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Hintergrund
der Erfindung
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Bei
der Behandlung von Abwasserschlämmen
oder eines anderen beliebigen biologischen Schlammes ist man bestrebt,
diese Schlämme
zur Bodenverbesserung oder -düngung
wiederzuverwenden. Schlämme
enthalten viele Nährstoffe,
die für
das Wachstum von Pflanzen von Nutzen sind. Bevor der Stoff auf den
Boden aufgebracht wird, ist es erforderlich, den Schlamm durch Vernichtung
pathogener Organismen zu stabilisieren. Ohne eine angemessene Stabilisierung
kann es bei direktem oder indirektem Kontakt mit den Schlämmen zum
Ausbruch von Krankheiten, wie zum Beispiel Hepatitis, Magendarmentzündungen,
Hakenwurmbefall und dgl., kommen.
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Die
wichtigsten in Frage kommenden und in diesen Schlämmen vorkommenden
pathogenen Keime sind Bakterien, Viren, Protozoen und Helminthen. Eine
Zugabe von Kalk oder einer basischen Substanz zur Erhöhung des
pH-Werts ist ein wirksames Mittel, um Bakterien, Viren und Protozoen
zu vernichten. Wurmeier sind jedoch widerstandsfähiger, und es bedarf einer
zusätzlichen
Behandlung, um diese zu vernichten. Das Erhitzen von Schlämmen ist
ein wirksames Mittel zur Vernichtung von Wurmeiern.
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Die
Kombination eines hohen pH-Werts und von Hitze ist ein bekanntes
Verfahren zur wirksamen Reduzierung aller pathogenen Organismen
auf ein sicheres Maß.
Diese Behandlungsart wurde in letzter Zeit verwendet, um Schlämme zu behandeln,
die auf einen Trockensubstanzgehalt von mindestens 10% entwässert wurden.
Die vorliegende Erfindung sieht ein Mittel zur Stabilisierung von
flüssigen
Schlämmen vor,
die einen Gehalt der Trockensubstanz von weniger als 10% aufweisen.
Bei der Abwasserbehandlung trennen sich die Feststoffe von der flüssigen Phase,
indem sie sich infolge der Schwerkraft absetzen. Im Allgemeinen
weist der Schlamm einen Feststoffgehalt von 0,2% bis 3% auf. Viele
Behandlungen sehen dann die Zugabe von Polymeren oder von anderen
Flockungsmitteln zum Schlamm und die Entwässerung des Schlamms vor, so
dass der Feststoffgehalt je nach Schlammart und verwendeter Entwässerungsanlage
auf einen Bereich von 10% bis 60% Trockensubstanz gebracht werden
kann (US-A-5,013,458).
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Zur
Durchführung
des Entwässerungsprozesses
werden eine hohe Kapitalausstattung und teure Chemikalien, Arbeitskräfte und
Zeit benötigt. Kleine
Kommunen mit geringeren Abwassermengen erzeugen im Allgemeinen nicht
genügend
Schlamm, um die Entwässerungskosten
zu rechtfertigen.
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In
diesen kleineren Anlagen steht im Allgemeinen kein Verfahren zur
Verfügung,
mit dem die höheren
pathogenen Organismen kostengünstig
vernichtet werden können.
Vor dieser Erfindung beruhten diese kleineren Anlagen typischerweise
auf dem Aufschlussverfahren oder auf der einfachen Zugabe von Kalk,
um den Schlamm zu stabilisieren. Im Allgemeinen vernichten diese
vorhandenen Verfahren nicht die höheren pathogenen Organismen.
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Aus
der US-A-5,405,536 ist ein Verfahren zur Behandlung von Schlämmen bekannt,
bei dem entwässerter
Schlamm mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 10 bis 60% zur
Erzeugung und Abgabe von Hitze mit einem Zusatzstoff, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus Calciumoxid, Calciumcarbonat und Calciumhydroxid,
vermischt wird, und dieser Zusatzstoff in einer Menge zugeführt wird,
die ausreichend ist, um den pH-Wert des Schlamms auf mindestens
etwa 12 einzustellen.
