EP1784364A1 - Verfahren zur desintegration von schlämmen - Google Patents

Verfahren zur desintegration von schlämmen

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EP1784364A1
EP1784364A1 EP05773333A EP05773333A EP1784364A1 EP 1784364 A1 EP1784364 A1 EP 1784364A1 EP 05773333 A EP05773333 A EP 05773333A EP 05773333 A EP05773333 A EP 05773333A EP 1784364 A1 EP1784364 A1 EP 1784364A1
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EP
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gas
sludge
pressure
pressure reaction
biomass
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Withdrawn
Application number
EP05773333A
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English (en)
French (fr)
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Reimut Blaschek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
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    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F1/727—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation using pure oxygen or oxygen rich gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F2301/066—Overpressure, high pressure
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the invention relates to a process for the treatment of biomass-containing sludge obtained in a biological treatment of biodegradable substances containing media.
  • biomass-containing sludge e.g. Sewage sludge or sludge
  • various methods have already been proposed for the so-called disintegration of sludges, in which e.g. the sewage sludge or sludge is crushed by the action of external physical, chemical or biological forces.
  • the action of the forces leads to sludge digestion with the aim of better drainability.
  • the degree of comminution of the sludge depends, inter alia, on the method used, the energy used and the properties of the sludge. At low energy inputs, only a flocculation destruction takes place predominantly, with high energy inputs a flocculation and a disruption of the microorganisms.
  • Concrete applications are the improvement of anaerobic stabilization, the provision of internal hydrogen sources for denitrification and the improved settleability of sludges, in particular swelling sludge.
  • Sewage sludge disintegration is a step in the process that has so far been used only sporadically on municipal wastewater treatment plants.
  • the sludges are usually exposed to temperatures of over 100 degrees Celsius, whereby the cell walls of the microorganisms are destroyed.
  • Chemical processes e.g. Wet oxidation, ozone treatment, hydrogen peroxide treatment, alkaline and acid hydrolysis, have the aim of causing a chemical disruption of the cells.
  • isolated biochemical methods are used in which, for example, by enzyme formation, a hydrolysis is carried out.
  • the present invention is therefore based on the object, a method of the type mentioned above in such a way that an economic disintegration of the sludge is er ⁇ sufficient to largely renounce auf ⁇ man agile mechanical devices.
  • the sludge is introduced into a high-pressure reaction vessel
  • a gas or gas mixture is introduced into the high-pressure reaction vessel and a pressure above atmospheric pressure is adjusted so that the gas or gas mixture diffuses into the biomass
  • the high-pressure reaction vessel is expanded so that a gas overpressure arises in the biomass, which leads to a digestion of the biomass.
  • the invention is based on the consideration that destruction of the cell membrane takes place by sudden relaxation of the highly gas-supersaturated cell contents. For this purpose, the following steps are carried out in detail:
  • the high-pressure reaction vessel is treated with the sludge to be treated, in particular sewage sludge, e.g. Return sludge, excess sludge, scum, bulking sludge and the like, filled.
  • a gas is introduced into the sludge.
  • the gas entry can take place in two stages, whereby e.g. up to a pressure of 20 bar above atmospheric pressure, gas from a tank system, e.g. an oxygen tank is registered. Subsequently, as required, for example, to a pressure of 200 bar above atmospheric pressure residual gas, e.g. entered via bundles of bottles.
  • the required gas pressure in the high-pressure reaction vessel is maintained for a period of a few minutes to a few hours, depending on the desired degree of digestion of the biomass. Due to the very high gas enrichment, which can be up to 200 times higher than normal pressure, and the associated very high concentration gradient, the gas dissolved in the sludge diffuses into the cell interior until the concentration is equalized. Finally, the high-pressure reaction vessel is suddenly relaxed. The gas concentration in the aqueous phase falls back to the saturation value at normal pressure and the high gas overpressure in the cell leads to the bursting of the cell membrane. As a result, the cell contents are released, which leads to a substantial relief of subsequent processing and / or landfill steps.
  • the sludge emerging from the high-pressure reaction vessel during the expansion of the high-pressure reaction vessel is subjected to mechanical stress.
  • This mechanical stress can, for example, take place in an outlet fitting or upon impact in a collecting vessel.
  • further destruction of the cells takes place.
  • the drainability of the sludge is thereby further improved.
  • the gas or gas mixture used is preferably an oxygen-containing gas or gas mixture, in particular technically pure oxygen or oxygen-enriched gas Air, used.
