DE60008718T2

DE60008718T2 - Verfahren zur trocknung von schlamm, spülwasser und industriellem abwasser und/oder rückständen

Info

Publication number: DE60008718T2
Application number: DE60008718T
Authority: DE
Inventors: Bernardus Marcellinus WAANDERS; Seine Roelofs
Original assignee: BioOne Holding BV
Current assignee: Patent Plus Bakel Nl BV
Priority date: 1999-04-21
Filing date: 2000-04-25
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2020-04-26
Also published as: EP1173719A1; WO2001006191A1; EP1173719B1; AU4624100A; DE60008718D1; NL1011850C2; ATE261098T1; US6672251B1; JP2003504203A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Schlamm, der in Lebensbereichen für Tiere, wie beispielsweise landwirtschaftlichem Vieh, durch diese Tiere erzeugt wird, oder von Spülwasser oder industriellen Abwässern und/oder industriellen Rückständen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

– Vorsehen eines luftdurchlässigen Trockenbettes mit geeignetem Trägermaterial;
– Aufbringen des Schlamms auf das Trockenbett, beispielsweise durch Aufsprühen;
– Einziehen und/oder Einblasen von Trockenluft und Durchleiten dieser Luft durch das Trockenbett;
– Entfernen des so getrockneten Dungs; und
– Umschichten des Trägermaterials zu ausgewählten Zeitpunkten, beispielsweise periodisch, um eine vorgegebene Luftdurchlässigkeit des Trockenbettes sicherzustellen.

Ein derartiges Verfahren ist aus der US-A-4 706 607 bekannt.
Gemäß den bekannten Verfahren zum Trocknen von Schlamm wird der Schlamm zuerst in eine dünne und eine dicke Fraktion getrennt, worauf die dicke Fraktion getrocknet wird, während die dünne Fraktion beseitigt wird. Ein Nachteil ist hierbei, dass ein großer Teil von genau jenen Mineralien, die als Nahrungsmittel für Pflanzen dienen können, in der dünnen Fraktion gelöst sind.
In der US-A-5 666 905 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem Schlamm durch einen Lattenrostboden in ein Kellergeschoß tropft und dort das Wasser entfernt wird, welches abgezogen wird. Luft aus den Lebensbereichen wird durch und über die abgezogene dicke Fraktion geblasen, um den Dung zu trocknen.
Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass der Dung entwässert ist, wodurch der Dung in eine wässrige und eine dicke Fraktion getrennt wird. Nur die dicke Fraktion wird getrocknet und die dünne Fraktion wird beseitigt. Da der Dung sich in dem Keller ansammelt, ist die Luftdurchlässigkeit sehr gering, wodurch es notwendig ist, einen zwangsweisen Luftstrom zu beaufschlagen, für welchen eine relativ große Energiemenge erforderlich ist, um den Luftwiderstand zu überwinden.
Ein zusätzlicher Nachteil der Vorrichtung, wie sie in der US-A-5 666 905 beschrieben ist, ist, dass der Raum, in welchem der Dung getrocknet wird, sich unter dem gesamten Lebensbereich erstreckt. Die Konstruktion desselben führt zu extra Kosten.
Die CH-A-684 771 beschreibt ein Verfahren zum Trocknen von Heu, bei dem die Mengen der Luft, welche in das Heubett hineingehen, und die Mengen der Luft, die aus dem Heubett herauskommen, gemessen werden. Auf der Basis dieser gemessenen Mengen wird das Gebläse zum Blasen von Luft durch das Trockenbett ein- und ausgeschaltet. Dies wird durch ein Trockenprogramm gesteuert, welches auf der Basis der gemessenen Mengen angepaßt werden kann.
Die US-A-4 706 607 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Trocknen von Dung. Der Schlamm tropft hierbei durch einen Lattenrostboden in einen Keller, in welchem eine dicke Schicht Sägemehl angeordnet ist. Eine Umschichtvorrichtung ist angeordnet, um den Schlamm und das Sägemehl periodisch umzuschichten.
Das Sägemehl hat den Zweck, den Schlamm zu absorbieren. Durch den Umschichtvorgang wird Luft in das Gemisch aus Schlamm und Sägemehl eingeleitet, um die aerobische Fermentation zu begünstigen. Als Option ist angegeben, den unteren Teil des Sägemehls mit einer "Luftausblasleitung" zu belüften. Die Luft dient für den Kompostiervorgang und nicht zum Zweck des Trocknens. Der Nachteil dieses Vorgangs ist, dass das Endprodukt sehr viel Sägemehl enthält, sodass die Mineralkonzentration gering ist. Die Menge des Ab fallmaterials wird durch Hinzufügen des Sägemehls nicht verringert. Das Endprodukt ist darüberhinaus nicht wirklich getrocknet. Es wird ein Kompostprodukt hergestellt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die vorstehend angegebenen Nachteile zu verhindern und ein System zu schaffen, bei dem Schlamm in einer Form trocknet, in welcher er ohne nachteilige Konsequenzen beseitigt werden kann, und wobei die Emission von schädlichen Substanzen, wie beispielsweise Ammoniakgas, verringert ist. Alle Mineralien sollen in dem getrockneten Endprodukt auch erhalten bleiben.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren gelöst, das gekennzeichnet ist durch