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Weiterhin
ist in der US-A-5,277,826 ein Verfahren zur Reduzierung von pathogenen
Organismen bei der Behandlung von Schlämmen aus der Abwasserbehandlung
beschrieben, bei dem der Schlamm mit einer Menge Kalk vermischt
wird, die ausreichend ist, um die Mischung während eines vorbestimmten Zeitraumes
auf einer Temperatur oberhalb von 70°C zu halten und den pH-Wert
der Mischung auf mehr als 12 einzustellen. Der Schlamm aus der Abwasserbe handlung
hat einen Feststoffgehalt von etwa 2 bis etwa 8 Gew.-% und wird
mit Kalk sowie mit Flugasche vermischt, so dass ein bröckliger,
lehmartiger Feststoff oder eine Masse entsteht, die dazu geeignet
ist, eine relativ geringe Last aufzunehmen.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung
von flüssigem
Schlamm, so dass das durch die Behandlung entstehende Endprodukt
unter Ausnutzung der Schwerkraft verteilt werden kann. Das Verfahren
umfasst folgende Schritte: In einen im Wesentlichen geschlossenen
Reaktortank werden ein Schlamm mit einem Feststoffgehalt in einem
Bereich von mehr als 0%, aber weniger als 10%, so dass der Schlamm
bei Umgebungstemperatur und -druck eine Flüssigkeit ist, und ein basischer Zusatzstoff
gegeben. Der Zusatzstoff ist in einer Menge vorhanden, die ausreichend
ist, um den pH-Wert der Schlammmischung auf über etwa 12 einzustellen. Weitere
Verfahrensschritte bestehen darin, durch Mischen von Schlamm und
Zusatzstoff eine Schlammmischung zu erzielen, wobei der pH-Wert
während
eines vorbestimmten Zeitraumes oberhalb von etwa 12 gehalten wird,
und der Schlammmischung im Reaktortank zusätzliche Wärme zuzuführen, um die Mischung während dieses vorbestimmten
Zeitraumes auf die gewünschte
erhöhte
Temperatur zu bringen. Weitere Verfahrensschritte bestehen auch
darin, die Schlammmischung als frei fließende Flüssigkeit zu erhalten, die zu
mindestens 90% flüssig
ist, und schließlich
die Mischung aus Schlamm und Zusatzstoff aus dem Reaktortank in
einer ausreichend flüssigen
Form abzuleiten, so dass sie weiter unter dem Einfluss der Schwerkraft fließen kann.
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BESCHREIBUNG
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird ein Endprodukt erzeugt, das viele der mit bekannten Vorrichtungen
und Verfahren verbundenen Probleme überwindet. Mit der vorliegenden
Erfindung wird ein flüssiges
Produkt erzeugt, das in hohem Maße stabilisiert ist, so dass
das behandelte Endprodukt unter Einsatz der Schwerkraft verteilt
werden kann, und mit dem Wasser für Bewässe rungszwecke zur Verfügung gestellt
wird, das mit einen Tanklastwagen verteilt werden kann. Zudem wird
mit der vorliegenden Erfindung ein frei fließendes Endprodukt erzeugt,
das sich auf einer gleichmäßigen und
kontrollierten Basis leicht verteilen lässt und in einem geschlossenen
Behälter
transportiert werden kann, so dass vermieden wird, dass Gerüche während des
Transports entweichen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird der in flüssiger
Form vorliegende Schlamm bei Umgebungstemperatur und -druck behandelt. Überführung und
Mischung des Stoffes beruhen auf der Tatsache, dass dieser wie eine
Flüssigkeit
fließfähig ist.
Aufgrund der Tatsache, dass der Schlamm eine Flüssigkeit ist, verringert sich
die Zeit, die benötigt
wird, um die Pasteurisierung vollständig durchzuführen. Innerhalb
der Flüssigkeit
wird die Wärme
schnell und gleichmäßig übertragen.
Die Partikel sind kleiner, so dass sie sich gleichmäßig erwärmen und
die Wärme weniger
Zeit benötigt,
um bis in die Mitte der Partikel vorzudringen. Daher können die
Schlammtemperatur gesenkt und die Haltezeit ebenfalls reduziert
werden.
