EP1871715A1 - Verfahren und vorrichtung zur aerob-thermophilen stabilisierung und entseuchung von schlamm - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur aerob-thermophilen stabilisierung und entseuchung von schlamm

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EP1871715A1
EP1871715A1 EP06754781A EP06754781A EP1871715A1 EP 1871715 A1 EP1871715 A1 EP 1871715A1 EP 06754781 A EP06754781 A EP 06754781A EP 06754781 A EP06754781 A EP 06754781A EP 1871715 A1 EP1871715 A1 EP 1871715A1
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EP
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sludge
stage
decontamination
container
continuously
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Martin Fuchs
Leonhard Fuchs
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Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for aerobic-thermophilic stabilization and decontamination of thickened sludge in several stages.
  • DE-PS 28 52 544 discloses a method for stabilizing and extensive sanitation obtained from sewage treatment plants sewage sludge in the temperature range above 40 0 C, in which the sewage sludge introduced into an array of one or more thermally insulated containers, circulated by regulated supply of air while exothermic was dismantled.
  • the method was characterized in that the atmospheric oxygen supply should be controlled to maintain a substantially constant sludge temperature. This method was unsuitable because the degradation of cold sludge can be accelerated by increasing the oxygen supply air only conditionally. Throttling the supply of air oxygen at high temperatures in the sludge leads to unsatisfactory stabilization.
  • DE-AS-28 52 545 discloses a method for stabilizing and extensive sanitation of sewage treatment plants resulting sewage sludge in the temperature range above 40 0 C, in which the sewage sludge introduced into an array of one or more thermally insulated containers, circulated by controlled air oxygen supply and was degraded exothermic.
  • the method should be characterized in that the filling volume of the container assembly would be varied with varying sludge buildup or swaying sludge composition. This should ensure that the mean residence time of the sewage sludge in the containers is approximately constant, regardless of the amount produced. Again, this process has not overcome the difficulties associated with the high impact levels of the first stage batch feed of multi-stage aerobic-thermophilic stabilization and sewage sludge disinfestation plants.
  • the invention therefore has the object to develop a method and an apparatus for stabilizing and decontaminating sludge, which overcome the disadvantages of the prior art.
  • the object is achieved by a method for the stabilization and decontamination of sludge, wherein
  • raw sludge is introduced with a dry matter content of 3 to 7 wt .-% continuously or quasi-continuously in a first stage and there under aerobic-thermophilic conditions an average of three to ten days remains to obtain partially stabilized sludge
  • the partially stabilized sludge is introduced into a second stage, in which a decontamination of the partially stabilized sludge takes place at temperatures of at least 50 0 C, wherein before removal takes place no introduction until the partially stabilized sludge is desiccated.
  • the addition of the raw sludge takes place continuously or quasi-continuously, so that the composition does not change or only slightly changes in the first stage.
  • the adverse strong fluctuations of parameters such as temperature, oxygen demand or pH are avoided and in particular reduced odor emissions.
  • a continuous or quasi-continuous mode of operation is not possible because a minimum dwell time must be ensured for the decontamination.
  • the necessary time (minimum residence time) for the decontamination of the sludge depends on the temperature in the second stage. According to the second working report of the ATV / VKS working group "Disinfestation of Sewage Sludge", in “Correspondence Wastewater", Volume 35, Issue 1/1988, pages 71 to 74, a minimum exposure time of 23 hours is required at temperatures of 50 ° C. , at a temperature of 55 ° C a minimum exposure time of 10 hours and at 60 0 C a minimum exposure time of four hours. These minimum exposure times as a function of the temperatures must be observed as the lower limit.
  • a sludge is considered to be stabilized if it can be stored for a long time without problems and applied to agricultural land. This is typically achieved when the organic content is reduced by about 30 to 50, preferably more than 40%.
  • the organic content is determined by the loss on ignition of a dried sample according to DIN 38409.
  • temperatures in the first container fluctuate around the upper mesophilic region
  • temperatures in the thermophilic range ie of at least 42 ° C are reached.
  • the temperatures are in this stage at least 45 ° C, even more preferably at least 48 ° C and most preferably above 50 0 C.
  • the sludge is actually fed continuously to the first stage.
  • the supply can also be carried out with short interruptions.
  • raw sludge is fed at least once an hour.
  • the sludge should be fed more frequently than every 20 hours, more preferably at least every 12 hours and even more preferably at least every 6 hours.
  • the time intervals depend on the amount of raw sludge and the necessary residence times in the first stage to achieve the intended partial stabilization. For example, if the average residence time in the first stage is five days and the feed is at intervals of six hours, only one-twenty, i.e. one hour, of feed is required. 5% of the total amount supplied, which avoids disturbing fluctuations in the composition in the first stage largely.
  • the stages are stirred to achieve mixing of freshly charged material with material that has been in residence for a longer time.
  • an oxygen-containing gas is typically added at least in the first stage.
  • the ventilation intensity, the ventilation time and / or the oxygen content of the gas supplied regulated are the introduced raw sludge quantity, the redox potential or the oxygen content in the sludge as well as the oxygen content or the CO 2 content of the exhaust air.
  • the residence time in the first stage is three to ten days, more preferably four to seven days.