  • oxygen-containing gas or gas mixture in particular technically pure oxygen or oxygen-enriched gas Air
  • Air oxygen-containing gas or gas mixture
  • the dissolved oxygen still present in the withdrawn sludge benefits further aerobic sludge treatment.
  • air in particular compressed air, as the gas mixture.
  • nitrogen or carbon dioxide is preferably used as the gas or gas mixture.
  • the gas or gas mixture can be introduced into the high-pressure reaction vessel in a continuous or pulsating manner. With pulsating entry, a particularly fine-bubble and uniform gas distribution is achieved in the high-pressure reaction vessel.
  • the drainability of sewage sludge is significantly improved, thereby reducing the cost of the overall sludge treatment.
  • the investment costs for the disintegration plant are very low compared to conventional plants.
  • the energy requirement is reduced compared to the known methods. Only for filling the reaction vessel with sewage sludge energy is required.
  • a simple, fully automatic operation of the disintegration system is possible.
  • a particular advantage of the method according to the invention is also that no additional process step for the separation of coarse material before the eigentli ⁇ Chen disintegration is required. Such a separation is necessary, for example, in high-pressure homogenizers and impingement jet processes in order not to block clogged nozzles. For stirred ball mills, sieves must be installed upstream.
  • the process according to the invention also has a positive effect that only low costs for repair and maintenance are incurred.
  • FIG. 2 shows a parallel connection of three high-pressure reaction vessels
  • the high-pressure reaction vessel 1 shown in FIG. 1 is designed as a tall, slender container. This achieves a uniform oxygen, nitrogen or carbon dioxide enrichment of the total sludge volume as the gas bubbles rise. In addition, the container costs can be reduced due to smaller wall thicknesses.
  • the sewage sludge to be treated is fed via a pump 2 and a sludge feed line 3 and a supply fitting 4 to the head of the high-pressure reaction vessel 1.
  • return sludge, overlay sludge, scum or bulking sludge can be used as sewage sludge to be treated.
  • the sewage sludge is distributed uniformly over the container volume via a perforated bottom 5 arranged at the top of the high-pressure reaction container 1.
  • a level switches 6 and 7, which are in communication with a control device 8 the level in the high-pressure reaction vessel 1 can be controlled.
  • the control device 8 controls the pump 2 accordingly.
  • gas in particular oxygen, nitrogen or carbon dioxide, is introduced into the sewage sludge present in the high-pressure reaction vessel 1.
  • a pressure gauge 11, a control unit 12 and a control valve 13 are provided in the gas supply line 9.
  • the control unit 12 is also connected to the inlet fitting 4 and a homogenizing valve 14 at the lower sludge outlet of the high-pressure reaction vessel Tm.
  • the gas entry into the sewage sludge takes place in two stages. Up to a pressure in the high-pressure reaction vessel 1 of 20 bar above atmospheric pressure gas is introduced from a tank system, not shown in the figure, via line 9 and gas nozzle 10. Subsequently, the remaining gas is introduced from gas cylinder bundle as required up to a pressure of 200 bar above atmospheric pressure. The required gas pressure in the high-pressure reaction vessel 1, depending on the desired degree of digestion of the biomass for a time of a few minutes held up to a few hours.
  • the dissolved gas diffuses into the cell interior up to the concentration equilibrium.
  • the gas concentration in the aqueous phase drops to the saturation value at atmospheric pressure and the high gas overpressure in the cell causes the cell membrane to burst.
  • the sewage sludge treated in this way exits through the homogenizing valve 14 and an outlet nozzle 15 connected thereto into a collecting container 16.
  • a baffle plate 17 is arranged, on which the sewage sludge impinges. Additional mechanical stressing of the sewage sludge exiting at high pressure in the homogenizing valve 14 and the impact plate 17 upon impact causes further destruction of the cells. The drainability of the sludge is thereby additionally improved.
  • FIG. 2 shows a parallel connection of three high-pressure reaction vessels.
  • the same parts of the installation are designated by the same reference numerals as in FIG. 1.
  • the sewage sludge inlet 3 is divided into the three identically designed high-pressure reaction vessels 1.
  • the gas supply 9 is divided.