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Da
der Stoff nach der vorliegenden Erfindung eine Flüssigkeit
ist, wird dieser unter dem Einfluss der Schwerkraft fließen, so
dass ein Mischen nicht erforderlich ist, um den Stoff durch den
Prozess hindurch zu bewegen. Mit dem flüssigen Stoff ist der Oberflächenkontakt
zwischen den Partikeln einfach zu erzielen. Das Mischen kann auf
ein kurzes Anmischen zu Beginn des Verfahrens beschränkt werden.
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Zudem
stammt die Wärme,
die benötigt
wird, um die Schlammtemperatur zu erhöhen, nach der vorliegenden
Erfindung vorzugsweise zum größten Teil
aus der zusätzlichen
Wärmequelle.
Weil die Wärme
nach der vorliegenden Erfindung nicht von der Zugabe basischer Stoffe
abhängig
ist, kann als alkalische Quelle eine beliebige kaustische Verbindung eingesetzt
werden, beispielsweise Calciumoxid (CaO) (erzeugt beträchtliche
Wärme,
wenn es mit Wasser vermischt wird) oder Calciumhydroxid (CaOH2) (erzeugt keine beträchtliche Wärme, wenn es mit Wasser vermischt
wird). Weitere verwendbare kaustische Ver bindungen umfassen Calciumcarbonat,
Sodaasche, Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid.
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Behandlung von
Schlamm bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
Der in einer im Wesentlichen flüssigen
Form vorliegende Schlamm und ein basischer Zusatzstoff werden vorzugsweise
einem im Wesentlichen geschlossenen Reaktortank zugeführt; der
Schlamm und der Zusatzstoff werden vermischt, so dass ein pH-Wert
von über
etwa 12 gewährleistet
ist, wobei der pH während
eines vorbestimmten Zeitraumes auf diesem Wert gehalten wird; zusätzliche
Wärme wird der
Schlammmischung im Reaktortank zugeführt, so dass diese während eines
vorbestimmten Zeitraumes auf eine gewünschte erhöhte Temperatur gebracht wird;
die Schlammmischung wird in einem flüssigen Zustand gehalten, und
die Mischung aus Schlamm und Zusatzstoff wird, vorzugsweise unter dem
Einfluss der Schwerkraft, aus dem Reaktortank abgeleitet. Mit der
Vorrichtung werden Mittel zur Durchführung des soeben beschriebenen
Verfahrens bereitgestellt.
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Insgesamt
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Stabilisierung
von flüssigem Schlamm.
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Eine
allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein
neues und verbessertes Verfahren zur Stabilisierung von flüssigem Schlamm zu
schaffen.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues und
verbessertes Verfahren zur Stabilisierung von flüssigem Schlamm zu schaffen,
mit dem es möglich
ist, die Bundesvorschriften einzuhalten.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues und
verbessertes Verfahren zur Stabilisierung von flüssigem Schlamm zu schaffen,
das ein Verfahren und Mittel zur Vernichtung von pathogenen Organismen
umfasst, indem der Schlamm während
eines vorgegebenen Zeitraumes auf einer gewünschten erhöhten Temperatur gehalten wird.
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Weitere
Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der nun folgenden Beschreibung, die anhand der angefügten Zeichnungen
gegeben wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Ansicht einer Stabilisierungsvorrichtung/eines
Stabilisierungssystems für
flüssigen
Schlamm gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines Reaktortanks, wie er in der Vorrichtung
nach 1 verwendet wird.
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3 ist
ein seitlicher Querschnitt eines Reaktortanks derart, wie er vorzugsweise
in der Vorrichtung nach 1 verwendet wird und in dem
Schermittel angegeben sind, die wahlweise vorgesehen sein können.
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4 ist
eine vereinfachte, perspektivische Teilschnittdarstellung einer
alternativen Ausführungsform
eines Reaktortanks, wie er in der Vorrichtung nach 1 verwendet
wird, in Anwendung in einem kontinuierlichen Prozess.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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In
der bevorzugten Ausführungsform
werden ein flüssiger
Schlamm mit einem Feststoffgehalt von mehr als 0% und weniger als
10% und basisches Material in einen Reaktortank gegeben. Die Stoffe
werden vermischt und erhitzt. Basisches Material wird in ausreichender
Menge hinzugefügt,
um den pH-Wert auf 12 oder darüber
zu erhöhen.