  • residence times are typically between one and three days.
  • the temperature in the second stage for disinfestation in the range of 50 to 65 ° C, preferably 55 to 60 0 C. This can be regulated by adding or removing heat.
  • the extracted heat can be used, for example, for heating nearby buildings.
  • the process is carried out in several thermally insulated, preferably stirred containers with the supply of oxygen-containing gas, is safe and uniform, stabilizes well and desiccated flawlessly, avoids odors and is comparable in terms of cost with previous methods.
  • Container in the sense of this application is any suitable envelope, e.g. also a basin. Such containers are also referred to as reactors.
  • the invention also provides an apparatus for the aerobic-thermophilic stabilization and decontamination of sludge.
  • the device according to the invention has a first-stage crude sludge container for the continuous and / or quasi-continuous intake of raw sludge. Furthermore, the device has a second stage forming Entschluchungs capableer for disinfecting the partially stabilized in the first stage sewage sludge. Between the two containers is a conveyor, which in particular has pumps and valves for batchwise conveying sewage sludge from the raw sludge container provided in the Entseuchungs subjectiveer.
  • the device according to the invention is particularly suitable for carrying out the method described above.
  • a preferred embodiment of the device according to the invention has an intermediate container between the raw sludge container and the decontamination container.
  • the intermediate container is connected both to the raw sludge container and to the decontamination container.
  • the conveying device is divided into two, so that a first conveying device between the raw sludge container and the intermediate container for (quasi) continuously conveying sewage sludge into the intermediate container and a second conveying device between the intermediate container and the decontamination container for the batch conveying of sewage sludge. schlmm is provided.
  • the provision of at least one intermediate container has the advantage that the amount in the raw sludge container is exposed to only slight fluctuations.
  • At least two decontamination containers are provided in addition to the crude sludge container forming the first stage.
  • the Entseuchungs livinger are in turn connected to the crude sludge tank.
  • a conveyor is provided in the connection, in particular a pipeline system in turn a conveyor is provided.
  • a closing device is provided per Entschluchungs knowner. This makes it possible to use a decontamination container. close and open the other one. Sewage sludge is then fed continuously or quasi-continuously from the raw sludge tank into the opened decontamination tank. Once a decontamination container is completely filled, it is closed and sewage sludge from the raw sludge tank continuously or quasi-kontinulierlich promoted in the second or another Entschluchungs employer.
  • the container sizes should be selected so that they are tailored to the desired procedure. For example, two first containers could exist, from which then e.g. is transferred to an intermediate container, from which the sludge is then transferred to a decontamination container.
  • Figure 1 is a schematic view of a first preferred embodiment of the device according to the invention.
  • Figure 2 is a schematic view of a second preferred embodiment of the device according to the invention.
  • Figure 3 is a schematic view of a third preferred embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a particularly simple type of embodiment.
  • raw sludge tank 1 is fed with stage 1 continuously or quasi-continuously.
  • the raw sludge container 1 fills between a minimum and a maximum.
  • Oxygen-containing gas is introduced via the ventilation device 12 and excess gas is removed via a ventilation device 13.
  • in stage 1 by means of stirring direction 11 are mixed.
  • Supply or removal of heat is achieved via the heat exchanger 10.
  • stage 1 the resulting partially stabilized sludge is transferred to a degreaser tank 2 with stage 2, in which a heat exchanger 10, a stirring device 11, a ventilation device 12 and a ventilation device 13 can also be provided. Due to the removal made from the stage 1 by means of a conveyor 15, the raw sludge level in the raw sludge tank 1 drops again to the minimum value. In stage 2, disinfection then takes place during the minimum residence time. Subsequently, a portion of the material from stage 2 is removed and sent for further processing.
  • stage 1 raw sludge is fed continuously or quasi-continuously in order to achieve partial stabilization.
  • stage 2 can be provided a heat exchanger 10, a stirring device 11, a ventilation device 12 and a venting device 13.
  • a heat exchanger 10 a stirring device 11, a ventilation device 12 and a venting device 13.
  • Continuously or quasi-continuously in the context of the feed is a removal of partially stabilized sludge with a first conveyor 16 and transfer into the buffer Z.
  • Buffer Z may also have a heat exchanger 10, a stirring device 11, a ventilation device 12 and a venting device 13.
  • a transfer to the decontamination container 2 with stage 2 is then carried out in batches by a second delivery device 17, which works as described above for FIG.
  • the mean residence time in the buffer Z is preferably 0.5 to 1.5 days.
  • the conveyor 16 may be a valve, so that the gravity is used to promote.
  • a pump may be provided, preferably in accordance with the second conveyor 17 of the pump in each case a valve upstream and downstream.
  • stage 1 is fed continuously or quasi-continuously as described above.
  • stages 2 and 2 ' are used alternately as a buffer and Entschluchungs livinger.
  • the loading of this container is also carried out continuously or quasi-continuously.
  • Entschluchungs intender 2 is closed via the closing device 19 and no longer filled and the continuously removed stabilized sludge from stage 1 in the Entseuchungsbe- container 2 ' transferred.
  • the closing device 20 is opened. This may also have a heat exchanger 10, a stirring device 11, a ventilation device 12 and a venting device 13.
