschußschlamm oder Mischschlamm -, wie bereits erwähnt, mit geringem Energieeinsatz verbrannt werden. Das beim Entwässern des Schlamms anfallende Filtrat oder Zentrifugat kann einer biologischen Reinigungsstufe aufgegeben werden und gelangt damit in den Vorfluter.After dewatering, the sludge - excess sludge or mixed sludge - can, as already mentioned, be burned with little energy. The filtrate or centrifugate that arises when the sludge is dewatered can be sent to a biological purification stage and thus reaches the receiving water.

Die bei diesem Verfahren eingesetzte, an sich bekannte Rührkugelmühle besteht aus einem Behälter, der mit einer Vielzahl von kleinen Kugeln gefüllt ist, deren Durchmesser in der Größenordnung von 2 mm liegt. In dem Behälter ist außerdem ein Rührer mit gegeneinander versetzten Armen angeordnet. Beim Betrieb der Rührkugelmühle werden die Kugeln in eine intensive Relativbewegung versetzt. Die Mikroorganismen des Schlamms werden zwischen den Kugeln vollständig zerstört.The known one used in this method Stirring ball mill consists of a container with a Variety of small balls whose is filled Diameter is on the order of 2 mm. By doing Container is also a stirrer with each other staggered arms arranged. When operating the Stirring ball mill, the balls in an intense Relative movement offset. The microorganisms of the Mud is completely destroyed between the balls.

Das Verfahren nach der Erfindung wird an Hand der Zeichnungen als Ausführungsbeispiel erläutert.The method according to the invention is based on the Drawings explained as an embodiment.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Anlage zur Abwasserreinigung. Fig. 1 shows a schematic representation of a plant for wastewater treatment.

Fig. 2 ebenfalls in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Behandlung von Überschußschlamm. Fig. 2 also shows a schematic representation of a device for treating excess sludge.

Die schematische Darstellung in Fig. 1 gibt in Form eines Blockschaltbildes den generellen Aufbau einer Kläranlage wieder. Das Abwasser wird der Kläranlage über einen Kanal oder ein Druckrohr 1 zugeführt. Es gelangt zunächst zu einem Rechen 2, um grobe Stoffe abzutrennen. Anschließend gelangt das Abwasser mit verringerter Fließgeschwindigkeit in einen Sandfang 3, in dem sich die mineralischen Inhaltstoffe absetzen. Danach wird das Abwasser in ein Vorklärbecken 4 geführt, in welchem sich bei weiter verminderter Fließgeschwindigkeit Primärschlamm absetzt. Das Abwasser enthält jetzt nur noch etwa 2/3 seiner Gesamtverschmutzung in gelöster und kolloidaler Form.The schematic representation in Fig. 1 shows in the form of a block diagram the general structure of a sewage treatment plant. The waste water is fed to the sewage treatment plant via a sewer or a pressure pipe 1 . A rake 2 is first reached in order to separate coarse substances. The waste water then arrives at a reduced flow rate in a sand trap 3 , in which the mineral contents settle. The wastewater is then led into a primary clarifier 4 , in which primary sludge settles out at a further reduced flow rate. The wastewater now only contains about 2/3 of its total pollution in dissolved and colloidal form.

Das so mechanisch vorgereinigte Abwasser gelangt anschließend in ein Belebungsbecken 5, in welches entsprechend dem eingezeichneten Pfeil 6 Luft eingetragen wird. Diese enthält den für Mikroorganismen bzw. Bakterien wichtigen Sauerstoff. Die im Abwasser enthaltenen gelösten und kolloidalen organischen Schmutzstoffe werden durch die Mikroorganismen biologisch abgebaut. Das so gereinigte Abwasser wird in ein Nachklärbecken 7 geführt, in welchem sich Belebtschlamm absetzt. Ein großer Teil dieses Schlamms geht als Rücklaufschlamm in das Belebungsbecken 5 zurück, während der andere Teil als Überschußschlamm einer nachfolgenden Behandlung zugeführt wird. Das gereinigte Abwasser kann entsprechend dem Pfeil 8 dem Vorfluter aufgegeben werden.The mechanically pre-cleaned wastewater then passes into an activation tank 5 , into which air is introduced according to the arrow 6 shown. This contains the oxygen that is important for microorganisms and bacteria. The dissolved and colloidal organic contaminants contained in the wastewater are biodegraded by the microorganisms. The wastewater cleaned in this way is passed into a secondary clarifier 7 , in which activated sludge settles. A large part of this sludge is returned to the activation tank 5 as return sludge, while the other part is fed to a subsequent treatment as excess sludge. The cleaned wastewater can be given to the receiving water according to arrow 8 .

