DE7407549U - Verweilbehälter für die Entseuchung von Roh- oder Faulschlamm od. dgl - Google Patents

Description

KLÖCMEE-VERKB AKTlSJTGESELLSGHAPf, 41 Duisburg 1, -^ Külheimer Str. 50 .; .·· '■ ".

Verweilbehälter für die Entseuchung von Roh- oder Faulschlamm ο

Es ist bereits bekannt, die einen relativ hohen Wassergehalt von teilsweise mehr als 95 %■ aufweisenden Rohoder Frischschlämme in Kläranlagen zunächst auf ca. *f?° C zu erwärmen und dann einem gärenden Paulprozeß auszusetzen, bei dein die fäulnis fähige η organischen Stoffe tmter Bildung von Faulgas, insbesondere Methangas und Kohlendioxid dissimiliert werden. Der hierbei technisch stabilisierte Faulschlamm riecht aufgrund nicht völlig aufspaltbarer Kohlenwasserstoffe nur noch leicht teerartig, hat aber im wesentlichen keinen unangenehmen Geruch mehr. Sr eignet sich als stabilisierter Schlamm kommunaler Kläranlagen in besonderer Weise zur Düngung landwirtschaftlich genutzter Flächen.

Es ist weiterhin bekannt, Faiilschiamm nach dem Gärungsprozeß erneut zur Entseuchung zu erhitzen, und zwar auf mindestens 65° C und den Faulschlamm wenigstens ~yO min lang auf dieser Temperatur zu halten, um eine "weitgehende Krankheitskeime und -erreger abtötende Entseuchung des Schlammes zu gewährleisten. Daräch erfolgt dann in bekannter V/eise die Entwässerung in entsprechenden Behältern (Eindickern) auf Trockenbeeten oder speziell hierfür geeigneten Vorrichtungen und Kaschinen.

Es ist weiterhin bekannt, Rohschlamm durch hochthermische Behandlung bei Temperaturen von Ί80 - 250 C und entsprechenden Drücken von ca. 20 bar zu konditionieren, dadurch unmittelbar zu entseuchen und nach—

folgend zu separieren. Dieses Verfahren erfordert einen hohen apparativen Aufwand und ist in der üblichen Ausführung in hohem Maße betriebskostenintensiv.

Weiterhin ist bekannt, daß bei bestimmten Schlanmzusammensetzungen durch künstliche Luftzufuhr exotherme biologische Oxydationen organischer Substanz eingeleitet werden können, bei denen die Temperatur des Schlammes bis zu 70° C ansteigen kann.

Alle weiterhin bekanntgewordenen Verfahren zur biologischen Behandlung von aus Industrieabfällen, Klärbecken, Abwässern und dgl. anfallenden nassen Schlämmen haben jedoch den Nachteil, daß der Schlamm zunächst in einem Vorwärmer oder dem Faulbehälter selbst für den Faulprozeß auf ca. 35° C erwärmt wird. In einem zweiten, oder einer Reihe von Behältern, erfolgt dann nach dem Faulprozeß das Entseuchungsverfahren durch Erwärmung des Schlammes auf mindestens 65° C. Die nach den veterinärmedizinischen Regeln notwendige Verweildauer von 50 min bei 65° C ist bislang nur in diskontinuierlich betriebenen Hehrbehälter-Systemen exakt zu erreichen, in Einbehälter-Systemen jedoch infolge unkontrollierbarer Schlammströmungen kaum einzuhalten.

Weiterhin liegt allen bekannten Verfahren eine Abkühlung des Schlammes von 65° C auf Umgebungstemperatur in der Weise zugrunde, daß entweder hierfür frei ablaufendes Kühlwasser (also ohne Wärmerückgewinn) verwendet wird, oder die Wärme in großvolumigen und leicht verschmutzbaren Schlamm/Schlamm-Wärmetauschern zurückgewonnen wird.