  • Disinfection takes place in the decontamination tank 2, ie no additional charge takes place during the minimum residence time. Subsequently, the dehumidified sludge is wholly or partially removed from Entsuchungs matterser 2. During this time, the decontamination container 2 ' fills continuously or quasi-continuously. After removal of the desiccated sludge from Entseuchungs matterser 2, the sludge removed from step 1 is again transferred to the Entseuchungs matterer 2 and made in the Entseuchungs employer 2 ' the Entseuchung.
  • a stirring device 11 and a ventilation device 12 a device may be present in each case, which combine the functions of stirring and aerating or stirring, venting and foam in itself.
  • the heat exchangers present in the various stages serve to raise or lower temperatures in individual stages in order to obtain the desired process values.
  • the average residence time in the entire plant is between five and twelve days, for common municipal sewage sludge in the range of seven to nine days.
  • Thickened sewage sludge as obtained from the mechanical and / or biological purification of domestic and / or industrial wastewaters, is used as input material for the process according to the invention, whereby a solids content (TS) of 3 to 7, preferably 4 to 6, is obtained by static or mechanical thickening % is achieved.
  • TS solids content
  • Such thickened sewage sludges generally have sufficient organic matter for exothermic aerobic-thermophilic degradation in Stage 1.
  • thermophilic temperatures Their theological properties are such that they are still easy to handle.
  • a solids content of about 4 to 5% by weight of the raw sludge is recommended. Then, within the given residence time of preferably four to eight days in the first stage, enough heat is released to autothermally reach the desired thermophilic temperatures.
  • the supply of oxygen can be regulated by the aeration intensity, the aeration time and / or the oxygen content of the supplied gas.
  • the control is optionally carried out according to the load of aerobromophil degradable organic solids, the redox potential or the oxygen content in the sludge and the oxygen content or CO 2 content in the exhaust air.
  • Suitable containers are any of the stirrable and gassable reactors customary in wastewater or sludge technology, which may preferably also be equipped with foam limiting devices.
  • the process according to the invention can be used not only for the aerobic-thermophilic stabilization and decontamination of sewage sludge, but also for manure and other organic concentrates, such as, for example, sludge. Waste from the
  • the exhaust air produced during the process can also be detected and treated physically, chemically or biologically.
  • the aerobic-thermophil stabilized and disinfected sewage sludge is preferably utilized agriculturally in liquid form. Of course, however, a grounding or drainage is possible.

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Abstract

Verfahren zur aerob-thermophilen Stabilisierung und Entseuchung von Schlamm, wobei a) Rohschlamm mit einem Trockensubstanzanteil von 3 bis 7 Gew.-% konti- nuierlich oder quasi-kontinuierlich in eine erste Stufe eingebracht wird und dort unter aerob-thermophilen Bedingungen im Mittel drei bis zehn Tage verbleibt, um teilstabilisierten Schlamm zu erhalten b) der teilstabilisierte Schlamm in eine zweite Stufe eingebracht wird, in der eine Entseuchung des teilstabilisierten Schlamms bei Temperaturen von mindestens 500C erfolgt, wobei vor einer Entnahme solange keine Einbrin¬ gung erfolgt, bis der teilstabilisierte Schlamm entseucht ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur aβrob~thβrιnophϊlβn Stabilisierung und Entseuchung von Schlamm
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zu aerob-thermophilen Stabilisierung und Entseuchung von eingedicktem Schlamm in mehreren Stufen.
Ein gattungsmäßiges Verfahren ist beschrieben beispielsweise in "Korrespondenz Abwasser", 29. Jahrgang, Heft 4/1982, Seiten 203 bis 207. Bei diesem Verfahren wird der anfallende Rohschlamm nach statischer Eindickung in zwei hintereinander geschalteten, wärmegedämmten Reaktoren bei gleichzeitig intensiver Durchmischung belüftet. Im Reaktor I schwankt die Temperatur überwiegend um den oberen mesophilen Bereich (300C < t < 42°C) herum, während im Reaktor II ständig thermophile Temperaturen (> 42°C) eingehalten werden. Bei ausreichend langen Verweilzeiten jeder Charge in Reaktor II und Einhalten von Temperaturen über 500C findet dort die Entseuchung statt. Bei dieser Anlage wird einmal täglich eine Charge stabilisierter und entseuchter Schlamm aus Reaktor II entnommen, anschließend eine entsprechende Charge aus Reaktor I in Reaktor II umgefüllt und zuletzt Reaktor I mit Rohschlamm befüllt. Diese Betriebesweise ist erforderlich, um die Entseuchung in Reaktor II zu sichern, und bis heute gängige Praxis.
Nachteilig sind dabei die starken Schwankungen von Temperatur, Sauerstoffbedarf und gegebenenfalls pH-Wert in Reaktor I sowie die zeitweilig auftretenden Geruchsemissionen, da beim Beschicken üblicherweise schlagartig 30 bis 50% des Reaktorinhaltes durch Rohschlamm ersetzt werden. Bei größeren Anlagen mit drei Reaktoren können sich diese Probleme nochmals verschlim- mern.