– Messen der Größen der Trockenluft;
– Messen der Größen der Luft, die durch das Trockenbett geleitet wird; und
– Ausbringen des Schlamms, Umschichten des Trägermaterials und Entfernen des getrockneten Dungs (oder des getrockneten industriellen Rückstandproduktes oder Abwassers) auf der Basis der gemessenen Größen.

Das Messen der unterschiedlichen Größen und Durchführen der unterschiedlichen Schritte auf der Basis desselben ermöglicht eine präzise Steuerung des Vorganges, wodurch eine minimale Menge von Energie benötigt wird, um ein maximales Ergebnis zu erhalten. Diese Größen sind beispielsweise die Flußrate, Temperatur und die Luftfeuchtigkeit des Luftstroms.
Auf vorteilhafte Art und Weise kann die Ventilationsluft des Lebensbereiches ausgenutzt werden. Diese Luft hat eine Luftfeuchtigkeit von ungefähr 80%. Diese Stallluft ist üblicherweise vorgeheizt. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Stallluft besteht darin, dass sie in sehr großen Mengen entlüftet wird.
Zusätzlich wird der Staub aus der Stallluft mittels der Vorrichtung gefiltert, sodass er mit dem getrockneten Dung beseitigt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung hat das Verfahren den Schritt Zusetzen eines Additivs, wie beispielsweise einer Bakterienkultur zu dem Schlamm. Das Zusetzen eines Additivs beispielsweise einer Bakterienkultur, macht es möglich, die Zersetzung der (schädlichen) Substanzen zu beschleunigen, wodurch die Emission von beispielsweise Staub, Ammoniak und Geruch verringert werden kann. Als Additiv kann auch eine chemische Substanz, wodurch beispielsweise die Säurehaltigkeit des Schlammes erhöht oder gesenkt werden kann, oder eine pflanzliche Substanz, die beispielsweise den Geruch zerstreut, in Betracht gezogen werden.
Die Erfindung umfasst ferner eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß der Erfindung, wobei diese Vorrichtung aufweist:

– ein Gehäuse;
– ein luftdurchlässiges Trockenbett mit geeignetem Trägermaterial, das in dem Gehäuse angeordnet ist;
– Aufbringmittel, die in dem Gehäuse angeordnet sind und oberhalb des Trockenbettes platziert sind, um Schlamm über dem Trockenbett zu verteilen;
– Belüftungsmittel zum Einziehen von Luft aus den Lebensbereichen und Leiten der Luft durch das Trockenbett; und
– Entfernungsmittel zum Entfernen einer Schicht von so getrocknetem Dung (oder anderem getrockneten Produkt).

In einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung hat diese Vorrichtung eine Umschichtvorrichtung zum Umschichten des getrockneten Schlamms auf dem Trockenbett, um eine vorgegebene Luftdurchlässigkeit sicherzustellen. Die Dicke des Trockenbettes wird vorzugsweise so klein wie möglich gehalten, beispielsweise mit einer Dicke von 3–10 cm. Die Druckverluste über dem Trockenbett werden durch das Umschichten minimal gehalten, wodurch der Betrieb üblicherweise mit den bestehenden Ventilatoren der Lebensbereiche (oder im Fall von industriellen Anwendungen, der Fabrik) erfolgen kann. Dann ist keine zusätzliche Energie oder nur eine minimale Menge notwendig, um die Luft durch das Trockenbett zu leiten. Beim Ingangsetzen wird üblicherweise ein anderes Trägermaterial als das Produkt für das Trocknen zeitweilig verwendet (bei spielsweise ein kompostartiges Produkt). Die Umschichtvorrichtung kann so ausgeführt sein, dass sie auch die Entfernungsmittel für das Entfernen einer Schicht von Dung bildet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung hat die Vorrichtung einen Behälter zum Speichern des Schlamms und Mittel zum Mischen des Dungs in dem Behälter, um ein im wesentlichen homogenes Gemisch zu erhalten. Wenn der Schlamm aus der Mistgurube gepumpt wird, ist er dann nicht vollständig homogen. Um zu ermöglichen, dass das Aussprühen und/oder Verteilen des Schlamms optimal erfolgt, und um eine Verschmutzung oder Verstopfung der Sprühvorrichtung zu verhindern, wird der Schlamm zeitweilig in einem Behälter aufgenommen und dort mittels der Homogenisiereinrichtung so homogenisiert, dass eine verbesserte Homogenität resultiert.
Das Gehäuse der Vorrichtung ist vorzugsweise durch einen Behälter mit standardisierten Abmessungen gebildet. Es ist hierbei möglich, das System in dem Behälter aufzubauen und den ganzen Behälter einschließlich der Vorrichtung zu existierenden Lebensbereichen zu transportieren und ihn dort an das Luftabsaugsystem anzuschließen. Ein weiterer Vorteil eines Behälters besteht darin, dass er einfach zu isolieren ist, wodurch wenig Wärme verloren geht. Ein separater Raum in einem Lebensbereich oder einem Bereich eines Lebensbereiches kann beispielsweise auch als ein Gehäuse dienen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Wärmetauscher an den Auslass der Ventilationseinrichtung angeschlossen, mit dem frische Luft, die in den Lebensbereich eingebracht wird, mit der verbrauchten Luft aus dem Lebensbereich erwärmt werden kann.
Diese und andere Merkmale der Erfindung werden anhand der anhängenden Zeichnung weiter erläutert.
Die Figur zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Die Vorrichtung 1 gemäß der Erfindung ist in der Nähe eines Lebensbereiches 2 angeordnet. Schlamm wird über eine Leitung 3 und eine Pumpe 4 in die Vorrichtung 1 gepumpt. Stallluft wird ferner aus dem Lebensbereich 2 in die Vorrichtung 1 mittels eines Gebläses 5 und einer Luftleitung 6 geleitet.
Die Vorrichtung 1 hat ein Gehäuse 7. Dieses Gehäuse 7 ist durch einen Container mit standardisierten Abmessungen gebildet. Die Rohrleitung 3, durch welche der Schlamm zugeführt wird, ist durch die Seitenwand des Gehäuses 7 hindurchgeführt und mündet in einen Behälter 8. Fluktuationen bei der Ausgabe aus dem Container können durch diesen Behälter kompensiert werden. Ferner ist es möglich, in dem Behälter Mittel anzuordnen, um den Schlamm zu mischen. Der Schlamm nimmt dadurch eine bessere Homogenität an. Es können dem Behälter auch Bakterien zugesetzt werden.
Über eine Ansaugleitung 9 wird der Schlamm nach oben aus dem Behälter 8 in die Sprühvorrichtungen 10 gepumpt, die in dem oberen Teil des Gehäuses 7 angeordnet sind. Unterhalb dieser Sprühvorrichtungen 10 ist ein Trockenbett 11 angeordnet, auf welchen am Anfang des Trockenvorganges ein Trägermaterial 12 angeordnet ist. Dieses Trägermaterial kann beispielsweise aus einem kompostartigen Material oder getrocknetem Schlamm bestehen, der bereits vorhanden ist. Auf dieses Trägermaterial 12 wird über die Sprühvorrichtungen 10 eine Menge Schlamm kontinuierlich oder periodisch gesprüht. Über das Gebläse 5 und die Luftleitung 6 wird Luft aus dem Lebensbereichen in das Gehäuse 7 eingeblasen und/oder angesaugt, und diese Luft wird zwangsweise durch das Trockenbett 11 geleitet. Die Luft kann auch aus dem Container herausgezogen werden. Hierbei wird die Stallluft über eine Ausgangsleitung 13 und ein Gebläse 14 herausgezogen. Weil die relativ trockene Stallluft durch das Trägermaterial und das Trockenbett eingezogen wird, wird der Schlamm trocknen. Dies führt zu einer Schicht 15 aus getrocknetem Dung auf dem Trägermaterial 12.