Der Überschußschlamm aus dem Nachklärbecken 7 besteht größtenteils aus Wasser und zu einem kleinen Teil aus Biomasse, die sich unter Sauerstoffzufuhr im Belebungsbecken 5 stark vermehrt hat und in Form von Flocken vorliegt. Zum Aufschluß der Mikroorganismen der Biomasse wird der Überschußschlamm in eine Rührkugelmühle 9 eingebracht, von welcher aus er in einen Behälter 10 gelangt. Die Mikroorganismen werden in der Rührkugelmühle 9 vollständig zerstört, so daß ihr flüssiger Inhalt und insbesondere die darin enthaltenen Enzyme freigesetzt werden. Der so behandelte Überschußschlamm wird eine vorgebbare Zeitdauer von beispielsweise zehn Stunden im Behälter 10 belassen. Die Enzyme sorgen während dieser Zeit für eine Stabilisierung des Schlamms, durch welche sein Wasserbindungsvermögen und seine Geruchsentwicklung stark herabgesetzt werden. Dieser Vorgang kann durch die Zufuhr von Luft in den Behälter 10 noch intensiviert werden. Der Schlamm wird anschließend in der Einrichtung 11 entwässert. Die dabei anfallende Flüssigkeit kann in Richtung des Pfeiles 12 abgeleitet werden. Der entwässerte Schlamm wird, wie durch den Pfeil 13 angedeutet, einer Verbrennungsanlage zugeführt oder landwirtschaftlich genutzt.The excess sludge from the secondary clarifier 7 consists largely of water and to a small extent of biomass, which has increased significantly in the aeration tank 5 with the addition of oxygen and is present in the form of flakes. To disintegrate the microorganisms of the biomass, the excess sludge is introduced into a stirred ball mill 9 , from which it arrives in a container 10 . The microorganisms are completely destroyed in the stirred ball mill 9 , so that their liquid content and in particular the enzymes contained therein are released. The excess sludge treated in this way is left in the container 10 for a predeterminable period of time, for example ten hours. During this time, the enzymes stabilize the sludge, which greatly reduces its water-binding capacity and odor. This process can be intensified by the supply of air into the container 10 . The sludge is then dewatered in the device 11 . The resulting liquid can be drained off in the direction of arrow 12 . The dewatered sludge is, as indicated by arrow 13 , fed to an incineration plant or used for agriculture.

Neben dem aus der Rührkugelmühle 9 austretenden Überschußschlamm kann dem Behälter 10 entsprechend dem Pfeil 14 Primärschlamm aus dem Vorklärbecken 3 aufgegeben werden. Auf den dann im Behälter 10 enthaltenen Mischschlamm wirken die Enzyme ebenso ein wie weiter oben nur für den Überschußschlamm geschildert. Es ergeben sich die gleichen Vorteile. Auch hier wirkt die Zufuhr von Luft intensivierend. Der in der Einrichtung 11 entwässerte Mischschlamm kann ohne wesentliche Energiezufuhr verbrannt werden. Sofern die Beschaffenheit des stabilisierten Schlamms den Anforderungen der Klärschlammverordnung entspricht, kann er auch landwirtschaftlich genutzt werden.In addition to the excess sludge emerging from the stirred ball mill 9, primary sludge from the primary settling tank 3 can be fed into the container 10 in accordance with the arrow 14 . The enzymes then act on the mixed sludge then contained in the container 10 , as described above only for the excess sludge. The same advantages result. The supply of air also has an intensifying effect here. The mixed sludge dewatered in the device 11 can be burned without substantial energy input. If the quality of the stabilized sludge meets the requirements of the Sewage Sludge Ordinance, it can also be used for agriculture.