Die DE-PS-28 52 544 offenbart ein Verfahren zum Stabilisieren und weitgehenden Hygienisieren von aus Abwasserreinigungsanlagen anfallendem Klärschlamm im Temperaturbereich oberhalb von 400C, bei dem der Klärschlamm in eine Anordnung aus einem oder mehreren wärmeisolierten Behältern einge- bracht, durch geregelte Luftsauerstoffzufuhr umgewälzt und dabei exotherm abgebaut wurde. Das Verfahren war dadurch gekennzeichnet, dass die Luftsauerstoffzufuhr zur Aufrechterhaltung einer im wesentlichen konstanten Schlammtemperatur geregelt werden sollte. Dieses Verfahren war untauglich, da der Abbau von kaltem Schlamm durch Steigerung der Luftsauerstoffzufuhr nur bedingt beschleunigt werden kann. Eine Drosselung der Luftsauerstoffzufuhr bei hohen Temperaturen im Schlamm führt zu einer unbefriedigenden Stabilisierung.
Die DE-AS-28 52 545 offenbart ein Verfahren zum Stabilisieren und weitgehenden Hygienisieren von aus Abwasserreinigungsanlagen anfallendem Klär- schlämm im Temperaturbereich oberhalb von 400C, bei dem der Klärschlamm in eine Anordnung aus einem oder mehreren wärmeisolierten Behältern eingebracht, durch geregelte Luftsauerstoffzufuhr umgewälzt und dabei exotherm abgebaut wurde. Das Verfahren sollte dadurch gekennzeichnet sein, dass das Füllvolumen der Behälteranordnung bei schwankendem Schlammanfall bzw. schwankender Schlammzusammensetzung variiert würde. Damit sollte erreicht werden, dass die mittlere Verweilzeit des Klärschlamms in den Behältern unabhängig von der anfallenden Menge etwa konstant ist. Auch dieses Verfahren konnte die Schwierigkeiten nicht beseitigen, die sich aufgrund der hohen Stoßbelastungen bei der diskontinuierlichen Beschickung der ersten Stufe von mehrstufigen Anlagen zur aerob-thermophilen Stabilisierung und Entseuchung von Klärschlamm ergeben.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Stabilisierung und Entseuchung von Schlamm zu entwickeln, die die Nachteile des Standes der Technik überwinden.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Stabilisierung und Entseuchung von Schlamm, wobei
a) Rohschlamm mit einem Trockensubstanzanteil von 3 bis 7 Gew.-% kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich in eine erste Stufe eingebracht wird und dort unter aerob-thermophilen Bedingungen im Mittel drei bis zehn Tage verbleibt, um teilstabilisierten Schlamm zu erhalten b) der teilstabilisierte Schlamm in eine zweite Stufe eingebracht wird, in der eine Entseuchung des teilstabilisierten Schlamms bei Temperaturen von mindestens 500C erfolgt, wobei vor einer Entnahme solange keine Einbringung erfolgt, bis der teilstabilisierte Schlamm entseucht ist.
Im Gegensatz zum Stand der Technik erfolgt die Zugabe des Rohschlammes kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich, so dass sich die Zusammensetzung in der ersten Stufe nicht oder nur geringfügig ändert. Hierdurch werden die nachteiligen starken Schwankungen von Parametern wie Temperatur, Sauerstoffbedarf oder pH-Wert vermieden und insbesondere Geruchsemissionen vermindert.
In der Entseuchungsstufe ist eine kontinuierliche oder quasi-kontinuierliche Arbeitsweise nicht möglich, da für die Entseuchung eine Mindestverweilzeit gewährleistet sein muss. Die notwendige Zeit (Mindestverweilzeit) für die Entseuchung des Schlamms ist abhängig von der Temperatur in der zweiten Stu- fe. Gemäß dem zweiten Arbeitsbericht der ATV/VKS Arbeitsgruppe "Entseuchung von Klärschlamm", in "Korrespondenz Abwasser", 35. Jahrgang, Heft 1/1988, Seiten 71 bis 74, ist bei Temperaturen von 500C eine Mindesteinwirk- zeit von 23 Stunden erforderlich, bei einer Temperatur von 55°C eine Mindest- einwirkzeit von 10 Stunden und bei 600C eine Mindesteinwirkzeit von vier Stunden. Diese Mindesteinwirkzeiten in Abhängigkeit von den Temperaturen sind als Untergrenze einzuhalten. Gemäß einem Arbeitspapier der Europäischen Union zum Thema "Schlämme" (dritter Entwurf) vom 27. April 2000 wird für die Entseuchung eine Mindesteinwirkzeit von 20 Stunden bei einer Temperatur von mindestens 55°C gefordert. Diese Daten stimmen auch mit den von der amerikanischen Environmental Protection Agency geforderten Werten überein. Entsprechende Mindesteinwirkzeiten für die Entseuchung sind bevorzugt. Bei einer kontinuierlichen Beschickung wäre eine Entseuchung nicht möglich. Der jeweils neu eingetragene, nicht entseuchte Schlamm würde den Schlamm wieder kontaminieren. In der ersten Stufe kommt es zumindest zu einer Teilstabilisierung des Schlamms. Die Stabilisierung und Entseuchung werden dann in der zweiten Stufe, ebenfalls im thermophilen Bereich, abgeschlossen.