  • a common collecting container 16 is provided, which can also be designed as a drainage channel and has a sludge outlet 18.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Aufbereitung von Biomasse enthaltenden Schlämmen, zum Beispiel Klärschlämmen, beschrieben. Es wird vorgeschlagen, den Schlamm in einen Hochdruck-Reaktionsbehälter 1 einzufüllen und in den Hochdruck-Reaktionsbehälter 1 ein Gas oder Gasgemisch einzuleiten. Im Hochdruck-Reaktionsbehälter 1 wird ein der­art hoher Druck aufrechterhalten, dass das Gas oder Gasgemisch in die Biomasse diffundiert. Durch plötzliches Entspannen des Hochdruck-Reaktionsbehälters 1 fällt die Gaskonzentration in der wässrigen Phase ab, so dass in der Biomasse ein Gasüber­druck entsteht, der zu einem Aufschließen der Biomasse führt. Beispielsweise werden die Zellmembranen von in der Biomasse enthaltenden Zellen zum Platzen gebracht, so dass die Zellinhaltsstoffe freigesetzt werden. Dadurch wird beispielsweise die Entwäs­serbarkeit des Schlammes deutlich verbessert.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Desintegration von Schlämmen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Biomasse enthaltendem Schlamm, der bei einer biologischen Behandlung von biologisch abbaubare Substan- zen enthaltenden Medien anfällt.
Bei der biologischen Abwasser- oder Abfallbehandlung oder sonstigen Methoden zur biologischen Behandlung von biologisch abbaubare Substanzen enthaltenden Medien entstehen in der Regel Biomasse enthaltende Schlämme, z.B. Klärschlämme oder Faulschlämme, welche entsorgt werden müssen. Um das Schlammvolumen zu verrin¬ gern sind bereits verschiedene Verfahren zur so genannten Desintegration von Schlämmen vorgeschlagen worden, bei denen z.B. der Klär- oder Faulschlamm durch Einwirkung äußerer physikalischer, chemischer oder biologischer Kräfte zerkleinert wird. Die Einwirkung der Kräfte führt zu einem Schlammaufschluss mit dem Ziel einer besseren Entwässerbarkeit. Der Grad der Zerkleinerung des Schlamms hängt unter anderem vom eingesetzten Verfahren, der eingesetzten Energie und den Eigenschaf¬ ten des Schlammes ab. Bei geringen Energieeinträgen findet vornehmlich nur eine Flockenzerstörung statt, bei hohen Energieeinträgen eine Flockenzerstörung und ein Aufschluss der Mikroorganismen.
In folgenden Unterlagen aus dem Internet sind die Grundlagen der Klärschlammdesin¬ tegration und verschiedene technische Verfahren beschrieben:
http://www.jomueller.de/desintegration/desinteg1.html http://www.klaerschlammdesintegration.de/bericht1.pdf http://www. klaerschlammdesintegration.de/bericht2.pdf
Am weitesten verbreitet sind mechanische Methoden zur Desintegration von Klär¬ schlämmen, bei denen die Schlämme beispielsweise in Rührwerkskugelmühlen be- handelt werden, wobei aufgrund der mechanischen Kräfte die Zellwände der Mikroor¬ ganismen im Schlamm aufgebrochen werden. Bekannt ist auch der Einsatz von Ultra¬ schallhomogenisatoren, Hochdruckhomogenisatoren, Hochleistungspulstechnik, Lysat- Zeπtrifugentechnik und Prallstrahlverfahren. Allen diesen Methoden gemeinsam ist die Zielsetzung, durch Einwirkung von Kräften ein Freisetzen von Zeilinhaltsstoffen zu er¬ reichen, um den Schlamm weitergehender als bisher zu stabilisieren bzw. zu minerali- sieren. Auch eine Bekämpfung von Schaumproblemen soll mit diesen Methoden er¬ reicht werden. Konkrete Einsatzgebiete sind die Verbesserung der anaeroben Stabili- sierung, die Bereitstellung von internen Wasserstoffquellen für die Denitrifikation und die verbesserte Absetzbarkeit von Schlämmen, insbesondere Blähschlämmen. Die Klärschlammdesintegration ist ein Verfahrensschritt, der auf kommunalen Kläranlagen bisher jedoch nur vereinzelt angewandt wird.
Neben der mechanischen Klärschlammdesintegration sind noch folgende Desintegrati¬ onsverfahren bekannt:
Bei thermischen Verfahren werden die Schlämme üblicherweise Temperaturen von über 100 Grad Celsius ausgesetzt, wobei die Zellwände der Mikroorganismen zerstört werden. Chemische Verfahren, z.B. Nassoxidation, Ozonbehandlung, Wasserstoffper- oxydbehandlung, alkalische und sauere Hydrolyse, haben das Ziel, einen chemischen Aufschluss der Zellen zu bewirken. Schließlich werden vereinzelt auch biochemische Verfahren angewandt, bei denen beispielsweise durch Enzymbildung eine Hydrolyse durchgeführt wird.
