DE69002803T2

DE69002803T2 - Schmelzverfahren für Schlamm.

Info

Publication number: DE69002803T2
Application number: DE90112191T
Authority: DE
Inventors: Takashi Fujii; Muneharu Ichikawa; Takeshi Tsunemi
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1989-06-27
Filing date: 1990-06-27
Publication date: 1994-01-20
Anticipated expiration: 2010-06-28
Also published as: DE69002803D1; EP0405478B1; CA2019818A1; US5080026A; CA2019818C; JPH03110000A; KR0140078B1; EP0405478A1; KR910000544A; JP2986514B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von in einer Abwasseranlage gewonnenem Schlamm durch Schmelzen.
Üblicherweise wird das Behandeln von Schlamm durch Schmelzen unabhängig und separat in entsprechenden Schmelzeinrichtungen von Abwasserbehandlungsanlagen an verschiedenen Orten durchgeführt.
Ein offensichtliches Problem dieser konventionellen Methode liegt in den hohen Installationskosten einer Behandlungseinrichtung an jeder Behandlungsanlage.
Ein anderes Problem liegt in der Schwierigkeit eines beständigen Anlagenverfahrens aufgrund des Unvermögens, mit einer großen Vielfalt an Materialien fertig zu werden, die in dem zu beiseitigenden Schlamm vermischt sind. Beim Stand der Technik wurde versucht, dieses Problem durch Verwendung eines Basizität-Befeuchtungsmittels zu überwinden. Wenn jedoch dieses Mittel direkt in den Schmelzofen eingeführt wird, wird sich dieses Mittel nicht gleichmäßig mit dem Schlamm vermischen, folglich wird das Mittel seinen Zweck verfehlen, ein Absinken des Schmelzpunktes und der Viskosität des Schlammes zu einem solchen Maß wie urspünglich beabsichtigt zu erzielen.
Die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die oben geschilderten Nachteile des obigen Verfahrens zu beseitigen, indem ein verbessertes Schmelzverfahren zur Behandlung von Schlamm vorgesehen wird, das eine zentralisierte Schmelzbehandlung von Schlamm, der an einer Vielzahl von Abwasserbehandlungsanlagen produziert wurde, ermöglicht, und das ein im wesentlichen gleichmäßiges, einfaches und wirtschaftliches Abwasser-Behandlungsverfahren sicherstellt unabhängig von möglichen Veränderungen wie z.B. aufgrund von Jahreszeiteneinflüssen und Unterschieden in den Zusammensetzungen und den Eigenschaften des zu behandelnden Schlammes.
Zur Lösung der Aufgabe enthält ein Schmelzverfahren zur Behandlung von Schlamm entsprechend der vorliegenden Erfindung folgende Verfahrensschritte: Sammeln einer Vielzahl von aus verschiedenen Abwasserbehandlungsanlagen gewonnenen, getrockneten Schlammkuchen in einer Schmelzanlage; Veraschen oder Trocknen einer im wesentlichen festgelegten Menge oder Teilmenge der getrockneten Schlammkuchen; Vermischen der dabei entstehenden Substanz; und Heißschmelzen des entstehenden Gemisches unter Beifügen eines basischen Konditionierungsmittels.
Im folgenden werden Funktionen und Wirkungen des oben beschriebenen Verfahrens beschrieben.
Entsprechend obigem Verfahren wird Schlamm, der in einer Vielzahl von Abwasserbehandlungsanlagen gesammelt worden ist, in Form eines getrockneten Schlammkuchens in einer Schmelzanlage produziert. Diese zentralisierte Behandlung reduziert die Einrichtungs- und Betriebskosten (z.B. Energieverbrauch) der Behandlungsanlagen merklich.
Hierauf werden die gesammelten Schlammkuchen verascht oder getrocknet in einer im wesentlichen festgelegten Menge oder Teilmenge, um einen Trockenpulver ähnlichen Zustand herzustellen, wodurch eine gleichmäßige Mischbehandlung ermöglicht wird. Dies ist vorteilhaft beim Homogenisieren der Zusammensetzungen und Eigenschaften des Schlamms, die von z.B. jahreszeitlichen oder lokalen Unterschieden abhängen, und auch dafür, ein gleichmäßiges und einfaches Hinzufügen des Basizität- Konditionierungsmittels zum Schlamm zu ermöglichen. Kurz gesagt erlaubt das Verfahren, daß das Zufügen des Basizität-Konditionierungsmittels in einer gut kontrollierten Art durchgeführt werden kann, um das erwünschte Absinken des Schmelzpunktes und Viskosität des Schlammes so zu erhalten, wie es für ein wirkungsvolles Schmelzbehandlungsverfahren benötigt wird.
Demzufolge kann das erfindungsgemäße Verfahren sowohl die Einrichtungs- als auch die Betriebskosten der Schmelzverfahren zur Schlammbehandlung signifikant reduzieren.
Weitere und andere Aufgaben, Merkmale und Wirkungen der Erfindung werden offensichtlich aus der folgenden genaueren Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.
Die beigefüte Zeichnung Figur 1 zeigt ein Flußdiagramm, das ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Schmelzverfahrens zur Schlammbeseitigung entsprechend der vörliegenden Erfindung darstellt.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Schmelzverfahrens zur Schlammbeseitigung vollständig unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
Zuerst wird der bei einer Vielzahl von Abwasserbehandlungsanlagen A1, A2,... An produzierte Schlamm in getrocknete Schlammkuchen mit Hilfe von Verdampfern 1 umgewandelt, welche bei den jeweiligen Anlagen vorgesehen sind.