Um die Mischung auf eine vorbestimmte Temperatur zu bringen, wird dem
Inhalt des Tanks Wärme
zugeführt.
Diese Temperatur sollte während
mindestens etwa 12 Stunden mindestens 50°C betragen, wobei während eines kürzeren Zeitraumes
eingesetzte höhere
Temperaturen ebenso ausreichen, um die betreffenden Bundesvorschriften
einzuhalten. Die Mischung wird während eines
zur Reduzierung der pathogenen Organismen auf ein sicheres Maß ausreichenden
vorbestimmten Zeitraumes, etwa für
6 Stunden, auf dieser Temperatur gehalten. Es trifft jede von der
Environmental Protection A gency (US-Umweltschutzbehörde) in
40 C. F. R. (US-Bundesvorschriften) Part 503 aufgestellte Richtlinie
zu.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
führt das
Vermischen des Schlamms und des basischen Materials unter Umgebungsbedingungen
zu einer Hydratationsreaktion: CaO
+ H2O = Ca(OH)2 +
Wärme
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Die
Verwendung von stöchiometrischen Mengen
bei der Reaktion ergibt: 25,4 kg
(56 lbs.) CaO + 8,2 kg (18 lbs.) H2O = 33,6
kg (74 lbs.) Ca(OH)2 und setzt 29.000
kJ (27.500 BTUs) pro lbmol frei.
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Das
basisches Material kann eine beliebige kaustische Verbindung sein
und Kalk (das hier als im Wesentlichen reines Calciumoxid definiert
ist) oder andere aus Calciumoxid oder Calciumcarbonat bestehende
oder diese enthaltende Stoffe, wie zum Beispiel Ätzkalk, dolomitischen Kalk
oder Kalkofenstaub oder Zementofenstaub, umfassen. Daher ist der
Zusatzstoff ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Calciumoxid, Calciumhydroxid, Calciumcarbonat, Sodaasche,
Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid. Die Wahl hängt von der Verfügbarkeit
und vom erwünschten
pH-Wert ab, da manche Stoffe aus der Gruppe möglicherweise nicht in der Lage
sind, den pH-Wert wirksam auf den gewünschten vorbestimmten Wert
zu erhöhen.
Beträgt
der gewünschte
vorbestimmte pH-Wert beispielsweise zwölf, so kann es sein, dass der
dolomitische Kalk nicht flüchtig
genug ist, um die Mischung auf diesen Wert zu bringen.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
erfolgt das Mischen durch Einspritzen von Luft mit einer Geschwindigkeit,
die genügend
hoch ist, um ein Absetzen der Feststoffe während der Pasteurisierung zu verhindern.
Das Mischen kann jedoch nach einem beliebigen bekannten Mischverfahren
durchgeführt werden.
Die Luft trägt
auch dazu bei, Ammoniakgas abzureichern oder zu entfernen, das aufgrund
des hohen pH-Werts freigesetzt wird. Das Ammoniakgas kann dann über einen
Ammoniakwäscher
in die Umgebungsluft abgeführt
oder intern rückgeführt werden.
Der Tank enthält
Heizelemente, mit denen die Temperatur des in dem Tank befindlichen
Stoffes erhöht
wird.
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Im
Folgenden wird nun näher
auf die Zeichnungen eingegangen, in denen in den verschiedenen Figuren
gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und 1 eine
schematische Ansicht einer Vorrichtung 10 zur Durchführung der Stabilisierung
des flüssigen
Schlamms gemäß einer bevorzugten
erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
Gemäß der Figur
umfasst die Vorrichtung insgesamt einen Reaktortank 20,
eine Luftzufuhr 25 (siehe
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2)
sowie eine wahlweise einsetzbare Vorheizkammer 60 mit den
zugehörigen
Leitungen, Pumpen und Ventilen.
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Wie
in den 1 und 2 zu sehen ist, umfasst der
Reaktortank 20 zur Aufnahme einer Mischung aus Schlamm
und basischem Material einen hohlen Tank 22. Der Reaktortank 20 enthält eine
Innenschale 24, die mit einer Isolierung 26 umgeben ist.