Ein Schlamm gilt als stabilisiert, wenn er längere Zeit ohne Probleme gelagert und auf landwirtschaftliche Flächen ausgebracht werden kann. Dies ist typischerweise erreicht, wenn der organische Anteil um etwa 30 bis 50, bevorzugt mehr als 40% reduziert wird. Der organische Anteil wird über den Glühverlust einer getrockneten Probe gemäß DIN 38409 bestimmt.
Während im Stand der Technik üblicherweise die Temperaturen im ersten Behälter um den oberen mesophilen Bereich herum schwanken, werden erfindungsgemäß in der ersten Stufe Temperaturen im thermophilen Bereich, d.h. von mindestens 42°C erreicht. Bevorzugt liegen die Temperaturen in dieser Stufe bei mindestens 45°C, noch mehr bevorzugt bei mindestens 48°C und am meisten bevorzugt über 500C.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Schlamm tatsächlich kontinuierlich der ersten Stufe zugeführt. Die Zufuhr kann jedoch auch mit kurzen Unterbrechungen durchgeführt werden. Bevorzugt wird mindestens einmal stündlich Rohschlamm zugeführt. Zumindest sollte der Schlamm häufiger als alle 20 Stunden, mehr bevorzugt mindestens alle 12 Stunden und noch mehr bevorzugt mindestens alle 6 Stunden zugeführt werden. Die Zeitintervalle richten sich nach dem Anfall an Rohschlamm und den notwendigen Verweilzeiten in der ersten Stufe, um die beabsichtigte Teilstabilisierung zu erreichen. Beträgt beispielsweise die mittlere Verweilzeit in der ersten Stufe fünf Tage und findet eine Beschickung im Abstand von 6 Stunden statt, muss je- weils nur ein 20tel, d.h. 5% der Gesamtmenge zugeführt werden, was störende Schwankungen in der Zusammensetzung in der ersten Stufe weitgehend vermeidet.
Neben regelmäßigen Beschickungen ist es auch denkbar, diese an Arbeitszeiten zu koppeln, beispielsweise während der Arbeitszeit von 07.00 bis 20.00 Uhr die Anlage stündlich oder zweistündlich zu beschicken und keine Beschickungen zwischen 20.00 und 07.00 Uhr vorzunehmen.
Bevorzugt werden die Stufen gerührt, um eine Vermischung von frisch eingetragenem Material mit Material, das schon länger verweilt, zu erreichen. Min- destens in die erste Stufe wird darüber hinaus typischerweise ein sauerstoffhaltiges Gas eingetragen. Dabei wird - wie in den Anlagen des Standes der Technik - die Belüftungsintensität, die Belüftungszeit und/oder der Sauerstoffgehalt des zugeführten Gases geregelt. Typische Mess- und Regelgrößen für den Sauerstoffeintrag sind die eingebrachte Rohschlammmenge, das Redox- Potential oder der Sauerstoffgehalt im Schlamm sowie der Sauerstoffgehalt oder der CO2-Gehalt der Abluft.
Typischweise beträgt die Verweildauer in der ersten Stufe drei bis zehn Tage, mehr bevorzugt vier bis sieben Tage. In der zweiten Stufe liegen die Verweilzeiten typischerweise zwischen ein und drei Tagen.
Es ist erforderlich, dass die Temperatur in der zweiten Stufe zur Entseuchung im Bereich von 50 bis 65°C, bevorzugt 55 bis 600C liegt. Dies kann durch Zufuhr oder Entzug von Wärme geregelt werden. Die entzogene Wärme kann beispielsweise zum Heizen nahegelegener Gebäude verwendet werden.
Das Verfahren wird in mehreren wärmeisolierten, vorzugsweise gerührten Behältern unter Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas durchgeführt, ist sicher und gleichmäßig, stabilisiert gut und entseucht einwandfrei, vermeidet Geruchsbelästigungen und ist kostenmäßig mit bisherigen Verfahren vergleichbar.
Behälter im Sinne dieser Anmeldung ist jede geeignete Umhüllung, z.B. auch ein Becken. Solche Behälter werden auch als Reaktoren bezeichnet.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur aerob-thermophilen Stabilisierung und Entseuchung von Schlamm. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen eine erste Stufe bildenden Rohschlammbehälter zur kontinuierlichen und/oder quasi-kontinuierlichen Aufnahme von Rohschlamm auf. Ferner weist die Vorrichtung einen eine zweite Stufe bildenden Entseuchungsbehälter zur Entseuchung des in der ersten Stufe teilstabilisierten Klärschlamms auf. Zwischen den beiden Behältern ist eine Fördereinrichtung, die insbesondere Pumpen und Ventile aufweist zum chargenweise Fördern von Klärschlamm aus dem Rohschlammbehälter in den Entseuchungsbehälter vorgesehen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens geeignet.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist zwischen dem Rohschlammbehälter und dem Entseuchungsbehälter einen Zwischenbehälter auf. Der Zwischenbehälter ist sowohl mit dem Rohschlammbehälter als auch mit dem Entseuchungsbehälter verbunden. Die Förderein- richtung ist in dieser bevorzugten Ausführungsform zweigeteilt, so dass eine erste Fördereinrichtung zwischen dem Rohschlammbehälter und dem Zwischenbehälter zum (quasi-) kontinuierlichen Fördern von Klärschlamm in den Zwischenbehälter und eine zweite Fördereinrichtung zwischen dem Zwischenbehälter und dem Entseuchungsbehälter zum chargenweise Fördern von Klär- schlämm vorgesehen ist.