Der aus dem Behälter 10 entnommene stabilisierte Überschußschlamm kann auch ohne Bildung von Mischschlamm in der Einrichtung 11 gemeinsam mit Primärschlamm entwässert und verbrannt werden.The stabilized excess sludge removed from the container 10 can be dewatered and burned together with primary sludge without formation of mixed sludge in the device 11 .

Claims (5)

1. Verfahren zum Behandeln von Klärschlamm, der bei der Reinigung von Abwasser anfällt, das in einer Kläranlage über eine Vorreinigung einem Vorklärbecken, von dort aus einem Belebungsbecken und anschließend einem Nachklärbecken zugeführt wird, mit welchem im Nachklärbecken anfallender Überschußschlamm einer Behandlung zum Aufschließen von in ihm enthaltenen Mikroorganismen unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß der Überschußschlamm aus dem Nachklärbecken (7) entnommen und durch eine Rührkugelmühle (9) geleitet wird,
  • - daß der aus der Rührkugelmühle (9) austretende Überschußschlamm eine vorgebbare Zeitdauer in einem Behälter (10) gehalten wird und
  • - daß der Überschußschlamm anschließend aus dem Behälter (10) entnommen und entwässert wird.
1.Process for treating sewage sludge, which is obtained in the treatment of wastewater, which is fed in a sewage treatment plant via a pre-treatment to a pre-clarification tank, from there to an aeration tank and then to a secondary clarifier, with which excess sludge accumulating in the secondary clarifier is used for a treatment to digest in microorganisms contained in it, characterized in that
  • - That the excess sludge is removed from the secondary clarifier ( 7 ) and passed through a stirred ball mill ( 9 ),
  • - That the excess sludge emerging from the stirred ball mill ( 9 ) is held for a predetermined time in a container ( 10 ) and
  • - That the excess sludge is then removed from the container ( 10 ) and dewatered.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Behälter (10) gehaltene Überschußschlamm belüftet wird, bevor er entwässert wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the excess sludge held in the container ( 10 ) is aerated before it is dewatered. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß der aus dem Behälter (10) entnommene Überschußschlamm zusammen mit aus dem Vorklärbecken (3) entnommenem Primärschlamm entwässert wird und
  • - daß das entwässerte Produkt verbrannt wird.
3. The method according to claim 1 or 2, characterized in
  • - That the excess sludge removed from the container ( 10 ) is dewatered together with primary sludge removed from the primary clarifier ( 3 ) and
  • - That the dewatered product is burned.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß dem aus der Rührkugelmühle (9) austretenden Überschußschlamm vor dem Entwässern aus dem Vorklärbecken (3) entnommener Primärschlamm hinzugegeben wird, der gemeinsam mit dem Überschußschlamm eine vorgebbare Zeitdauer in dem Behälter (10) belassen wird und
  • - daß der daraus entstandene Mischschlamm aus dem Behälter (10) entnommen und entwässert wird.
4. The method according to claim 1, characterized in
  • - That the excess sludge emerging from the stirred ball mill ( 9 ) is added before dewatering from the primary settling tank ( 3 ) removed primary sludge, which is left together with the excess sludge for a predetermined time in the container ( 10 ) and
  • - That the resulting sludge is removed from the container ( 10 ) and dewatered.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Überschußschlamm und Primärschlamm in dem Behälter (10) belüftet werden.5. The method according to claim 4, characterized in that excess sludge and primary sludge in the container ( 10 ) are aerated.
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