WO1988007978A1 - Conditioning and hygienic treatment of sewage sludge and the like - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Konditionieren und Hygienisieren von Klärschlamm und dergleichen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konditionieren und Hygienisieren von Klärschlamm und dergleichen, mit einem mehrere Kammern aufweisenden Behälter, bei welchem Verfahren der frische Klärschlamm vorgewärmt in eine erste Kammer eingeführt und dort weiter erwärmt und dabei hygienisiert und/oder hydrolysiert wird, dann in eine erste Verweilkammer eingelassen und dort während einer vorbestimmten Zeit auf Hygienisiertemperatur belassen wird, dann durch Wärmetausch mit frischem Klärschlamm abgekühlt und schliesslich in einer oder mehreren Stufen in Faulschlamm umgewandelt wird. Klärschlamm ist eine mit organischen Stoffen hoch belastete Flüssigkeit. Die Erfindung erstreckt sich daher allgemein auf die Behandlung solcher Flüssigkeiten, auch wenn nachfolgend der Einfachheit halber nur von Klärschlamm die Rede ist. Unter frischem Klärschlamm wird das erstmals in das beschriebene Verfahren eingeführte zu behandelnde Material verstanden, auch wenn dieses vor der Einführung in das Verfahren einer Vorbehandlung unterzogen wurde.

In der Praxis hat sich ein Behandlungsverfahren für Klär¬ schlamm bewährt, bei welchem der Klärschlamm zuerst durch Erwärmen auf eine Temperatur 60° C während zirka 24 Stunden hygienisiert und hydrolysiert wird. Das europäische Patent 0 053 777 der UTB Umwelttechnik Buchs AG betrifft ein Ver¬ fahren, das unter dem Namen "UTB AEROTHERM" bekannt geworden ist. Bei diesem Verfahren erfolgt die Erwärmung des Klär¬ schlamms durch biologischen Abbau indem Luft in den Klär¬ schlamm eingeleitet wird, wodurch die Tätigkeit der aeroben thermophilen Bakterien derart unterstützt wird, dass Tempe¬ raturen von etwa 70 C erreicht werden. Eine erhöhte Tempe¬ ratur wird solange aufrecht erhalten, dass Enterobakteriaceen und Wurmeier abgetötet werden. Es wird aber nicht nur eine Hygienisierung sondern auch eine Hydrolysierung des Klär¬ schlamms erreicht, was den Vorteil hat, dass die nachfolgende Faulung dadurch erleichtert wird. Bevor der behandelte Klär¬ schlamm in den Faulraum abgeführt wird, wird die abzuführende Charge in eine Vorlage abgelassen und dort etwa eine halbe Stunde belassen. Dadurch wird vermieden, dass mit dem behan¬ delten Klärschlamm auch Spuren von unbehandeltem Klärschlamm abgeführt werden, welche noch gefährliche Enterobakteriaceen, z.B. Salmonellen, enthalten. Die Verweilzeit von einer halben Stunde genügt, -um noch restliche Enterobakteriaceen abzutöten. Gleichzeitig erfolgt eine weitgehende Entgasung des Klär¬ schlamms. Es werden also Kohlendioxid, Stickstoff und noch etwas Sauerstoff abgeschieden. Die ausgeschiedenen Gase ge¬ langen also nicht in das Klärgas der nachfolgenden Faulungs- stufe, was zu einer Erhöhung der Klärgasqualität führt. Der aus der Vorlage in die Faulstufe abgepumpte Klärschlamm wird durch einen Durchflusswärmetauscher geführt, durch welchen im Gegenstrom frischer Klärschlamm dem Reaktor zugeführt wird. Dadurch wird der heisse Klärschlamm vor dem Eintritt in die Faulstufe auf die für die Faulung optimale Temperatur gebracht und gleichzeitig der frische Klärschlamm, der dem Reaktor zu¬ geführt wird, vorgewärmt. Nachteilig beim beschriebenen Ver¬ fahren ist, dass es einen relativ grossen apparativen Aufwand erfordert und auch der Platzbedarf entsprechend gross ist. Die Isolation der Vorlage und der relativ langen Zuleitungen ist verhältnismässig teuer und vermag insbesondere bei strengen Wintern den Anforderungen kaum zu genügen.