Das Vorsehen mindestens eines Zwischenbehälters weist den Vorteil auf, dass die Menge im Rohschlammbehälter nur geringen Schwankungen ausgesetzt ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zusätzlich zu dem die erste Stufe bildenden Rohschlammbehälter mindestens zwei Entseuchungsbehälter vorgesehen. Die Entseuchungsbehälter sind wiederum mit dem Rohschlammbehälter verbunden. In der Verbindung, insbesondere einem Rohrleitungssystem ist wiederum eine Fördereinrichtung vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform ist je Entseuchungsbehälter eine Verschließeinrichtung vorgesehen. Hierdurch ist es möglich, einen Entseuchungsbehälter zu ver- schließen und den anderen zu öffnen. In den geöffneten Entseuchungsbehälter wird sodann aus dem Rohschlammbehälter Klärschlamm kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich zugeführt. Sobald ein Entseuchungsbehälter vollständig gefüllt ist, wird dieser verschlossen und Klärschlamm aus dem Rohschlamm- behälter kontinuierlich oder quasi-kontinulierlich in den zweiten oder einen weiteren Entseuchungsbehälter gefördert.
Es ist auch möglich, dass in einer oder mehreren der Stufen mehrere Behälter eingesetzt werden und in anderen Stufen weniger Behälter. Dabei sind die Behältergrößen so zu wählen, dass sie auf die gewünschte Verfahrensweise abgestimmt sind. Beispielsweise könnten zwei erste Behälter existieren, aus denen dann z.B. in einen Zwischenbehälter überführt wird, aus dem der Schlamm dann in einen Entseuchungsbehälter überführt wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
Figur 1 eine schematische Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Figur 2 eine schematische Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Figur 3 eine schematische Ansicht einer dritten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Figur 1 zeigt eine besonders einfache Art der Ausführung. Hierbei wird Rohschlammbehälter 1 mit Stufe 1 kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich beschickt. Dadurch füllt sich der Rohschlammbehälter 1 zwischen einem Mini- mum und einem Maximum. Über die Belüftungsvorrichtung 12 wird sauerstoffhaltiges Gas eingetragen und über eine Entlüftungsvorrichtung 13 überschüssiges Gas entfernt. Dabei kann in der Stufe 1 auch mittels Rührvor- richtung 11 durchmischt werden. Zufuhr oder Entzug von Wärme wird über den Wärmetauscher 10 erreicht.
Aus der Stufe 1 wird der erhaltene teilstabilisierte Schlamm in einen Entseuchungsbehälter 2 mit der Stufe 2 überführt, in der ebenfalls ein Wärmetau- scher 10, eine Rührvorrichtung 11, eine Belüftungsvorrichtung 12 und eine Entlüftungsvorrichtung 13 vorgesehen sein können. Durch die vorgenommene Entnahme aus der Stufe 1 mittels einer Fördereinrichtung 15 sinkt der Rohschlammspiegel in Rohschlammbehälter 1 wieder auf den Minimumwert. In der Stufe 2 erfolgt dann die Entseuchung während der Mindestverweilzeit. Anschließend wird ein Teil des Materials aus Stufe 2 entnommen und der weiteren Verarbeitung zugeführt.
Bei größeren Anlagen ist es sinnvoll, einen Zwischenbehälter bzw. Zwischenspeicher Z vorzusehen wie in Figur 2 dargestellt. In der Stufe 1 wird kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich Rohschlamm zugeführt um eine Teilstabilisie- rung zu erreichen. In dieser Stufe können vorgesehen sein ein Wärmetauscher 10, eine Rührvorrichtung 11, eine Belüftungsvorrichtung 12 und eine Entlüftungsvorrichtung 13. Kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich im Rahmen der Beschickung erfolgt eine Entnahme von teilstabilisiertem Schlamm mit einer ersten Fördereinrichtung 16 und Überführung in den Zwischenspeicher Z. Durch die kontinuierliche oder quasi-kontinuierliche Entnahme aus Stufe 1 füllt sich Zwischenspeicher Z allmählich. Zwischenspeicher Z kann ebenfalls einen Wärmetauscher 10, eine Rührvorrichtung 11, eine Belüftungsvorrichtung 12 und eine Entlüftungsvorrichtung 13 aufweisen.
Aus dem Zwischenspeicher Z wird dann chargenweise durch eine zweite För- dereinrichtung 17 eine Überführung in den Entseuchungsbehälter 2 mit der Stufe 2 vorgenommen, die, wie oben für Figur 1 beschrieben, funktioniert.