Hierauf werden die getrockneten Schlammkuchen von den Abwasserbehandlungsanlagen zu einer Schmelzanlage B zur Schlammbeseitigung gebracht und dort gesammelt.
Bei dieser Anlage B werden die gesammelten Schlammkuchen erst einmal separat in einer Vielzahl von Gruben C1, C2,... Cn aufbewahrt. Dann werden die Schlammkuchen in einer festgelegten Menge und Teilmenge in einen Heizprozeßbrennofen 2 mit Hilfe z.B. eines Greifergefäßes beschickt, so daß eine im wesentlichen festgelegte Menge und Teilmenge einer Vielzahl von Schlammkuchenarten gleichzeitig verascht oder getrocknet werden, um eine Substanz in Form eines feinen Trockenpulvers zu erhalten.
Hierauf wird dieses trockene Pulver gleichmäßig in einem Mischer 3 mit einem Basizität-Konditionierungsmittel gemischt, das z.B. pulverisiertes Steinmaterial enthält.
Das Basizität-Konditionierungsmittel (auch als Befeuchtungsmittel bezeichnet) kann pulverisierten Stein, Silikatstein, Agalmatolith oder "Shirasu" als SiO&sub2;-Bestandteil und Kalkstein oder ähnliches als CaO- Bestandteil enthalten. Auch wird vor der Hitzebehandlung die Basizität des zu behandelnden Materials überprüft, um die genaue Menge und Art des hinzuzufügenden Basizität-Konditionierungsmittels festzulegen. Der resultierende Basizitätswert sollte zwischen 0,5 und 1,5 liegen. Insbesondere sollte beachtet werden, daß Basizitätswerte unter 0,5 nicht in der Lage sind, eine genügend niedrige Viskosität zu erzeugen.
Nachfolgend wird das durch oben genannten Mischverfahrensschritt erhaltene Mischmaterial und die in Grube C1 aufbewahrten getrockneten Schlammkuchen zusammen in eine Knetmaschine 4 mit Hilfe z.B. eines Zuteilers für konstanden Durchfluß eingeladen, während der Gesamtwassergehalt der Kombination auf ungefähr 10% eingestellt wird.
Das aus dem Knetverfahrensschritt resultierende Produkt wird in einem Schmelzofen 5 heißgeschmolzen durch dessen Hochtemperaturfeuerung, die aus einer kohlensauren Brennsubstanz wie z.B. Koks gebildet ist.
In obigem Schmelzverfahren dienen die getrockneten Schlammkuchen, die als ein Additiv benutzt werden, wirkungsvoll als Bindemittel, um ein im wesentlichen festes Formprodukt herzustellen, wodurch ein unkontrolliertes Streuen des feinen Pulvermaterials und des Basizität-Konditionierungsmittels innerhalb des Schmelzofens 5 vorteilhafterweise geändert werden kann. Demnach kann die Basizität der gesamten Substanz auf einem geeigneten Wert gehalten werden.
Alternativ hierzu ist es auch denkbar, ein zusätzliches Basizität-Konditionierungsmittel in den Schmelzofen 5 zusammen mit dem Formprodukt einzuladen. Dies kann eine zuverlässigere Kontrolle des Basizitätswertes sichern.
Die Anzahl der Abwasserbehandlungsanlagen A1, A2,...An kann in geeigneter Weise ausgewählt werden. Auch können die Verdampfer 1, die in den jeweiligen Anlagen A1, A2,...An benutzt werden, jegliche konventionelle Art beinhalten.
Die jeweiligen Bedingungen und Einrichtungen, die zum Aufbewahren der verschiedenen Arten von getrockneten Schlammkuchen benutzt werden, können beliebig verändert werden. Z.B. können die Schlammkuchen an verschiedenen Positionen innerhalb einer Grube oder in Gruben oder Trögen aufbewahrt werden, die jeweils mit einem Zuteiler für konstanten Durchfluß ausgestattet sind. Der Heizprozeßbrennofen 2 kann in geeigneter Weise aus konventionell erhältlichen Brennöfen ausgewählt werden. Der Ofen kann entweder nach Art eines Serienprozesses oder eines Stapelprozesses arbeiten.
Des weiteren kann der Mischer 3 irgend ein konventioneller Mischer sein, wie z.B. in der Art eines durch Luftstrom mischenden Types oder eines mechanisch mischenden Types, oder auch nach Art eines Serien- oder Stapelprozesses.
Die getrockneten Schlammkuchen, mit denen die Knetmaschine 4 beschickt wird, können von irgend einer der Abwasserbehandlungsanlagen A1, A2,...An erhalten werden. Außerdem kann die Knetmaschine in geeigneter Weise von verschiedenen konventionellen Maschinen, wie z.B. einer Tablettenherstellungsmaschine, einem Schneckenextruder-Typ und nach Art eines Serien- oder Stapelprozesses sein. Darüber hinaus kann die Gestalt und Abmessung des Formproduktes beliebig variiert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch ausgeführt werden unter Weglassen des Knetformschrittes. In diesem Fall ist es denkbar, das Basizität-Konditionierungsmittel in der Form von Körnern oder Tabletten in den Schmelzofen 5 einzugeben.
Entsprechend der wesentlichen Absicht der Erfindung ist die Art des Schmelzofens 5 nicht wesentlich limitiert. Z.B. kann der Ofen von der Art sein, daß er einen durch Brennstoff betriebenen Brenner aufweist.
Auch kann das Schlackematerial, das aus dem Schmelzofen 5 erhalten wird, in jeder Art hergestellt werden.
Nachfolgend werden einige beispielhafte Betriebsarten beschrieben.