Die bisherigen Verfahren zur Schlammdesintegration erfordern eine relativ komplizierte Technik, einen hohen Energiebedarf und hohe Investitionskosten.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der ein- gangs genannten Art so auszugestalten, dass unter weitgehendem Verzicht auf auf¬ wendige mechanische Geräte eine wirtschaftliche Desintegration der Schlämme er¬ reicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
a) der Schlamm in einen Hochdruck-Reaktionsbehälter eingefüllt wird, b) in den Hochdruck-Reaktionsbehälter ein Gas oder Gasgemisch eingeleitet wird und ein über Atmosphärendruck liegender Druck eingestellt wird, so dass das Gas oder Gasgemisch in die Biomasse diffundiert und c) der Hochdruck-Reaktionsbehälter entspannt wird, so dass in der Biomasse ein Gasüberdruck entsteht, der zu einem Aufschließen der Biomasse führt.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, dass durch plötzliche Entspannung des hoch mit Gas übersättigten Zellinhalts eine Zerstörung der Zellmembran erfolgt. Hierzu wer¬ den im Einzelnen folgende Schritte durchgeführt:
Der Hochdruck-Reaktionsbehälter wird mit dem zu behandelnden Schlamm, insbeson¬ dere Klärschlamm, z.B. Rücklaufschlamm, Überschussschlamm, Schwimmschlamm, Blähschlamm und ähnliches, befüllt. Anschließend wird in den Schlamm ein Gas einge¬ tragen. Der Gaseintrag kann dabei zweistufig erfolgen, wobei z.B. bis zu einem Druck von 20 bar über Atmosphärendruck Gas aus einer Tankanlage, z.B. einem Sauerstoff¬ tank, eingetragen wird. Anschließend wird je nach Bedarf beispielsweise bis zu einem Druck von 200 bar über Atmosphärendruck restliches Gas z.B. über Flaschenbündel eingetragen. Der erforderliche Gasüberdruck im Hochdruck-Reaktionsbehälter wird je nach gewünschtem Aufschlussgrad der Biomasse für eine Dauer von einigen Minuten bis zu einigen Stunden gehalten. Aufgrund der sehr hohen Gasanreicherung, die bis zu 200 mal höher sein kann als bei Normaldruck, und dem damit verbundenen sehr hohen Konzentrationsgefälle diffundiert das im Schlamm gelöste Gas in das Zellinnere bis zum Konzentrationsausgleich. Schließlich wird der Hochdruck-Reaktionsbehälter plötz¬ lich entspannt. Dabei fällt die Gaskonzentration in der wässrigen Phase auf den Sätti¬ gungswert bei Normaldruck zurück und der hohe Gasüberdruck in der Zelle führt zum Platzen der Zellmembran. Dadurch werden die Zellinhaltsstoffe freigesetzt, was zu einer wesentlichen Erleichterung von nachfolgenden Aufarbeitungs- und/oder Deponie- rungsschritten führt.
Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird der beim Entspannen des Hochdruck-Reaktionsbehälters aus dem Hochdruck-Reaktionsbehälter austretende Schlamm einer mechanischen Beanspruchung unterzogen. Diese mechanische Bean- spruchung kann beispielsweise in einer Austrittsarmatur oder beim Aufprall in einem Auffanggefäß erfolgen. Dadurch findet eine weitere Zerstörung der Zellen statt. Die Entwässerbarkeit des Schlammes wird dadurch zusätzlich verbessert.
Als Gas oder Gasgemisch wird vorzugsweise ein sauerstoffhaltiges Gas oder Gasge- misch, insbesondere technisch reiner Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft, eingesetzt. Dabei kommt der im abgezogenen Schlamm noch vorhandene gelöste Sauerstoff (bis zur Sättigungsgrenze beim Normaldruck) einer weiteren aeroben Schlammbehandlung zugute. Es kann aber auch Luft, insbesondere Druckluft als Gas¬ gemisch verwendet werden.
