NO855052L - Fremgangsmaate ved behandling av kloakkslam fra et biologisk renseanlegg for avfallsvann. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til behandling av kloakkslam fra et biologisk renseanlegg for avfallsvann, ved hvilken den fortykkede slam avvannes videre og spaltes termisk, i det minste delvis, i et trykkområde fra 1 til 15 bar ved en temperatur fra 100°C til 200°C. En slik fremgangsmåte er foreksempel beskrevet i den europeiske patentsøknad nr. 119.987. Under samtidig anvendelse av mettet damp ved den mekaniske belastningen igjennom sentri-fugeringen, forbedres avvanningseffekten vesentlig og samtidig foretas en rekke kjemiske omdannelser, hvilke fører til en forbedring av det dannede produkt. Særlig mulig-gjør en slik termisk omsetning eliminering av skadelige be-standdeler ved en forbrenning eller lagring på en søppel-plass og letter den etterfølgende avdeling i de enkelte spesielt verdifulle fremgangsmåteprodukter.

Behandlingen av kloakkslammet som dannes i de mekanisk-biologiske renseanlegg utgjør et verdensomspennende pro-blem. I forbundsrepublikken Tyskland oppstår foreksempel årlig rundt 40 millioner m<3>kloakkslam fra kommunale kloakkanlegg og 20 millioner m<3>kloakkslam fra industrielle kloakkanlegg. Denne kloakkslam inneholder 3-5% tørr-substans, som overveiende består av organisk substans. Den jordforbedrende og gjødslende virkning av disse substanser nyttes i jordbruket. Nyttiggjøringen innskrenkes dog sterkt på grunn av de tungmetaller som inneholdes kloakk-slammen, som blandt annet bly, sink, kadmium, samt at det foreligger sykdomsspirer, som bakterier, virus og ormeegg. Videre er anvendelsen av kloakkslam sesongmessig begrenset. Andre muligheter utgjøres av deponering på landet eller nedsenking i sjøen. Den første mulighet forutsetter en vidtgående avvanning av slammet som kun er mulig under til-setning av stoffer som senker vanninnholdet som foreksempel kalk, og innebefatter faren for forurensning av grunnvann-et, sistnevnte kan føre til forurensning av fiskeriområd-ene. Den sterkeste redusering av slammets volum oppnås ved en forbrenning eller en pyrolyse, ved hvilken det dog til nå var nødvendig å anvende tilleggsbrennstoffer noe som fører til forhøyede driftskostnader. Oppfinnelsen har nå til hensikt å frembringe en behandlingsmåte utgående fra den innledningsvis nevnte fremgangsmåte for avvanning av slam, med hvilken det oppnås en ytterligere minimering av de ikke umiddelbart videre anvendbare produkter ved så lav ekstern energiforbruk som mulig. For å løse denne oppgave består oppfinnelsen i det vesentlige deri at "Zentrat" til den under vanndampsatte sentrifuge føres ut over en sluse og deretter umiddelbart underkastes en sulfidisk tungmetallutfelling, at de i sentrifugen adskilte faststoffer ut-føres over sluser og eventuelt underkastes en ettertørking og minst delvis en forbrenning eksempelvis en virvelsjiktforbrenning, for dampdannelse til sentrifugen, hvorved dampen føres fullstendig i kretsløp og slusedampene anvendes til luftoppvarming, hvorved det dannede kondensat til-føres forklargjøringskaret til avfallsrenseanlegget. Ved at zentratet til sentrifugen som står under vanndamp føres ut over en sluse og deretter umiddelbart underkastes en sulfidisk tungmetallfelling utnyttes allerede her rest-varmen til zentratet. En sulfidfelling med natriumsulfid kan utføres særlig raskt og i det vesentlige fullstendig ved 90°C, hvorved tungmetallslammet som dannes etter ut-føring og avvanning kan tilføres en spesiallagring eller annen videre opparbeidelse. Ved at faststoffene som føres ut av sentrifugen over sluser i det minste delvis underkastes en forbrenning innenfor behandlingssystemet, hvorved det eksempelvis kan gjennomføres en virvelsjiktforbrenning, leveres den nødvendige energi for dampdannelsen, hvorved denne damp tilføres sentrifugen. Da ved forbrenning av den samlede slammengde kun en del av den dannede dampmengde er nødvendig for sentrifugen kan den overværende del nyttes for andre formål (foreksempel energi- henholdsvis varme-produksjon). Dampen føres i en krets innenfor systemet og en ytterligere nedsetting av energibehovet kan oppnås ved at sluseavdampene anvendes for luftoppvarming. Den oppvarmede kan nyttes til ettertørking av det fra.sentrifugen utførte produkt, før dette tilføres en forbrenning eller til luft foroppvarming, eksempelvis for anvendelsen som for brenningsluft. Det dannede kondensat fra sluseavdampene kan innenfor rammen av kombinasjonen med et biologisk renseanlegg for avfallsvann med de øvrige agrigater i henhold til oppfinnelsen føres tilbake til et forklarerings-kar i renseanlegget for avfallsvann slik at det heller ikke her oppstår en forurensning av omverdenen.