Es ist also nicht nur wegen der zweimaligen Erwärmung und unvollständiger Wiederabkühlung der Schlämmme in Schlamm/Schlamm—Wärmetauschern ein erhöhter Bedarf an Wärmeenergie erforderlich, sonderndie Durchführung

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der bekannten Schlammbehandlungsverfahren in voneinander getrennten Faul- und nachfolgenden Entseuchungs-Systemen "bedingen auch einen großen Aufwand an umständlich und zeitaufwendig zu bedienenden teuren Maschinen und Apparaten. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Verfahren besteht überdies noch darin, daß der Faulschlamm nach der Faul- und anschließenden Entsöuchungsbehandlung zwangsläufig noch einen sehr hohen Restfeuchtegehalt von 96 % bis 98 % aufweist, dessen Einäiclcung nachfolgend häufig nur durch Zugabe von elektrolytisch wirkenden chemischen Flockungsmitteln mit anschließender maschineller Entwässerung wirtschaftlich ist- Die hierbei anfallenden Trübwässer haben im aligemeinen einen hohen Verschmutzungsgrad.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verweilbehälter zum, Entseuchen durch Pasteurisieren o.dgl. von Schlämmen zu schaffen, der einen möglichst geringen apparativen Aufwand erfordert, energiesparend ist und unter Beachtung der unterschiedlichen Besciiaffenheit kommunaler Schlämme einen möglichst gut entwässerbaren Faulschlamm als Endprodukt ergibt;.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verweilbehälter, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und drei Kammern mit sich nach unten erstreckenden kegelförmigen Böden aufweist, an deren Spitze die jeweilige Füll- bzw. Entleerungsleitung angeschlossen ist.

Dieser Verweilbehälter kann insbesondere bei einem Verfahren verwendet werden, bei dem der Hohschlamm zunächst mindestens auf Pasteurisierungstemperatur erhitzt nach dem Entseuchen auf eine Faultemperatür von ca. 35° C abgekühlt und dann einem anaeroben oder aeroben Faulprozeß unterworfen wird.

Hierdurch erhält man eine teilweise Zerlegung der makromolekularen Zellsubstansen der in unbehsnöelten Klärschlamm oder in anderen zersetzbaren, Keime enthaltenden Schlämmen enthaltenen Kohlehydrate und Eiweißstoffe in mikrobieil leichter resorbierbare Monomere, dabei eine teilweise Ablösung des Zwischenraumwassers und der Kwpillarflüssigkeit (Ballastwasser) der Zellen, mit der iiOlge einer Verkürzung des technischen Faulprozesses (Stabilisationsprozesses), sowie einer Verkleinerung der mit dieser thermischen Vorbehandlung ausgerüsteten Faulbehälter gegenüber Behältern ohne derartige Schlammbehandlung bzw. bei vorgegebenen Faulbehälterabmessxingen eine vergleichsweise stärkere Schlammengenbeiastung, bezogen auf die technische Faulzeit. Der mit diesem Verfahren und anschließender anaerober Faulung behandelte Schlamm ist leicht und höher entwässerbar als vergleichsweise thermisch unbehandelter Schlamm. Daher ergibt sich nach normaler Entwässerung des Schlammes durch Sedimentation -ein Wassergehalt von etwa 89 % kann hierbei erreicht werden- bei Naßschlammabfuhr eine wesentliche Verringerung der Schlammabfuhrkosfen, während bei den bisher üblichen Verfahren unter gleichen Bedingungen in der Regel ein Restfeuchtegehalt im Schlamm von ca. 95 % imd mehr bleibt.

Ferner wird bei diesem Verfahren die notwendigerweise vorzusehende gesonderte Beheizung der Faulbehälter eingespart, da mit dem aus dem Pasteurisierungsprozeß kommenden, jedoch auf Faulraumtemperatur abgekühlten Schlamm, dem nachgeschalteten Faulbehälter die zur Aufrechterhaltung des anaeroben Prozesses notwendige Wärmeenergie zugeführt werden kann.

Hierbei ist es besonders zweckmäßig, wenn der flüssige Rohschlamm kontinuierlich gefördert und im Gegenstrom

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siit einem im Kreislauf befindlichen Meis- bz-w. imriX— medium auf die Sntseuchongsteisperatur von mindestens 65 C erhitzt wird. Dies ist jedoch, nickt nur "Dei dieses Verfahren, sondern aucii "bei dem bekannten Ver— χ ehren sehr vorteilhaf t, bei dem die Erwärmung aiii Entseuchungstesiperatur nacli dem Faulproz-eB erfolgt.