Die Isolierung 26 kann ferner zum Schutz gegen Beschädigung mit
einem Mantel 28 bedeckt sein. Im oberen Bereich des Reaktortanks 20 ist
ein Einlass 21 für
den Schlamm und das basische Material vorgesehen. Wird keine Vorheizung
verwendet, so können
der Schlamm und das basische Material über in 1 strichpunktiert
eingezeichnete Leitungen 27 bzw. 29 der Vorrichtung 10 zugeführt werden.
Das gewünschte
Verhältnis
zwischen Schlamm und basischem Material wird über eine Steuerung eingestellt, die
in der Ausführungsform
gemäß 1 als
Regulierventile 23 dargestellt ist.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
erfolgt die erfindungsgemäße Stabilisierung
des Schlamms nach einem diskontinuierlichen Verfahren. Schlamm und
basisches Material werden dem im Wesentlichen leeren Reaktortank 20 zugeführt. Dann
wird der Inhalt vermischt und während
des erforderlichen Zeitraumes auf die gewünschte Temperatur erhitzt.
Das Mischen kann mit einer Mischvorrichtung, beispielsweise mit
einem im Folgenden beschriebenen Verteiler 30, durchgeführt werden,
wobei der Verteiler entweder nur in einem Zyklusabschnitt, beispielsweise am
Anfang, oder kontinuierlich während
des gesamten Zyklus' verwendet
werden kann, solange am Ende des Stabilisierungs vorgangs eine genügend durchmischte
Mischung vorliegt. Die stabilisierte Mischung aus Schlamm und basischem
Material wird dann vorzugsweise unter Einsatz der Schwerkraft über die
im unteren Bereich des Reaktortanks vorgesehene Leitung 37 aus
diesem abgezogen, worauf der Reaktortank 20 dann erneut
beschickt werden kann. Die aus dem Reaktortank 20 abgeführte stabilisierte
Mischung aus Schlamm und basischem Material kann nach Wunsch gelagert
und/oder zur Bodenanwendung eingesetzt werden.
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Wie
in 1 im Querschnitt zu sehen ist, erstreckt sich
in der bevorzugten Ausführungsform
im Reaktortank 20 über
die Länge
des Reaktortanks 20 ein Öffnungen oder Löcher 32 aufweisender,
insgesamt siebartiger Verteiler 30, zum Beispiel eine Einblasvorrichtung
zum Einblasen von Luft. Nachdem der Reaktortank 20 mit
Schlamm und basischem Material bis zu einer oberhalb des Verteilers 30 liegenden
Füllhöhe 34 gefüllt wurde,
wird Luft durch den Verteiler 30 und die Löcher 32 geleitet,
wodurch Blasen in der Flüssigkeit
entstehen. Durch die Blasen steigt die Flüssigkeit 30 ein gutes
Stück an
und steht dann höher
als der Verteiler 30. Damit Mischen und Rühren in
angemessener Weise erfolgen, wird die durch die Blasen eingeleitete
Bewegung gesteuert.
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Für den Verteiler 30 können eine
oder mehrere verstellbare Stützen 33 vorgesehen
sein, so dass die Höhe
des Verteilers 30 bei unterschiedlichen Füllhöhen der
Mischung aus Schlamm und basischem Material sowie bei unterschiedlichem
Feststoffgehalt des Schlamms für
eine gründliche
Mischung optimiert werden kann. Der Verteiler 30 ist derart
ausgebildet und angeordnet, dass eine eingeleitete Rollbewegung,
wie sie durch die Richtungspfeile A in 1 simuliert
wird, Temperatur und pH-Wert konstant hält.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
sind Heizelemente 40 (innen oder außen) am Reaktortank 20 angebracht
oder in dessen Wände
eingelassen, so dass der im Reaktortank 20 befindliche
Schlamm 34 konduktiv auf eine gewünschte Temperatur erwärmt kann.
Die Temperatur der Heizelemente 40 ist so eingestellt,
dass sie den Inhalt des Reaktortanks 20 aufheizen und dann
die Temperatur aufrechterhalten.