Med fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen for behandling av kloakkslam kan andelene av sluttprodukter for gjøds-el eller deponeringsformål og sluttprodukter egnet for forbrenning henholdsvis pyrolyse på grunn av de i fremgangsmåten innholdte forgreninger innstilles alt etter problem-stilling.

På fordelaktig måte videreutvikles fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen ved at den ved sluseavdampene foroppvarmede luft delvis anvendes tii ettertørking av faststoffene fra sentrifugen og delvis oppvarmes videre ved avvarmen fra forbrenningen og tilføres forbrenningen av de ettertørkede faststoffer som varm forbrenningsluft. Herved kan CC^utføres fra sentrifugen, hvorved en intensiv oppvarming ved dampen i sentrifugen sikres.

Luften som trekkes ut av systemet kan på fordelaktig måte underkastes en deodorering. Særlig fordelaktig er det herved at stordelen av den luft som føres i krets kan trekkes ut fra avfallsrenseanlegget. På denne måte nedsettes lukt-belastningen som vanligvis følger store klareringskar, be-traktelig. Til dette formål blir det foreslått at avkjøl-ingen av zentratet etter tungmetallfellingen gjennomføres med en del av den luft som trekkes ut av avfallsrenseanlegget særlig ovenfor klareringskaret, hvilken deretter innsettes som varm forbrenningsluft ved forbrenningen gjennom sluseavdamp og avvarmen fra forbrenningen.

For å nedsette emisjon av skadelige stoffer ved forbrenningen av faststoffer ført ut av sentrifugen og ettertørket og også her å forbedre energibalansen gåes det fortrinnsvis slik frem at røkgassene fra forbrenningen etter det andre luft-foroppvarmingstrinnet tilføres en røkgassrensing, særlig en røkgassvasking og/eller en våtavstøvning, hvorved vaskevannet etter en nøytralisering tilføres avfallsvann-rensingen, særlig sandavfanget dertil eller forkl areringskaret. Også her oppnås på grunn av den kombinerte anvendelse av et renseanlegg for avfallsvann samt den dampdrevne sentrifuge sammen med et anlegg som forbrenner produkter fra den med damptrykk arbeidende sentrifuge en ytterligere optimering henholdsvis nedsetting av energiforbruket uten ytterligere forurensing av omverdenen, da vaskevannet igjen kan tilføres de i anlegget foreliggende rensetrinn for avfallsvann .

Også zentratet som foreligger etter adskilling av tungmetallene kan opparbeides innenfor det samme anlegg uten ytterligere forurensing av omverdenen, hvortil det på fordelaktig måte foreslås at dette zentrat underkastes en av-kjøling og deretter enten underkastes en forråtnelse, hvorved de brennbare gasser tilbakeføres til forbrenningen og den resterende rest tilføres forklareringskaret i renseanlegget for avfallsvannet, eller det avkjølte zentrat til-bakeføres umiddelbart til renseanlegget for avfallsvannet.