Hierbei ist es zweckmäßig, den Yerweilbeiiälter in einer Anordnung zur Burclxfüiirung dieses Yerxanrens mit 3nt— seucriungs- und Eaulbeliältern so^fie Mitteln zum Beiördsrä und ΈίττίΒΣΉΐΒΊΐ des Sclilasiiies, die durch, einen ersten v/arme tauscher_; einen nachgesclxalteten beneizbaren Yer-Y/eilbehälter "and einen sich, daran anschließenden Wärmetauscher zu verwenden, der mit den nachfolgenden Faulbehältern in Verbindung steht. Hierbei v/ird für den Erhitzungs- und Abkühlprozeß in den Wärmetauschern das gleiche Vanaetragersedium (.Wasser. Glyzerin, Öl o«ä.) ia Kreislauf verwendet.

Kit dem erfindungsgemäßen Verweirbehälter und dem beschriebenen Verfahren lassen sich insbesondere die im Herkblatt IZr. 7 zum Bundesgesundheitsblatt 5/16 vom 13. 7. 1972 festgelegten Eegeln zur Behandlung von Schlämmen mit Sicherheit erreichen. Hiernach vird eine mindestens ;0-minütige konstant gehaltene Pasceurisierungstersperatur von mindestens 65° C gefordert. Heben dem wesentlich vereinfachten apparativen Aufwand durch den drei Kammern aufweisenden Verweirbehaltef v/ird eine zuverlässige Entseuchung des Schlammes in einem kontinuierlich ablaufenden Verfahren gewährleistet, was zu einer v/esentliehen Vereinfachung des Verfahrensablaufes und einer übersichtlichen, leicht zu überwachenden Anordnung der gesamten Anlage führt.

V/eitere Ausgestaltungen der Verv/eilbehälter sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

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Tg arj-ryj im folgenden sniiaiLd eines in. den JLobildurigeii dargestellten ATisiiiuiiraiigslieispXeles nailer

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Fig. 2 zeigt sciieniaiiiseb. den zeii;üciiexi Yei?

in deia Jteei—

Der ixtToeliaiideliie SobsclHaiiEa in dez* Eolxscii3.aiaiiLei1nxTig wird hxI; einei? 'J?e«3pe2?a"rax' von 18 — 20 C kontxmxxei?— Iica über die SonsciilaEHapxciipe 2. die vorzrigsHeise eine Ebczentersexmeckenpirape, evtl. ko2abiixiert mit eineia Zerkleinerer, xst;, die axt einer v/eiteren, den HeißschlaiaEi absaugenden und >jeiteriöräernden HeiBschlannsptairpe 3 durch einen Elektromotor 4^ synchron angetrieben sein kann, in einen als Boppelrohr-Waxnieaiistauscher ausgebildeten Hohschlaiaaerhltzer 5 gepumpt, und dabei im GegenstroEveriahren durch einen V/änaetrager, z.B. Heißwasser,, Glyzerin, Thernoöl oder dgl.» aus eineE Heizkessel 16 mit Temperaturregler 17, ümv;älzpuiroe 13 und Regler 19, sowie Ausdehnungsgefäß 22 auf die notwendige Pasteurisierungstemperatur von mindestens 65° C erv/ännt.

In einem diesem Rohschlammerhitzer 5 über entsprechende Rohrleitungen mit Dreiwege-Stellventiien 6 und einem Umführungsventil 7 nachgeschalteten Verweilbehälter mit den drei Kammern A„B,C mit je einem Füllstands-

anzeiger und Kontaktgeber 9 und je einer Beluftungs—

j leitung 10 sowie einem Isoliermantel 11 wird der er—

! hitzte Schlamm durch eine elektronisch programmierte

Ventilsteuerung den einzelnen Kammern A, B_s C so zu—

> geführt, daß die Taktfolge jeder Kammer in der Reihen—

folge FOTrTrTSr - VERWEILEN (mindestens 30 min) -EHOILEEREiJ sichergestellt ist. Hierbei kann, je nach Bedarf in