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Wahlweise
können
eine oder mehrere Öffnungen 42 zum
Ablassen von Luft vorgesehen sein. Die Abluft kann auf verschiedene
Weisen abgeführt werden
und kann auch einen nicht dargestellten Abluftventilator oder andere
Mittel aufweisen, mit denen der Tank unter einem Teilvakuum oder
bei einem relativen Unterdruck betrieben werden kann, um Gase, wie
zum Beispiel organische oder andere Verbindungen aus der Flüssigkeit
zu entfernen. Die Luft kann entweder direkt oder wahlweise zur Entfernung übler Gerüche, wie
z. B. von Ammoniakgasen, nach Durchlauf durch einen Wäscher (nicht
dargestellt) an die Umgebung abgeführt werden. Wahlweise kann die
Abluft auch zur Luftversorgung 25 rückgeführt und durch den Verteiler 30 über in 2 strichpunktiert
eingezeichnete Rückführkanäle 18 wieder
in den Kreislauf zurückgeführt werden.
In jedem Fall sind der Reaktortank 20 und die Luftversorgung 25 derart ausgebildet,
dass sie bei Umgebungsdruck oder darüber betrieben werden können. Eine
Erhöhung
des Luftdrucks für
einen Betrieb über
dem Umgebungsdruck verhindert die Bildung von Schaum oder Bläschen innerhalb
des Reaktortanks 20.
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Zudem
wird die Temperatur der Schlammmischung mit einer oder mehreren
Temperatursonden 43 gemessen, um die Wärme und die Vernichtung der
pathogenen Organismen zu kontrollieren. Stützen 15 für den Reaktortank 20 können mit
Wärmedehnungsmitteln 17 versehen
sein, um diese von den durch die Wärmeausdehnung entstehenden
Spannungen zu entlasten. Schließlich
kann im Reaktortank 20 ein Sichtfenster 19 vorgesehen
sein, das etwa auf der Höhe
des im Tank gewünschten
Flüssigkeitsstands
angebracht ist und dazu dient, den Füllstand im Tank zu überprüfen und
eine visuelle Inspektion durchzuführen, so dass sichergestellt
werden kann, dass der Mischvorgang ordnungsgemäß abläuft.
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1 zeigt
zudem eine Veränderung,
die wahlweise an der bevorzugten Ausführungsform vorgenommen werden
kann. Wie in 1 zu sehen ist, können Schlamm
und basisches Material, je nach Ventileinstellung, anstatt direkt über die
Leitungen 27 und 29 dem Reaktortank 20 zugeführt zu werden,
zunächst über Leitungen 27' und 29' in eine Vorheizkammer 60 geleitet
werden. Die Vorheizkammer 60 stellt ein Mittel dar, mit
dem Wärme
aus der erhitzten und pasteurisierten Mischung nach Abschluss von deren
Stabilisierung im Reaktortank 20 ausgetauscht werden kann,
nachdem die erhitzte Mischung den Tank 20 verlassen hat.
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Wie
aus 1 zu sehen ist, hat die Vorheizkammer 60 eine
Innenkammer 62, die vorzugsweise etwa dieselbe Menge der
Mischung aus Schlamm und basischem Material fasst wie im Reaktortank 20 zu
behandeln ist. Zur Förderung
der Koagulierung der Feststoffe ist die Zugabe von weiteren Chemikalien,
wie zum Beispiel von Eisensalzen und Sauerstoff, durch die Öffnung 68 vorgesehen.
Nach der Koagulierung und dem Absetzen der Feststoffe kann klare
Flüssigkeit
aus der Innenkammer 62 über
die Dekantierleitung 63 durch die Dekantierpumpe 65 abgenommen
werden, so dass, falls erwünscht,
eine erhöhte
Feststoffkonzentration und ein geringeres zu erhitzendes Schlammvolumen
erzielt werden.