Soll dagegen eine anaerobe Schlammbehandlung erfolgen, so wird vorzugsweise als Gas oder Gasgemisch Stickstoff oder Kohlendioxid eingesetzt. Das Gas oder Gasge¬ misch kann kontinuierlich oder pulsierend in den Hochdruck-Reaktionsbehälter einge¬ leitet werden. Bei pulsierendem Eintrag wird eine besonders feinblasige und gleichmä- ßige Gasverteilung im Hochdruck-Reaktionsbehälter erreicht.
Bei Verwendung von mehreren, z.B. drei, Reaktionsbehältern, können diese abwech¬ selnd betrieben werden, wodurch ein nahezu kontinuierlicher Betrieb der Klär¬ schlammdesintegration ermöglicht wird.
Mit der Erfindung sind eine ganze Reihe von Vorteilen verbunden:
Die Entwässerbarkeit von Klärschlämmen wird deutlich verbessert, wodurch die Kosten der gesamten Schlammbehandlung reduziert werden. Außerdem sind die Investitions- kosten für die Desintegrationsanlage im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen sehr niedrig. Auch der Energiebedarf ist gegenüber den bekannten Verfahren reduziert. Lediglich zum Auffüllen der Reaktionsbehälter mit Klärschlamm ist Energie erforderlich. Ein einfacher, auch vollautomatischer Betrieb der Desintegrationsanlage ist möglich. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht auch darin, dass kein zusätzlicher Verfahrensschritt zur Abtrennung von Grobstoffen vor der eigentli¬ chen Desintegration erforderlich ist. Eine derartige Abtrennung ist beispielsweise bei Hochdruck-Homogenisatoren und Prallstrahlverfahren notwendig, um dabei eingesetz¬ te Düsen nicht zu verstopfen. Bei Rührwerkskugelmühlen müssen Siebe vorgeschaltet werden. Schließlich wirkt sich beim erfindungsgemäßen Verfahren auch noch positiv aus, dass nur geringe Kosten für Reparatur und Wartung anfallen.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen
Figur 1 einen Hochdruck-Reaktionsbehälter mit Steuerungseinrichtungen für den Klär¬ schlammzulauf und den Gaseintrag
Figur 2 eine Parallelschaltung von drei Hochdruck-Reaktionsbehältern
Der in Figur 1 dargestellte Hochdruck-Reaktionsbehälter 1 ist als hoher, schlanker Be¬ hälter ausgeführt. Dadurch wird eine gleichmäßige Sauerstoff-, Stickstoff- oder Koh- lendioxidanreicherung des gesamten Schlammvolumens beim Aufstieg der Gasblasen erreicht. Außerdem können die Behälterkosten aufgrund geringerer Wanddicken redu¬ ziert werden. Beim Betrieb des Hochdruck-Reaktionsbehälters 1 wird der zu behan¬ delnde Klärschlamm über eine Pumpe 2 und eine Schlammzuleitung 3 sowie eine Zu¬ laufarmatur 4 dem Kopf des Hochdruck-Reaktionsbehälters 1 aufgegeben. Als zu be- handelnder Klärschlamm kann beispielsweise Rücklaufschlamm, Überschluss- schlamm, Schwimmschlamm oder Blähschlamm verwendet werden. Über einen am Kopf des Hochdruck-Reaktionsbehälters 1 angeordneten Lochboden 5 wird der Klär¬ schlamm gleichmäßig über das Behältervolumen verteilt. Über Niveauschalter 6 und 7, welche mit einer Steuerungseinrichtung 8 in Verbindung stehen, kann der Füllstand im Hochdruck-Reaktionsbehälter 1 gesteuert werden. Hierzu steuert die Steuerungsein¬ richtung 8 die Pumpe 2 entsprechend an. Über eine Gaszufuhrleitung 9 und eine Gas¬ eintragsdüse 10 wird Gas, insbesondere Sauerstoff, Stickstoff oder Kohlendioxid in den im Hochdruck-Reaktionsbehälter 1 befindlichen Klärschlamm eingetragen. Zur Steue¬ rung des Gaseintrags ist ein Manometer 11 , eine Steuerungseinheit 12 sowie ein Re- gelventil 13 in der Gaszufuhrleitung 9 vorgesehen. Die Steuerungseinheit 12 steht au¬ ßerdem mit der Zulaufarmatur 4 und einem Homogenisierventil 14 am unteren Schlammaustritt des Hochdruck-Reaktionsbehälter Tm Verbindung. Für eine umfas¬ sende Steuerung des Verfahrens besteht darüber hinaus eine Datenverbindung zwi¬ schen den Steuereinheiten 12 und 8. Der Gaseintrag in den Klärschlamm erfolgt in zwei Stufen. Bis zu einem Druck im Hochdruck-Reaktionsbehälter 1 von 20 bar über Atmosphärendruck wird