! die Verbindungsleitung vom Erhitzer während des Füll—

ί Vorganges einer Kammer durch eine handelsübliche- Do—

sierpumpe dem Heißschlamm ein polyelektrolytisch. aktives Flockungsmittel beigemischt v/erden. Die einzelnen

Kammern A, B, C wirken insbesondere bei Verwendung eines

\ Flockungsmittels, bedingt durch die Mindestverweil 2 eit

des Schlammes von 30 min in einer Kammer, als statische Schlammeindicker unter Einfluß der Schwerkraft. Das

sich hierbei oberhalb des Schlammspiegels absetzende V/asser kann durch eine geeignete Einrichtung vor des Abpumpen d^s Schlammes abgesaugt werden.

Der Verweilbehälter 8 ist über seinen isolierten Doppelmantel 11 mittels unter leichtem Überdruck von etwa 0,5 "bar stehendem Heizmedium aus dem Kreislaufsystem über eine Drosselblende 23 beheizbar. Die in seinem zylindrisch ausgebildeten Inneren befindlichen drei Kammern A, B, C weisen kegelförmige Böden 25 auf, an deren unterer Kegelspitze die !Füll- bzw. Entleerungsleitungen 26 angeschlossen sind. Die dadurch gegebene gedrängte Bauweise hat gegenüber den bekannten Mehrbehältersystemen den großen Vorteil einer kostengünstigen Herstellung, verbunden mit dem am Aufstellungsort erforderlichen geringen Platzbedarf.

' Die für jede Kammer A, B, C vorgesehene Belüftungs-

J leitung 10 führt durch den Isoliermantel 11 des doppel-

wandig ausgebildeten Verweilbehälters 8, um die bei der Entleerung einer Kammer nachfolgende Außenluft durch das in dem Raum 30 zwischen Isoliermantel 11 und der Innenwand des Verweilbehälters 8 strömende Heizmedium anzuwärmen. Im allgemeinen erfolgt der Luftaustausch pulsierend im 'Mill— und Entleerungs^- rhytmus über die Leitung 10 zwischen den Behältern-Dennoch über die Öffnung der Rohrleitung 10 ins Freie entweichende übelriechende Gase werden über eine handelsübliche Filter- oder Gaswaschvoi-richtung 10a gereinigt. Die Rohrleitung 10 verhindert in jedem möglichen Fall ein Überfüllen der Behälterkammern mit der Folge unzulässig hoher auftretender Drücke.

Die vorgeschriebene Einhaltung der Ver\-:eildauer des Schlammes in der jeweiligen Kammer kann durch entsprechende Dimensionierung des Verwei!behälters in Verbindung mit einer elektrischen Meß- und Signaleinrichtung und entsprechender Anordnung der elektronisch gesteuerten Dreiwege-Stellventile 6 sichergestellt werden.

Zwecks Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Betriebes der Schlammpumpen 2, 3 auch bei einer durch. Verschleiß verringerten Förderleistung einer Exzenterschneckenpumpe kann sowohl der Heißschlanm» \-;ie auch: der Kaltschlamm durch eir TJmführungsventil 7 "bzvr. 14-umgeleitet werden.

Dem Verweilbehälter 8 ist ein ebenfalls als Doppelrohr-Wärmetauscher ausgebildeter Kelßschlammkuhler 12 gleicher Abmessung wie der Rohschlamrr.erhitzer 5 nachgeschaltet. Die Heißschlammpuiape 3 saugt den heißen Schlamm kontinuierlich jeweils aus der einen oder an-

deren Kammer A, B, C des Verweilbehälters 8 ab und drückt ihn in den Keißschlammkühler 12, der den Schlamm auf eine für den anaeroben Faulprozeß notwendige Temperatur von 33-38 C abkühlt. Die hier zu der Förderung des heißen Schlammes verwendete Exzenterschneckenpumpe 3 soll zwecks Aufrechterhaltung: einer konstanten Schlammfördermenge in der ganzen Anlage möglichst synchron mit der Kaltschlammpumpe 2 umlaufen.