Es ist aber auch möglich, eine Hydrolysierung des Klär¬ schlamms durch die Wirkung von anaeroben Bakterien zu er¬ reichen. So sieht das europäische Patent 0 100 953 der UTB Umwelttechnik Buchs AG ein Verfahren zur Behandlung von Klär¬ schlamm oder mit organischen Stoffen stark belastete Flüssig- keiten in einem Festbettreaktor vor, der eine Vielzahl von praktisch senkrecht angeordneten Kanälen aufweist, deren Wandungen als Siedlungsflächen von Mikroorganismen dienen. Mit einer Verteileinrichtung werden die einzelnen Kanäle gleichzeitig mit Klärschlamm oder mit organischen Stoffen stark belasteten Flüssigkeiten beschickt. Der Flüssigkeits¬ pegel wird dabei derart gesteuert, dass die einzelnen Kanäle nicht bis oben gefüllt sind. Bei einer eventuellen Verstopfung eines Kanals wird dieser mehr gefüllt als die anderen Kanäle, so dass in diesem Kanal ein hydrostatischer Druck entsteht, der die Tendenz hat, den Kanal wieder freizulegen. In der zitierten Patentschrift wird auch die Anwendung des Verfahrens zur aerobischen Behandlung von Klärschlamm beschrieben, aber es finden sich keine Hinweise über eine mögliche Nutzung der im Reaktor erzeugten Wärme und die hiefür notwendigen Appa¬ raturen.

Die europäische Patentanmeldung 0 217 739 der UTB Umwelt¬ technik Buchs AG beschreibt ein Verfahren, bei welchem der frische Klärschlamm zuerst durch Temperaturerhöhung in einem Reaktor hygienisiert und/oder hydrolysiert, dann in einer Vorlage weiter hygienisiert und entgast und schliesslich in einer oder mehreren Stufen in Faulschlamm umgewandelt wird. Um Wärmeverluste bei der Vorlage zu vermeiden, wird die Temperatur des Klärschlamms in der Vorlage durch Wärme aus dem Reaktor aufrecht erhalten. Um dies zu erreichen, ist die Vorlage im Innern des Reaktors angeordnet. Wiederum ist ein Durchflusswärmetauscher vorgesehen, durch den der behandelte Klärschlamm aus der Vorlage und der Frischschlamm im Gegen¬ strom geführt werden. Durchflusswärmetauscher sind relativ teuer und erfordern auch relativ viel Unterhalt. Weiter ist nachteilig, dass für Reaktor und Wärmetauscher verhältnis- mässig viel Platz beansprucht wird. Bei bestehenden Ab¬ wasserreinigungsanlagen ist jedoch der Raum öfters sehr knapp bemessen, so dass ein erhebliches Bedürfnis nach kompakten Anlagen besteht. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ver¬ fahren zum Konditionieren und Hygienisieren von Klärschlamm zu schaffen, welches einen minimalen Bedarf an Apparaturen aufweist und zugleich eine sehr kompakte Bauweise der Vor¬ richtung zur Durchführung des Verfahrens ermöglicht. Durch eine kompakte Bauweise sollten auch Investitionskosten und Wärmeverluste gesenkt werden.