Også vaskevannene som er nødvendig for rensing av røkgass-ene kan umiddelbart vinnes direkte ved fremgangsmåten, og for dette formål foreslås at en del av de rensede avfallsvann etter en kondisjonering for røkgassvasking henholdsvis våt støvfjerning tilføres røkgassrensingen.

Ved en slik røkgassrensing vaskes samtidig gasskomponentene som HC1, Cl^eller SO2. Etter en nøytralisering av disse vaskevann kan de igjen klareres og slammen kan sammen med tungmetallslammen avvannes og tilføres en spesiallagring eller en videre nyttiggjøring. Klarert avfallsvann kan etter nøytraliseringen føres tilbake i renseanlegget.

Naturligvis kan også en konvensjonell rensing av de av- kjølte avgasser også gjennomføres, ved hvilken eksempelvis kalk og kalkmelk anvendes som nøytraliseringsmiddel. CaSO^-CaSO^ som dannes samt den kalkmelkholdige slam

kan delvis nøytraliseres og før sandadskillelsen føres tilbake i klareringsanlegget. En viss mengde Ca(0H)2er gunstig fremgangsrnåteteknisk da det binder CO^som inneholdes i avfallsvannet og utfeller det biologisk aktive fosfor.

Oppfinnelsen beskrives i det etterfølgende ved hjelp av et på tegningen skjematisk fremstilt utføringseksempel av et for gjennomføring av fremgangsmåten egnet anlegg.

På tegningen er tilførselen av avfallsvann, eksempelvis fra kommunale eller industrielle avfallsvann betegnet med 1. I renseanlegget for avfallsvann henholdsvis klareringsanlegget gjennomføres en for-rensing 2 ved hjelp av rister for å adskille grovere stoffer som vedstykker, tøystykker, papir eller lignende. Disse stoffer kan etter en med 3 antydet findeling tilføres til forklareringskaret. Deretter er det anordnet en sandavfanger 4, hvoretter det innførte avfallsvann føres inn i et forklareringsbekken 5. Fra dette for-klar eringskar føres forklareringsslam ut noe som er antydet med 6. Dette forklareringsslam tilføres sammen med et med 7 betegnet overskuddsslam fra et etterklareringskar 8 til en fortykker 9.

Mellom forklareringskaret 5 og etterklareringskaret 8 gjennomføres en biologisk opparbeidelse av avfallsvannet i form av et aktivert slamkar 10. En del av vannet som ut-føres fra etterklareringskaret kan over ledningen 11 til-bakeføres til dette aktiverte slamkar 10. Den størstedel av det klarerte vann kan tilføres avløpet 12.

De med 6 og 7 betegnede mellornlagringskar for forklarert slam og overskuddslam muliggjør en kvalitet- og mengdemess-ig avhengig tilførsel av disse materialer til fortykkeren 9, hvorved en viss utjevning av kvaliteten av materialet som tilføres foravvanningen 13, særlig en silbåndpresse, kan gjennomføres. Etter å ha forlatt foravvanningen 13 når slammet som er fjernet fra fortykkeren over en innførsel-sluse 14 inn i sentrifugen 15, hvilken over en ledning 16 påføres damp. Dampfremstillingen er herved antyder med 17. Zentratet fra denne sentrifuge utføres over en sluse 18 og underkastes deretter umiddelbart en tungmetallutfelling ved 19. Det sulfidiske bunnfall fra denne felling kan føres til en spesiallagring 20 eller også underkastes en videre opparbeiding for å adskille tungmetallet. Det tilbakeblivende zentrat avkjøles i et kjøletrinn 21 og underkastes deretter en forråtnelse 22. De her dannede f orråtn.ings-gasser kan tilføres en forbrenningsanordning, særlig en virvelsjiktovn, 23. Den tilbakeblivende flytende fase kan over en ledning 24 tilbakeføres til forklareringskaret 5. Over en ledning 25 er også en tilbakeføring av det i den mekaniske foravvanning 13 adskilte vann til forklareringskaret 5 mulig.