Betriebspeispiel 1:

Verschiedene Schlammarten (die unterschiedliche Eigenschaften und Zusammensetzungen aufweisen, die in Tabelle 1 dargestellt sind), die bei verschiedenen Abwasserbehandlungsanlagen A1 bis A7 gewonnen wurden, wurden in den jeweiligen Anlagen an Verdampfern 1 getrocknet, um verschiedene Arten von getrockneten Schlammkuchen mit Zusammensetzungen gemäß Tabelle 2 zu erhalten. Diese Schlammkuchen wurden in eine einzige Schmelzbehandlungsanlage transportiert und dort gesammelt und vorübergehend in Gruben C1 bis C7 aufbewahrt. In den Tabellen 1 und 2 sind die Aschegehalte prozentual angegeben, wie sie nach der Trocknung im festen Zustand vorliegen. Ebenso die CaO- und SiO&sub2; Bestandteile sind prozentual im Vergleich zu 100% Asche-Gehalt angegeben.
Als nächstes werden die in den Gruben C1 bis C7 aufbewahrten getrockneten Schlammkuchen in einen Heizprozeßbrennofen 2 mit Hilfe eines Greiferbehälters geladen. Hierauf werden die resultierenden getrockneten Schlammkuchen in den Mischer 3 unter Hinzufügen eines Basizität-Konditionierungsmittels mit den in Tabelle 3 aufgeführten Zusammensetzungen geladen. Die Schlammkuchen und die Konditionierungsmittel werden ausreichend im Mischer 3 gemischt.
Des weiteren wurden die getrockneten Schlammkuchen (Tabelle 4 zeigt deren Zusammensetzungen nach der Trocknung), die aus dem Schlamm durch die Verdampfer 1 in der Abwasserbehandlungsanlage A1 gewonnen wurden, als Bindemittel in die Knetmaschine 4 gegeben. Das hierdurch erhaltene Knetformprodukt besaß die in Tabelle 4 dargestellten Zusammensetzungen.
Durch den oben beschriebenen Prozeßverfahrensschritt wies das resultierende Formmischprodukt einen Basizitätswert von 1,0 auf. Auch wurde während des Schmelzverfahrensschrittes im Koksofen der Schmelzpunkt des Formmischproduktes ausreichend niedrig gehalten, weshalb das Schmelzverfahren in zuverlässiger Weise in einem kurzen Zeitraum durchgeführt wurde. Außerdem war der Viskositätswert niedrig genug mit ungefähr 10 Zähigkeitseinheiten. Demnach hatte die resultierende Einheit einen guten Flüssigkeitsgrad.