Um die Luftdurchlässigkeit des Trockenbettes 11, des Trägermaterials 12 und des getrockneten Dunges 15 sicherzustellen, ist oberhalb des Trockenbettes 11 eine (wandernde) Umschichtungsvorrichtung 16 angeordnet. Die Umschichtungsvorrichtung 16 hat beispiels weise eine Anzahl von Klingen 17, die das Trockenbett erreichen können. Hierbei ist es möglich, durch Drehen der Klingen das Trägermaterial 12 und den getrockneten Dung 15 umzuschichten und zu vermischen, wodurch eine Masse mit einer relativ hohen Luftdurchlässigkeit erzeugt wird. Wenn die Masse des Trägermaterials 12 und des getrockneten Dungs 15 über eine vorbestimmte Höhe ansteigt, ist es dann notwendig, einen Teil dieser Masse auszugeben. Dies kann erfolgen, indem bewirkt wird, dass die Umschichtungsvorrichtung 16 über die Oberseite der Masse des Trägermaterials 12 und des getrockneten Dungs 15 streift und die Masse über eine Luke 18 oder beispielsweise eine Förderschnecke nach außen entlädt.
Nach längerem Gebrauch wird daher das Trägerelement durch getrockneten Dung gebildet.
Die Vorrichtung 1 hat ferner vorzugsweise eine Steuerungsvorrichtung (nicht dargestellt), die die Größen des Luftstroms in der Luftleitung 6 und des Luftstroms in der Ausgangsleitung 13 mißt. Diese Größen sind die Flußrate, die Temperatur und die relative Feuchtigkeit und wahlweise der Druckverlust über dem Trockenbett. Auf der Basis dieser gemessenen Daten berechnet die Steuerung, wieviel Wasser in der hereinkommenden Luft ist und wieviel Wasser in der ausströmenden Luft ist. Wenn die ausgegebene Menge Wasser grob der Menge Wasser aus dem Schlamm entspricht, der auf dem Bett angeordnet worden ist, wird auf das Trockenbett eine neue Menge Schlamm aufgebracht.
Es ist auch möglich, die Druckdifferenz über dem Trockenbett zu messen. Eine normale Druckdifferenz über einem passend luftdurchlässigen Trockenbett beträgt ungefähr 30–50 Pascal. Wenn das Trockenbett die Luftdurchlässigkeitsanforderungen nicht länger erfüllt, würde die Druckdifferenz dann auf 100–200 Pascal ansteigen.
Wenn eine Menge getrockneten Materials von dem Trockenbett entfernt worden ist, wird diese dann beispielsweise 40% Festbestandteil enthalten. Es ist möglich, diesen entfernten Teil auf einer speziellen Fläche des Trockenbettes anzuordnen, wo er weiter trocknen kann, vorzugsweise am Ende des Trockenbettes. Da das angeordnete Material bereits vergleichsweise trocken ist, wird die Luftdurchlässigkeit ausreichend sein, und es kann eine dickere Schicht auf einer relativ kleinen Fläche angeordnet werden, um diese weiter zu trocknen. Ein (weiteres) Trocknen auf ungefähr 85% Festanteil ist auf diese Art und Weise möglich.
Auf der Basis des Vorstehenden ist klar zu ersehen, dass die möglichst homogene Verteilung des Produktes zum Trocknen auf dem Trockenbett essentiell ist. Bei der Verteilung des Schlammes wird vorzugsweise ein Kippkörper verwendet, der über das Trockenbett gezogen wird und langsam entladen wird. Der Schlamm fallt darauf folgend auf einen drehenden Verteilungsmechanismus, beispielsweise eine Scheibe, oder auf eine rotierende Bürste oder dgl. Eine weitere Möglichkeit ist die Verteilung des Schlammes mit Luftstützung (Verteilung des Schlammes unter Druck auf dem Trockenbett). Für den Fall von festen Materialien (üblicherweise bereits vorgetrockneten Materialien, die beispielsweise von 40% auf 85% Festbestandteile getrocknet worden sind), kann der Verteilungsmechanismus beispielsweise nur der Kippkörper sein. Das aufgebrachte Material wird dann auf dem Trockenbett mit einer Abreibvorrichtung und/oder dem Umschichtungsmechanismus, der über das Trockenbett gezogen wird, auf Niveau gebracht/gleichmäßig verteilt.
Der Behälter 7 muss vorzugsweise gut isoliert sein, um Energieverluste zu verhindern. Weil das Gebläse 14 vorzugsweise in dem Container angeordnet ist, kann die dadurch erzeugte Hitze ebenfalls teilweise zum Trocknen des Schlamms verwendet werden.
Es ist möglich, in Abhängigkeit von der erforderlichen Kapazität einen oder mehrere Container parallel zueinander anzuordnen.
Aus Kostengründen wird dann vorzugsweise ein Trockenluftstrom verwendet, der an Ort und Stelle bereits zur Verfügung steht.