Fra dampsentrifugen avføres , som antydet med 26, hvorved dette over en ledning 27 kan blandes sammen med sluseavdampene. Slusedampene fra slusene 14 og 18 samt utføringsslusen 28 for de i sentrifugen adskilte faststoffer, samles ved 29 og nyttes til luftforoppvarming ved 30. Kondensatet som opptrer på grunn av foroppvarmingen samles

.ved 31 og tilbakeføres til forklareringskaret over en ledning 32. Den for en ettertørking 33 nødvendige luft samt den for forbrenningen 23 nødvendige forbrenningsluft trekkes ut over en ledning 34 fra forklareringskaret, aktivslam-karet og etterklareringskaret slik at en luktbelastning i dette området elimineres. Denne luft anvendes først for avkjøling av zentratet ved 21 og når deretter etter den første luftforoppvarming 30 til den allerede nevnte etter-tørking 33 av de fra sentrifugen utførte faststoffer. En annen del av denne luft underkastes etter den første luftforoppvarming over en ledning 35 en i avgass- henholdsvis røkgassledningen 36 innkoblet annen luftforoppvarming 37, hvoretter denne på denne måte nok en gang oppvarmede luft

over en ledning 38 tilføres forbrenningen av minst en del av de fra ettertørkingen 33 utførte faststoffer. I røk-gassledningen 36 er en ytterligere varmeveksler 39 koblet inn, som leverer den nødvendige energi for dampdannelsen 17. Røkgassenen som foreligger etter å ha passert den andre luftforoppvarming 37 underkastes en våt avstøving 40 og en røkgassvasking 41, før de igjen føres over en varmeveksler 42, for å slippes ut i det fri i oppvarmet til-stand. Slammet som trekkes ut etter våtavstøvingen 40 kan underkastes en avvanning ved 43 og deret er tilføres en saerlagring 44. En del av de avvannede faststoffer fra av-vanningen 43 kan tilbakeføres til sandavfanget 4 etter en nøytralisering ved 45. For røkgassvaskingen 41 likeledes som for våtavstøvingen 40 kan det innsettes klarert avfallsvann som er trukket av fra etterklareringskaret 8, hvortil det er anordnet en ledning 46. Det klarerte avfallsvann underkastes dertil en tilsvarende kondisjonering 47 for detønskede anvendelsesformål, før det innsettes i røkgassvaskingen 41 henholdsvis i våtavstøvingen 40.

I forbrenningen 23 oppstår naturligvis aske, som kan til-føres et deponi. Detter er antydet med 48.

Opparbeidelsen av dampkjelevannet er betegnet med 49.

Ved siden av muligheten å forbrenne minst en del av faststoffene som er avført av ettertørkingen 33 kan naturligvis alt etter faststoffmengde og energibehov for anordningen, en annen delmengde tilføres en ytre forbrenning, som antydet med 50, eller tilføres en fremstilling av gjødsel, som antydet med 51. For fremstilling av gjødsel gjennomføres vanligvis en forkobler aglomerering som er betegnet med 52. Alternativt foreligger alt etter giftighet til de tilbakeblivende stoffer også muligheten å tilføre faststoffene til deponi 53.

Ved et slikt anlegg består slammet som tas ut etter foravvanningen 13 vanligvis av et tørrsubstansinnhold på 20 - 30 vekt-%, når det anvendes en silbåndpresse. En slik silbåndpresse har det fortrinn at det umiddelbart leverer et produkt som egner spesielt godt for innsetning i den etter-følgende sentrifuge, som kan drives med et mettet damptrykk på 2 - 35 bar. Alt etter anvendt mettdamptrykk oppnås et tørrsubstansinnhold på 50 - 80 vekt-%. Ved en ettertørking på kjent måte under anvendelse av varmluft, kan ved behov tørrsubstansinnholdet forhøyes ytterligere.

Den tørkede slam har på grunn av mettdampbehandlingen og den derved forbundede hydrolyse mistet de vannoppløselige tungmetaller, og kan derved innsettes i den videre forbrenning i klareringsanlegget med dampdannelse for sentrifugen med eller uten avvarmenytting. Likeledes er på grunn av denne adskillelse av tungmetallene også en videre bearb-eiding til gjødsel uten videre mulig.