Betriebsbeispiel 2:

Dieses Betriebsbeispiel wurde entsprechend den im wesentlichen gleichen Verfahrensschritten wie beim Betriebsbeispiel 1 ausgeführt.
Zuerst wurde der Schlamm mit den Eigenschaften und Zusammensetzungen aus Tabelle 6 getrocknet, um getrocknete Schlammkuchen mit den Zusammensetzungen aus Tabelle 7 zu erhalten. Diese Schlammkuchen wurden getrocknet und verascht im Heizprozeßbrennofen. Hierauf wurde die resultierende Substanz in den Mischer unter Hinzufügung des Basizität-Konditionierungsmittels mit Zusammensetzungen aus Tabelle 8 gegeben, wodurch das Produkt gut vermischt wurde. Diese Mischung wurde in die Knetmaschine 4 zusammen mit den getrockneten Schlammkuchen aus der Behandlungsanlage A1 als Bindeadditiv (die Zusammensetzungen der getrockneten Schlammkuchen sind in Tabelle 9 dargestellt) geladen.
Das resultierende Formmischprodukt hatte die in Tabelle 10 gezeigten Zusammensetzungen.
Bei diesem Betriebsbeispiel 2 wie auch beim vorgenannten Betriebsbeispiel 1 wurde das Schmelzverfahren durch die Koksfeuerung in zuverlässiger Weise in einem kurzen Zeitraum durchgeführt. Auch hatte das erhaltene Ergebnis einen ausreichend niedrigen Viskositätswert von ungefähr 10 Zähigkeitseinheiten. Tabelle 1 Abwasserbehandlungsanlage Behandlungsmenge (t/Tag) Wassergehalt (%) Aschegehalt (%) Tabelle 2 (t/Tag) Festkörpergehalt Wassergehalt Aschegehalt Tabelle 3 (t/Tag) pulverisierter Stein Beladungsmenge Tabelle 4 (t/Tag) Festkörpergehalt Wassergehalt Aschegehalt Tabelle 5 (t/Tag) beschicktes Wasser Festkörpergehalt Wassergehalt Aschegehalt Tabelle 6 Abwasserbehandlungsanlagen Behandlungsmenge (t/Tag) Wassergehalt (%) Aschegehalt (%) Tabelle 7 (t/Tag) Festkörpergehalt Wassergehalt Aschegehalt Tabelle 8 (t/Tag) pulverisierter Stein Beladungsmenge Tabelle 9 (t/Tag) beschicktes Wasser Festkörpergehalt Wassergehalt Aschegehalt Tabelle 10 beschicktes Wasser Festkörpergehalt Wassergehalt Aschegehalt

Claims

1. Ein Schmelzverfahren für Schlamm, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

Sammeln einer Vielzahl von aus verschiedenen Abwasserbehandlungsanlagen gewonnenen, getrockneten Schlammkuchen in einer Schmelzanlage;

Veraschen oder Trocknen einer im wesentlichen festgelegten Menge oder Teilmenge der getrockneten Schlammkuchen;

Vermischen der dabei entstehenden Substanz; und

Heißschmelzen des entstehenden Gemisches unter Beifügen eines basischen Konditionierungsmittels.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt:

Hinzufügen des getrockneten Schlammkuchens zum besagten Gemisch und zum besagten Basizität-Befeuchtungsmittel und dann Kneten und Formen dieser drei Komponenten vor dem Heißschmelzen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Beifügen des getrockneten Schlammkuchens so ausgeführt wird, daß der gesamte Wassergehalt der drei Komponenten überwacht und bei ungefähr 10 % gehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt:

Kneten und Formen des Gemisches und des basischen Konditionierungsmittels vor dem Heißschmelzen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das basische Konditionierungsmittel so ausgewählt und festgelegt wird, daß sich ein Basizitätswert des gesamten Gemisches im Bereich zwischen 0,5 und 1,5 ergibt.