Die Abkühlung des Heilschlammes erfolgt mit dem im Rohschlammerhitzer 5 zur Beheizung verwendeten, dort jedoch im Prozeßverlauf wieder abgekühlten Heizme&ium, das in einer Leitung 21 geführt wird. Auch die Heißschlammabkühlung erfolgt im Gegenstromverfahren, so daß sich das Heizmediun während des Durchgangs durch den Heißschlaitunkühler 12 wieder erwärmt.

Die Entseuchungsanlage bzw. deren einzelne Bauteile werden in zweckmäßiger Weise so ausgelegt, daß sie gleiche Abmessungen aufweisen und untereinander auswechselbar sind.

Die für den Rohschlamnierhitzer 5 bzw. für den Heißschi ammkühl er 12 vorgesehenen Schlammleitungen gestehen aus hintereinander geschalteten Doppelrohren, die so dimensioniert sind, daß die Schlammgeschwindig— keit in den Innenrohren Ablagerungen organischer Bestandteile, Sand und Spinnstoffe im Rohrsystem, weitestgehend verhindert.

Die verbindenden Rohrleitungen und die Wärmetauscher 5,12 sind zweckmäßigerweise mit einem Isoliermantel versehen.

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Unvermeidbare Inkrustierungen durch Wasserstein aus : dem Schlammwasser lassen sich einfach durch periodisches Aassäuern mit inhibierter Säure auflösen. ·

Außerdem lassen sich die schlammführenden Rohre dadurch, leichter kontrollieren und eventuell reinigen, daß die an ihren Enden vorgesehenen Verbindungsbögen 27 mittels leicht lösbarer Rohrverschraubungen 13 befestigt sind.

Für die Rohrleitungen können handelsübliche unlegierte Rohre verwendet v/erden, so daß auch in dieser Hinsicht die Entseuchungsanlage kostengünstig ausgeführt werden kann.

Außerdem ist noch ein wesentlicher Vorteil darin zu sehen, daß die Erwärmung im Rohschlammerhitzer 5> die Beheizung des Verweilbehälters 8 und die anschließende Abkühlung des Schlammes im Heißschlaminkühler 12 durch das gleiche umlaufende Medium 21 erfolgt, wodurch sich ein wesentlicher Teil der für die Erwärmung des Frischschlammes aufgev/endeten Wärmeenergien im Heißschlammkühler 12 wieder zurückgewinnen läßt. (Entsprechendes gilt für ein Verfahren, bei dem zunächst der Faulprozeß und dann die Entseuchung vorgenommen wird.)

Damit kann der Heizkessel 16 für die Aufheizung des Heizmediums 21 um den Anteil an Wärmeleistung, die im Kühler 5 als Wärme energie zurückgewonnen wird, kleiner ausgelegt werden- Im etwa gleichen Verhältnis verringert sich auch der Verbrauch an Brennstoff, z.B.. Faulgas, Heizöl usw.

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Ferner ist durch die Verwendung eines im Kreislauf umgewälzten Wärmeträgers sichergestellt, daß sowohl das Heizrohrsystea als auch die Kesselanlage selbst nicht verschmutzen kann.

Es versteht sich von selbst, daß das Heizmediiim dieser Entseuchungsanlage ohne größere technische Schwierigkeiten auch auf Temperaturen von mehr als 100° C erwärmt werden kann, so* daß auch eine Schlammkonditionierung mit Temperaturen über 180" C mögpLich ist. In diesem Falle müßte jedoch der Verweilbehälter 8 als Druckbehälter ausgebildet sein und die zweite als Exzehterschnecken-Förderpufipe ausgebildete KeiBschlaünü-^ pumpe 5 den auftretenden höheren Temperaturen angepaßt sein..

Schließlich ist ein weiterer erheblicher Vorteil noch darin zu sehen, daß die gesamte Entseuchungsanlage auch über längere Zeit mit Teillasten ohne besondere technische Änderung der Anlage betrieben werden kann. Durch sinnvoll angeordnete Regelkreise im Heizsystem kann die im Umlauf befindliche Heizmediummenge in einwandfreier Weise geregelt werden. Die Bezugs- oder Führungsgrößen hierfür bilden jeweils die Schlammtem— peratüren am Austritt der beiden Wärmetauscher 5 bzw.