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Wie
in 1 zu sehen ist, umgibt die Außenkammer 64 im Wesentlichen
die Innenkammer 62 und dient somit der Übertragung von Wärme von dem
erhitzten, stabilisierten Schlamm, der den Reaktortank 20 über die
Leitung 37' verlassen
hat, auf den einlaufenden unstabilisierten Schlamm, der in die Innenkammer 62 geleitet
wird. Indem die Temperatur des einlaufenden Schlamms durch diesen
Wärmeaustauschvorgang
erhöht
wird, wird weniger Energie benötigt,
um die Schlammtemperatur zu erhöhen. Zudem
trägt der
Wärmeaustauschvorgang
dazu bei, den aus dem Reaktortank 20 austretenden stabilisierten
Schlamm zu kühlen,
bevor dieser gelagert oder einer Bodenanwendung zugeführt wird.
Die Innenkammer 62 stellt weiterhin einen Behälter zur Aufnahme
des Schlamms dar, so dass, falls erwünscht, eine zweite Messung
des pH-Werts durchgeführt werden
kann.
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Nach
dem Erhitzen der Schlammmischung in der Innenkammer 62 wird
die Schlammmischung dem Reaktortank 20 über die Leitung 31 entweder mittels
der Pumpe 66 oder unter Einsatz der Schwerkraft (nicht
dargestellt) zugeführt.
Dann wird dem Reaktortank 20 mittels der Heizelemente 40 zusätzliche Wärme zugeführt, um
die Mischung auf die vorbestimmte Temperatur zu bringen. Diese Temperatur wird
während
des benötigten
Zeitraumes aufrechterhalten. Nach Ablauf dieses Zeitraumes fließt die Schlammmischung
aus dem Reaktortank 20 in die Außenkammer 64 der Vorheizkammer
60, um eine neue Menge Schlammmischung in der Innenkammer 62 vorzuheizen.
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Die
vorliegende Erfindung beruht darauf, dass der Schlamm in einer flüssigen Form
gehalten wird, so dass der Stoff sich wie eine Flüssigkeit
verhält
und wie diese fließt.
Nähert
sich der Schlamm einem Feststoffgehalt von mehr als 3% und überschreitet
er 10%, so wird er zähflüssiger und
fließt
also nicht mehr so leicht. Überschreitet
der Feststoffgehalt 10%, so kann es bei der Handhabung des Schlamms zu
Problemen kommen, wenn man diesen nicht in irgendeiner Weise bewegt.
Beispielsweise wird dickerer Schlamm (10% oder darüber) nur
schwer unter dem Einfluss der Schwerkraft von einem Tanklastwagen
fließen,
so dass es oft zu Schwierigkeiten beim Entladen des Stoffs kommt.
Außerdem
eignet sich der zähflüssigere
Schlamm nicht sehr gut für
den Einsatz in herkömmliche
Flüssigmiststreuer,
wie sie extensiv in der Landwirtschaft verwendet werden.
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Wie
in 3 zu sehen ist, kann die vorliegende Erfindung
wahlweise mit einem Schermischer ausgestattet sein, in welchem beispielsweise
Mischblätter 71,
Blattschnecken (nicht dargestellt) oder dgl. Eingesetzt werden.
Der hinzugefügte
Schritt des Scherens verändert
die Viskosität
des Schlamms, so dass der Stoff leichter fließen kann. Durch das Scheren
kann das Verfahren mit dickeren Schlämmen durchgeführt werden,
und die zur Stabilisierung der Schlammfeststoffe benötigte Energiemenge
kann reduziert werden. Um beispielsweise 454 kg (1.000 Pfund) Schlammfeststoffe
pro Tag ohne Scheren auf eine Konzentration von 1% zu stabilisieren,
wird ein etwa 111 kW starkes Heizsystem benötigt. Bei einer Konzentration
von 5% kann jedoch die gleiche Menge Schlamm, 454 kg (1.000 Pfund),
mit einem nur 20 kW starken Heizsystem stabilisiert werden, wenn
der Schlamm beim Mischen geschert wird. Ein 5%iger Schlamm kann
jedoch einen zusätzlichen
Schervorgang zu dem Schwervorgang erfordern, der während des
Mischens im Tank 20 stattfindet, um mit einer herkömmlichen
Ausrüstung
verarbeitet werden zu können.
Dieser Schervorgang kann vor, während oder
nach der Stabilisierung stattfinden.