aus einer in der Figur nicht dargestellten Tankanlage Gas über Leitung 9 und Gasdüse 10 eingeleitet. Anschließend wird das restliche Gas je nach Bedarf bis zu einem Druck von 200 bar über Atmosphärendruck aus Gasflaschenbün¬ del eingeleitet. Der erforderliche Gasüberdruck im Hochdruck-Reaktionsbehälter 1 wird je nach gewünschtem Aufschlussgrad der Biomasse für eine Zeit von einigen Minuten bis zu einigen Stunden gehalten. Aufgrund der sehr hohen Gasanreicherung (bis zu 200 mal höher als bei Normaldruck) und dem damit verbundenen sehr hohen Konzent¬ rationsgefälle diffundiert das gelöste Gas in das Zellinnere bis zum Konzentrationsaus¬ gleich. Durch plötzliches Entspannen des Hochdruck-Reaktionsbehälters 1 durch Öff- nen des Homogenisierventils 14 fällt die Gaskonzentration in der wässrigen Phase auf den Sättigungswert bei Normaldruck ab und der hohe Gasüberdruck in der Zelle führt zum Platzen der Zellmembran. Der so behandelte Klärschlamm tritt über das Homoge¬ nisierventil 14 und eine daran angeschlossene Austrittsdüse 15 in einen Auffangbehäl¬ ter 16 aus. Am Boden des Auffangbehälters 16 ist eine Prallplatte 17 angeordnet, auf die der Klärschlamm auftrifft. Durch zusätzliche mechanische Beanspruchung des un¬ ter hohem Druck austretenden Klärschlamms im Homogenisierventil 14 und beim Auf¬ prall auf die Prallplatte 17 findet eine weitere Zerstörung der Zellen statt. Die Entwäs¬ serbarkeit des Schlamms wird dadurch zusätzlich verbessert.
In Figur 2 ist eine Parallelschaltung von drei Hochdruck-Reaktionsbehältern dargestellt. Dabei sind dieselben Anlagenteile mit denselben Bezugsziffern bezeichnet wie in Figur 1. Der Klärschlammzulauf 3 wird auf die drei identisch ausgebildeten Hochdruck- Reaktionsbehälter 1 aufgeteilt. Ebenso wird die Gaszuführung 9 aufgeteilt. Für die Auf¬ nahme des behandelten Klärschlamms ist ein gemeinsamer Auffangbehälter 16 vorge- sehen, der auch als Ablaufkanal ausgebildet sein kann und einen Schlammablauf 18 aufweist. Durch abwechselnden Betrieb der einzelnen Hochdruck-Reaktionsbehälter ist eine kontinuierliche Behandlung des Klärschlamms möglich.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Aufbereitung von Biomasse enthaltendem Schlamm, der bei einer biologischen Behandlung von biologisch abbaubare Substanzen enthaltenden Me- dien anfällt, dadurch gekennzeichnet, dass
a) der Schlamm in einen Hochdruck-Reaktionsbehälter eingefüllt wird,
b) in den Hochdruck-Reaktionsbehälter ein Gas oder Gasgemisch eingeleitet wird und ein über Atmosphärendruck liegender Druck eingestellt wird, so dass das Gas oder Gasgemisch in die Biomasse diffundiert und
c) der Hochdruck-Reaktionsbehälter entspannt wird, so dass in der Biomasse ein Gasüberdruck entsteht, der zu einem Aufschließen der Biomasse führt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der beim Entspannen des Hochdruck-Reaktionsbehälters aus dem Hochdruck-Reaktionsbehälter austre¬ tende Schlamm einer mechanischen Beanspruchung unterzogen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Gas oder Gasgemisch ein sauerstoffhaltiges Gas oder Gasgemisch eingesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Gas technisch rei¬ ner Sauerstoff eingesetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Gasgemisch Luft, insbesondere Druckluft, eingesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Gas Stick¬ stoff oder Kohlendioxid eingesetzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas oder Gasgemisch kontinuierlich eingeleitet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas oder Gasgemisch pulsierend eingeleitet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass meh¬ rere Hochdruck-Reaktionsbehälter abwechselnd betrieben werden.
EP05773333A 2004-09-03 2005-08-04 Verfahren zur desintegration von schlämmen Withdrawn EP1784364A1 (de)

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