Claims

Verfahren zum Trocknen von Schlamm, der in Lebensbereichen für Tiere wie landwirtschaftliches Vieh durch diese Tiere erzeugt wird, oder Spülwasser oder industriellen Abwässern und/oder industriellen Rückständen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: – Vorsehen eines luftdurchlässigen Trockenbettes mit geeignetem Trägermaterial, – Ausbringen des Schlamms auf das Trockenbett, beispielsweise durch Aufsprühen, – Einziehen und/oder Einblasen von Trockenluft und Durchleiten dieser Luft durch das Trockenbett – Entfernen des so getrockneten Dungs und – Umschichten des Trägermaterials zu ausgewählten Zeitpunkten, beispielsweise periodisch oder kontinuierlich, um eine vorgegebene Luftdurchlässigkeit des Trockenbettes sicherzustellen, gekennzeichnet durch – Messen der Größen der Trockenluft, die in das Trockenbett eingeht, – Messen der Größen der Luft, die aus dem Trockenbett austritt und – Aufbringen des Schlamms, Umschichten des Trägermaterials und Entfernen des getrockneten Dungs auf Grundlage der gemessenen Größen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Größen die Flußrate, Temperatur und/oder relative Luftfeuchtigkeit sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Luft Luft aus den Lebensbereichen ist.
Verfahren nach Anspruch 1 mit dem Schritt: Zusetzen eines Additivs wie einer Bakterienkultur zu dem Schlamm.
Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung aufweist: – ein Gehäuse, – ein luftdurchlässiges Trockenbett mit geeignetem Trägermaterial, das in dem Gehäuse angeordnet ist, – Aufbringmittel, die in dem Gehäuse angeordnet sind und oberhalb des Trockenbettes platziert sind, zum im wesentlichen gleichmäßigen Verteilen von Schlamm über das Trockenbett, – Belüftungsmittel zum Einziehen und/oder Einblasen von Luft so gleichmäßig wie möglich von den Lebensbereichen und zum Leiten dieser Luft durch das Trockenbett und – Entfernungsmittel zum Entfernen einer Schicht von dem so getrockneten Dung, – Meßmittel zum Messen von Größen der Luft, die in das Trockenbett eindringt, und von Größen von Luft, die aus dem Trockenbett austritt, und – Steuermittel zum Steuern der Aufbringmittel und der Entfernungsmittel und/oder einer Umschichtungsvorrichtung auf Grundlage der gemessenen Größen.
Vorrichtung nach Anspruch 5 mit einer Umschichtungsvorrichtung zum Umschichten des Trägermaterials auf dem Trockenbett, um eine vorgegebene Luftdurchlässigkeit sicherzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 5 mit – einem Behälter zum Lagern des Schlamms und – Mitteln zum Homogenisieren des Schlamms in dem Behälter.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Gehäuse ein Behälter mit standardisierten Abmessungen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei ein Wärmetauscher mit zwei Kreisen mit dem Auslass der Belüftungsmittel verbunden ist, wobei Luft, die durch das Trockenbett geführt wurde, durch den ersten Kreis strömt und frische, reine Luft durch den zweiten Kreis strömt, sodass Wärme zwischen den beiden Strömungen ausgetauscht wird.