Vorteilhaft ist, dass die Beschickung der Stufe 1 kontinuierlich ohne wesentliche Änderung der Füllhöhe erfolgen kann. Die mittlere Verweilzeit in dem Zwischenspeicher Z beträgt bevorzugt 0,5 bis 1,5 Tage. Bei der Fördereinrichtung 16 kann es sich um ein Ventil handeln, so dass zur Förderung die Schwerkraft genutzt wird. Zusätzlich zu dem Ventil kann eine Pumpe vorgesehen sein, wobei vorzugsweise entsprechend in der zweiten Fördereinrichtung 17 der Pumpe jeweils ein Ventil vor- und nachgeschaltet ist.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist in Figur 3 dargestellt. Auch hier wird Stufe 1 wie oben beschrieben kontinuierlich oder quasikontinuierlich, beschickt. Vorgesehen sein können ein Wärmetauscher 10, eine Rührvorrichtung 11, eine Belüftungsvorrichtung 12 und eine Entlüftungsvorrichtung 13. Hieran schließen sich zwei Stufen 2 und 2 ' an, die abwechselnd als Zwischenspeicher und Entseuchungsbehälter eingesetzt werden. Zunächst wird der stabilisierte Schlamm aus Stufe 1 mit einer Fördereinrichtung 18, der gegebenenfalls ein nicht dargestelltes Ventil vorgeschaltet sein kann, in den Entseuchungsbehälter 2 überführt, der gegebenenfalls einen Wärmetauscher 10, eine Rührvorrichtung 11, eine Belüftungsvorrichtung 12 und eine Entlüf- tungsvorrichtung 13 aufweisen kann. Die Beschickung dieses Behälters erfolgt ebenfalls kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich. Nach dem dieser Behälter eine maximale Füllhöhe erreicht hat, wird Entseuchungsbehälter 2 über die Verschließeinrichtung 19 geschlossen und nicht weiter gefüllt und der kontinuierlich entnommene stabilisierte Schlamm aus Stufe 1 in den Entseuchungsbe- hälter 2 ' überführt. Hierzu wird die Verschließeinrichtung 20 geöffnet. Dieser kann ebenfalls einen Wärmetauscher 10, eine Rührvorrichtung 11, eine Belüftungsvorrichtung 12 und eine Entlüftungsvorrichtung 13 aufweisen.
Im Entseuchungsbehälter 2 findet nun die Entseuchung statt, d.h. während der Mindestverweilzeit findet keine weitere Beschickung statt. Anschließend wird der entseuchte Schlamm ganz oder teilweise aus Entseuchungsbehälter 2 entnommen. In dieser Zeit füllt sich kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich der Entseuchungsbehälter 2 ' . Nach der Entnahme des entseuchten Schlamms aus Entseuchungsbehälter 2 wird der aus Stufe 1 entnommene Schlamm wieder in den Entseuchungsbehälter 2 überführt und im Entseuchungsbehälter 2 ' die Entseuchung vorgenommen. Statt einer Rührvorrichtung 11 und einer Belüftungsvorrichtung 12 kann auch jeweils eine Vorrichtung vorhanden sein, die die Funktionen Rühren und Belüften oder Rühren, Belüften und Schaum begrenzen in sich vereinigt.
Die in den verschiedenen Stufen vorhandenen Wärmetauscher dienen dazu, in einzelnen Stufen Temperaturen zu erhöhen oder abzusenken, um die gewünschten Prozesswerte zu erhalten.
Je nach Art und Gehalt des Schlamms an aerob-thermophil abbaubaren organischen Stoffen beträgt die mittlere Verweilzeit in der gesamten Anlage zwischen fünf und zwölf Tage, für übliche kommunale Klärschlämme im Bereich von sieben bis neun Tagen.
Als Eingangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere eingedickter Klärschlamm verwendet, wie er aus der mechanischen und/oder biologischen Reinigung häuslicher und/oder industrieller Abwässer anfällt, wobei durch statische oder maschinelle Eindickung ein Feststoffgehalt (TS) von 3 bis 7, vorzugsweise 4 bis 6% erzielt wird. Derartig eingedickte Klärschlämme haben im allgemeinen genügend organische Stoffe für den exothermen aerob- thermophilen Abbau in der Stufe 1.
Ihre Theologischen Eigenschaften sind so, dass sie noch leicht handhabbar sind. Insbesondere wenn auf eine Vorwärmung des eingedickten Rohschlam- mes oder eine Heizung der Stufe A verzichtet werden soll, empfiehlt sich ein Feststoff geha It des Rohschlammes von etwa 4 bis 5% TS. Dann wird innerhalb der vorgegebenen Verweilzeit von vorzugsweise vier bis acht Tagen in der ersten Stufe genügend Wärme frei, um die gewünschten thermophilen Temperaturen autotherm zu erreichen.
Die Zufuhr von Sauerstoff kann geregelt werden durch die Belüftungsintensität, die Belüftungszeit und/oder den Sauerstoffgehalt des zugeführten Gases. Die Regelung erfolgt gegebenenfalls entsprechend der Fracht an aerob- thermophil abbaubaren organischen Feststoffen, dem Redox-Potential oder dem Sauerstoffgehalt im Schlamm sowie dem Sauerstoffgehalt oder CO2- Gehalt in der Abluft.