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In
einer alternativen Ausführungsform
kann der Mischvorgang im erfindungsgemäßen Tank 20 kontinuierlich
durchgeführt
werden. Wie in der Schnittansicht nach 4 zu sehen
ist, enthält
der Reaktortank 20' dieser
alternativen Ausführungsform eine
Reihe von Kammern, die durch eine Reihe von senkrechten Trennwänden 69, 69', 69'', 69''' abnehmender
Höhe voneinander
getrennt sind, beispielsweise die fünf in 4 gezeigten
Kammern 71–75. Mit
diesen Kammern ist ein Mittel geschaffen, das gewährleistet,
dass jedes Schlammpartikel während des
gewünschten
Zeitraumes im Reaktortank 20' verbleibt.
In dieser alternativen Ausführungsform wird
der Schlamm über
den Einlass 21' am
einen Ende des Reaktortanks 20' kontinuierlich dosiert in die
erste Kammer 71 eingelassen. Nachdem alle Kammern 71–75 gefüllt sind,
fließt
der Schlamm bei gleicher Dosierrate von der ersten Kammer 71 in
die zweite Kammer 72 und so weiter bis in die letzte Kammer 75,
bevor er schließlich
am entgegengesetzten Ende unterhalb der Kammer 75 (nicht
dargestellt) aus dem Tank 20' geleitet
wird. Der Mischvorgang findet dabei kontinuierlich statt, so dass
kein Partikel den gesamten Reaktortank 20' in gerader Linie durchfließt.
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Schlamm
und Zusatzstoff können
auch kontinuierlich gemischt und erhitzt werden, indem der Schlamm
und der Zusatzstoff unter Umgebungsdruck oder unter erhöhtem Druck
durch einen Wärmetauscher
des Kesselrohr-Typs geleitet werden, der ein oder mehrere durchgehende,
gerade oder gewundene Rohre aufweist, in denen Schlamm und Zusatzstoff
mit Luft durchperlt werden oder auch nicht oder mit verschiedenen
Mitteln zum Mischen anderweitig verwirbelt werden.
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In ähnlicher
Weise kann die Mischung aus Schlamm und Zusatzstoff, anstatt, wie
in der Zeichnung dargestellt, über
die Kammer 64, über
einen Wärmetauscher
des Kesselrohr-Typs vorgeheizt werden.
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Die
Vorschriften der US-Umweltschutzbehörde verlangen von den Kommunen
unter Androhung einer Gesetzesstrafe eine Bescheinigung, dass der
behandelte Schlamm allen Vorschriften entspricht. Das bevorzugt
verwendete Verfahren zur Behandlung von Schlamm gemäß der vorliegenden
Erfindung erleichtert das Einhalten der bescheinigten Daten, die
unter 40 C. F. R. (US-Bundesvorschriften) Part 503 gefordert werden.
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Das
vorliegende Verfahren und die vorliegende Vorrichtung stellen ein
flüssiges „A"-Verfahren bereit,
mit dem durch die Kombination von Wärme und Kalkstabilisierung
ein Endprodukt der Klasse A erzeugt wird. Typischerweise braucht
der Vorgang bis zu sechs Stunden, um die von der US-Umweltschutzbehörde vorgeschriebene
Pasteurisierungstemperatur zu erreichen. Wie in 40 C. F. R. (US-Bundesvorschriften),
Part 503 ausführlich
beschrieben, wird der Schlamm während
eines vorbestimmten Zeitraumes gehalten. Nach Beendigung dieses
Vorgangs erfüllt
die Mischung aus Schlamm und alkalischem Material ohne weitere Behandlung
die Bedingungen eines Biofeststoffs der Klasse A.
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Die
hier gegebene Beschreibung und die dargestellten Figuren sind nicht
als abschließende Aufzählung zu
verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter. Auch
schränken
die in den Ansprüchen
enthaltenen Bezugszeichen den Schutzbereich der Erfindung in keiner
Weise ein.
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Ferner
bleibt es dem hier angesprochenen Fachmann überlassen, im Rahmen der Erfindung, wie
er durch die angefügten
Ansprüche
definiert ist, bestimmte Änderungen
vorzunehmen oder Alternativen zu verwenden.