For forbrenningen av slammet foretrekkes på konvensjonell måte et virvelsjiktforbrenningsanlegg, hvorved det innsettes foroppvarmet luft. Med forbrenningen av den tørkede slam kan det dannes en dampmengde som er mye større enn dampsentrifugens 'behov, og som derfor kan anvendes for oppvarming av anlegget eller også for andre formål.

På tegningen er det anordnet to dampfremstillingsanlegg, hvorved en av disse dampfremstillingsanlegg i første linje for igangsetting kan drives med gass, olje eller strøm.

Våtavstøvingen kan gjennomføres på konvensjonell måte ved hjelp av venturivaskere, hvorved det nyttes renset avgass fra klareringsanlegget. Spesielt muligheten for å utnytte de uvelluktende avgasser fra renseanlegget for formål innen hele anlegget, noe som kan gjennomføres ved taklegging over de ulike kar og avsuging av luften, gir en ytterligere mulighet for å senke forurensing av omverdenen. Overskudd-et over den som forbrenningsluft nødvendige andel kan til-føres en absorberende rensing under anvendelse av renset avfallsvann, hvorved denne deoderering betegnes med 54.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte ved behandling av klareringsslam fra et biologisk renseanlegg for avfallsvann, ved hvilken det fortykkede slam avvannes ytterligere og i en sentrifuge (15) under anvendelse av mettdamp i det minste delvis spaltes termisk, fortrinnsvis i et trykkområde på 1 - 15 bar ved en temperatur fra 100°C til 200°C, karakterisert ved at "zentratet" fra den under mettdampsatte sentrifuge (15) føres ut over en sluse (18) og umiddelbart deretter underkastes en sulfidisk tungmetallutfelling (19), at de i sentrifugen (15) adskilte faststoffer føres ut over slusen (28) og eventuelt underkastes en ettertørking (13) og minst delvis en forbrenning, eksempelvis en virvelsjiktforbrenning (23), for dampfrem-stilling (17) til sentrifugen (15), hvorved dampen føres i et fullstendig kretslø p og sluseavdampen trekkes inn for luftoppvarming (30), hvorpå det dannede kondensat tilføres forkl areringskaret (5) til renseanlegget for avfallsvann.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at den ved sluseavdampene foroppvarmede luft delvis anvendes til ettertørking (33) av faststoffene fra sentrifugen (15) og delvis oppvarmes gjennom avvarmen fra forbrenningen (37) og tilføres som varm forbrenningsluft til forbrenningen (23) av de ettertø rkede faststoffer.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 eller 2, karakterisert ved at CO^ føres ut fra sentrifugen (15).

4. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1, 2 eller 3, karakterisert ved at avgassene underkastes en deodorering (54).

5. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1-4, karakterisert ved at rø kgassene fra for brenningen etter det andre luftforoppvarmingstrinn (37) tilføres en røkgassrensing, særlig en rø kgassvasking (41) og/eller en våtavstøving (40), hvorved vaskevannet etter nøytralisering (45) tilføres rensing av avfallsvannet, særlig dennes sandanfang (4) eller forklareringskaret (5).

6. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1-5, karakterisert ved at "zentratet" etter adskillelse (19) av tungmetallene og en avkjøling (21) enten underkastes en forråtnelse (22) hvorved brennbare gasser tilføres forbrenningen (23) og den tilbakeblivende rest føres tilbake til forklareringskaret (5) eller umiddelbart føres tilbake til renseanlegget for avfallsvannet.

7. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1-6, karakterisert ved at avkjølingen (21) av "zentratet" etter tungmetallutfellingen (19) gjennomføres med luft trukket ut fra renseanlegget, særlig fra over klareringskarene (5, 8, 10), hvilken luft deretter gjennom sluseavdampene og avvarmen innsettes som varm forbrenningsluft i forbrenningen.

8. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1-7, karakterisert ved at en del av de klarerte avfallsvann tilføres rø kgassrensingen etter en kondisjonering (47) for rø kgassvasking (41) henholdsvis for våt-avstøving (40).