Als Behälter kommen alle in der Abwasser- bzw. Schlammtechnik üblichen rührbaren und begasbaren Reaktoren in Frage, die vorzugsweise auch noch mit Einrichtungen zur Schaumbegrenzung ausgerüstet sein können. Die Wärmezufuhr und Wärmeabfuhr erfolgt durch übliche Wärmeaustauscher. Ungewünschte Wärmeverluste werden durch ausreichende Isolierung der Behälter vermieden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann nicht nur zur aerob-thermophilen Sta- bilisierung und Entseuchung von Klärschlamm eingesetzt werden, sondern auch für Gülle und andere organische Konzentrate wie z.B. Abfälle aus der
Hefeproduktion und mechanisch aufbereitete Speisereste. Es hat sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren zuverlässig und gut stabilisiert und sicher entseucht, ohne dabei Geruchsbelästigen zu bewirken. Eine biologische Nachbehandlung im mesophilen Temperaturbereich, d.h. bei etwa 20 bis 400C, ist möglich.
Auch die beim Verfahren entstehende Abluft kann erfasst und physikalisch, chemisch oder biologisch behandelt werden.
Der aerob-thermophil stabilisierte und entseuchte Klärschlamm wird bevorzugt in flüssiger Form landwirtschaftlich verwertet. Selbstverständlich ist aber auch eine Vererdung oder Entwässerung möglich.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur aerob-thermophilen Stabilisierung und Entseuchung von Schlamm, wobei
a) Rohschlamm mit einem Trockensubstanzanteil von 3 bis 7 Gew.-% kon- tinuierlich oder quasi-kontinuierlich in eine erste Stufe eingebracht wird und dort unter aerob-thermophilen Bedingungen im Mittel drei bis zehn Tage verbleibt, um teilstabilisierten Schlamm zu erhalten
b) der teilstabilisierte Schlamm in eine zweite Stufe eingebracht wird, in der eine Entseuchung des teilstabilisierten Schlamms bei Temperaturen von mindestens 500C erfolgt, wobei vor einer Entnahme solange keine
Einbringung erfolgt, bis der teilstabilisierte Schlamm entseucht ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der teilstabilisierte Schlamm aus der ersten Stufe kontinuierlich oder quasikontinuierlich in einen Zwischenspeicher überführt wird und von dort char- genweise in die zweite Stufe gebracht wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Verweilzeit in der zweiten Stufe mindestens zwei Tage beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlamm in der ersten und/oder der zweiten Stufe gerührt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen zwei Beschickungen der ersten Stufe nicht länger als 12 Stunden ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen zwei Beschickungen der ersten Stufe nicht länger als 6 Stunden ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens vier Stunden keine Einbringung erfolgt.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffeintrag in der ersten oder der zweiten Stufe in Abhängigkeit von Parametern geregelt wird, die ausgewählt sind aus der
Gruppe
eingebrachte Rohschlammmenge, Redox-Potential im Schlamm, Sauerstoffgehalt im Schlamm, - Sauerstoffgehalt in der Abluft und
- CO2-Gehalt der Abluft.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in der zweiten Stufe im Bereich von 50 bis 65°C liegt und durch Zufuhr oder Entzug von Wärme geregelt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der aerob stabilisierte und entseuchte Schlamm anschließend physikalisch, chemisch oder biologisch weiterbehandelt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren entstehende Abluft erfasst und physikalisch, che- misch oder biologisch behandelt wird.
12. Vorrichtung zur aerob-thermophilen Stabilisierung und Entseuchung von Schlamm, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit
- einem eine erste Stufe bildenden Rohschlammbehälter (1) zur kontinu- ierlichen oder quasi-kontinuierlichen Aufnahme von Rohschlamm,
- einem eine zweite Stufe bildenden Entseuchungsbehälter (2) zur Entseuchung des teilstabilisierten Schlammes und - einer zwischen dem Rohschlammbehälter (1) und dem Entseuchungsbehälter (2) angeordnete Fördereinrichtung (15) zum chargenweise Fördern von Schlamm in den Entseuchungsbehälter (2).
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen zwischen dem Rohschlammbehälter (1) und dem Entseuchungsbehälter (2) angeordneten, mit beiden Behältern (1,2) verbundenen Zwischenbehälter (Z), einer ersten Fördereinrichtung (16) zum kontinuierlichen oder quasikontinuierlichen Fördern von teilstabilisiertem Schlamm aus dem Rohschlammbehälter (1) in den Zwischenbehälter (Z) und einer zweiten För- dereinrichtung (17) zum Fördern von Schlamm aus dem Zwischenbehälter
(Z) in den Entseuchungsbehälter (2).
14. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, gekennzeichnet durch mindestens zwei Entseuchungsbehälter (2,2 '), die mit dem Rohschlammbehälter (1) verbunden sind, wobei je Entseuchungsbehälter (2,2 ') eine Verschließeinrich- tung (19,20) vorgesehen ist, so dass mindestens einer der Entseuchungsbehälter (2,2 ') verschließbar ist, während mindestens ein anderer Entseuchungsbehälter (2,2 ') zum kontinuierlichen oder quasikontinuierlichen Befüllen geöffnet ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohschlammbehälter (1), der Entseuchungsbehälter (2,2 ') und/oder der Zwischenbehälter (Z) eine Rührvorrichtung (11) und/oder eine Belüftungsvorrichtung (12) und/oder eine Entlüftungsvorrichtung (13) und/oder einen Wärmetauscher (10) aufweisen.
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