Der Synchronlauf der Pumpen kann auch durch Komutatox·- motoren, Gleichstrom-Nebenschlußmotoren oder frequenz— geregelte Drehstrommotoren erreicht werden.

Fig. 2 zeigt den Verfahrensablauf in dem Verweilbehäl— ter 8, wobei die einzelnen Kammern A, B und C schema— tisch nebeneinander dargestellt sind. Zu Beginn eines ersten Zyklus, der "beispielsweise 35 Elin umfaßt, wird.

die Kamiaer Λ gefüllt, während die Kammern B u.M C noch leer sind. In einem zweiten Zyklus von ebenfalls 35 niin verweilt der Schlamm zum Pasteurisieren in der Kammer A, während die Kammer B gefüllt wird und die Kammer C noch leer ist. Während des nächsten Zyklus von wiederum 35 öin wird die Kammer* A entleert, der eingefüllte Schlamm in der Kammer B verweilt in dieser bei konstanter Temperatur von mindestens 65° C (Pasteurisieren) und die Kammer C wird gefüllt. In einem v/eiteren Zyklus von 35 ^ain wird die Kammer A gefüllt, die Kammer B entleert und der eingefüllte Schlamm in der Kammer C während der Verweilzeit von 35 min pasteurisiert. Während eines weiteren Zyklus von 35 min verweilt der in die Kammer A eingefüllte Schlamm in dieser zum Pasteurisieren, die Kammer B wird gefüllt und die Kammer C entleert.

Schut ζ a η SOrü ehe

Claims (8)

SchutzansOrüche /

1. Verweilbehälter für die Sntseuckung von Höh- oder Elär schlamm o.dgl., dadurch geker^y-eiclmet, daß er im wesentlichen zyl i ^drisch ausgebildet ist xirid drei Kammern (A. B, C) mit sieb. Bach, imten erstreckenden, kegelförmigen Böden (25) aufweist, an deren Spitze die jeweilige Füll— dz«. Sntleerungsleitung (26) angeschlossen ist. und daB er "oelieiz-"bar it

2* Terweilbehs.lter nacb. Anspruch, i_} gekeimseie^at durch, eine Einrichtung zum Einbringen von cliesiisciien Flockungsmitteln in die einzelnen Kamnern des VerweiHDfehälters (8) und eine Absß.ugeinricntung tür einen Teil des abgetrennten Wassers*/

3· Verweilbehälter na ca Anspruch 2, gekennzeichnet du£ch Ventile (6) für das periodische öffnen und Schließen der mit den Kammern (A, B, C) verbundenen Füll- bzw. Entleerungsleitungen (26).

¹V. Verweilbehälter nach Anspruch 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (6) als Dreiwege-Stellventile ausgebildet

5· Verweilbehälter nach Anspruch t> oder 4, gekennzeichnet durch eine elektronische oder pneumatische Programmsteuerung für die Ventile (6).y

6- Verweilbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet, daß jede Kammer (A, B, C) mit einer Belüftungsleitung (10) versehen ist, die durch ein die beim Entleeren einströmende Außenluft erwärmendes Medium geführt ist und zugleich

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als Sicherheitsleitung die' kammern vor unztLLässig kohem Druck "bei Üb erfüll aag si

7- Verweirbeh.älter nach. Anspruch. 6, dadurch gekennselch.-net, daß die Belüftungsleitung (10) eine nacfc.geschaltete filter- oder Gaswascheinricntung (10a) auxv/eisi;. s-

8. Verv/eilbehälter nach einem der Ansprüche 1 "bis 7* dadurch, gekennzeichnet;, daß er mit einem Isolier— mantel umgeben i

9- Verv/eilbehalter nach Anspruch 8, dadurch, gekennzeichnet, daß zv-fischen dem Isoliermantel (11) und der Innenwand des Verweilbehälters (8) ein ein Heizmedium führender Baum (30) vorgesehen ist...

Yerweilbehälter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungsleitungen (10) zur Erwärmung der darin geführten Luft durch den Raum (50) geführt sind. /