Gemäss der Erfindung wird dies bei einem Verfahren gemäss der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, dass der frische Klärschlamm zur Vorwärmung in eine weitere Verweil¬ kammer eingeführt wird, welche der ersten Verweilkammer be¬ nachbart ist, so dass durch eine Kammerwand ein Wärmeaus¬ tausch stattfändet, wodurch der frische Klärschlamm vorge¬ wärmt und der heisse Klärschlamm abgekühlt wird. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass es eine sehr kompakte Bauweise der Vorrichtung zum Konditionieren und Hygieni¬ sieren von Klärschlamm ermöglicht, denn es braucht weder die übliche separate Vorlage noch einen Durchflusswärme¬ tauscher. Die kompakte Bauweise ermöglicht ferner eine weitgehende Standardisierung und Verbilligung der Vorrichtung oder Anlage. Die Vorwärmung des frischen Klärschlamms in einem mehreren Kammern aufweisenden Behälter, der auch die Reaktorkammer und die Vorlage oder Verweilkammer für den behandelten Klärschlamm aufweist, erscheint vorerst nachteilig, weil der Reaktorkammer nicht zuviel Wärme ent¬ zogen werden darf, weil sonst die theπrtophile Reaktion zum Erliegen kommt. Auch darf der Vorlage oder Verweilkammer nicht zuviel Wärme entzogen werden, weil sonst die Hygieni- sierung während der Verweilzeit nicht gewährleistet ist. Dies ist möglicherweise auch ein Grund dafür, dass nie ein Vorschlag in dieser Richtung erfolgte, obwohl die Kosten- und Standardisierungsvorteile einer kompakten Anlage erheblich sind, und bei einer kompakten Bauweise auch insgesamt mit weniger Wärmeverlusten gerechnet werden muss . Es hat sich Jedoch gezeigt, dass der befürchtete Wärmeverlust aus dem Reaktor und auch aus der Verweilkammer relativ gering sind, solange der frische Klärschlamm nicht umgewälzt wird. Es wurde erkannt, dass der frische Klärschlamm im Ruhezustand gallertig ist, und sich daher in ihm keine Konvektionsströmungen von Bedeutung ausbilden können. Im Ruhezustand wird somit der frische Klärschlamm nur im Bereich der warmen Behälterwandungen erwärmt und kann somit vorerst weder aus der Reaktionskammer noch aus der Verweilkammer für den heissen Klärschlamm viel Wärme entziehen.

Wie bereits einleitend ausgeführt wurde, wird der behan¬ delte Klärschlamm vor seiner Abführung in den Faulraum zuerst in eine Vorlage abgelassen und dort während einer vorbestimmten Zeit, z.B. einer halben Stunde, belassen. Wenn nun gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung der frische Klärschlamm erst nach Ablauf der genannten vorbestimmten Zeit in die zweite Verweilkammer eingeführt wird, so wird der behandelte Klärschlamm in der ersten Verweilkammer während der geforderten Verweilzeit nicht durch frischen Klärschlamm in der zweiten Verweilkammer abgekühlt.

Nach dem Füllen der ersten und der zweiten Kammer werden die Inhalte dieser Kammern zweckmässigerweise durch je ein Rührwerk bewegt. Durch diese Umwälzung erfolgt ein guter Wärmeaustausch, so dass in realtiv kurzer Zeit der behandelte Klärschlamm die für die nachfolgende Faulung erwünschte tiefere Temperatur erreicht und der frische Klärschlamm für seine weitere Behandlung in der Reaktor¬ kammer vorgewärmt wird. Die weitere Erwärmung des frischen Klärschlamms in der Reaktorkammer erfolgt zweckmässigerweise durch biologischen Abbau. Zu diesem Zweck kann der Klärschlamm im Reaktor mit einer Förderpumpe umgewälzt und bei der Um¬ wälzung mit einem Ejektor mit einem Sauerstoffhaltigen Gas belüftet werden. Durch diese Belüftung wird der notwendige Sauerstoff für den aerobthermophilen Abbau dem Klärschlamm zugefügt . Es ist möglich, vor dem Einlassen von heissem Klärschlamm in die erste Verweilkammer Faulschlamm aus einer nachfol¬ genden Schlammbehandlungsstufe in die erste Verweilkammer einzulassen und dort während einer vorbestimmten Zeit zu belassen, so dass durch die Kammerwand hindurch eine erste Vorwärmung des frischen Klärschlamms und eine Abkühlung des Faulschlamms stattfindet, worauf dann der Faulschlamm abgelassen und heisser Klärschlamm in die erste Verweil¬ kammer eingeführt wird, um eine weitere Vorwärmung des frischen Klärschlamms zu bewirken. Dadurch wird der Ener¬ giebedarf für die Durchführung des Verfahrens vermindert. Wesentlich ist ferner, dass relativ kühler Faulschlamm erzielt wird. Kühler Faulschlamm lässt sich wesentlich besser entwässern als warmer Faulschlamm. Dies wiederum erlaubt es, den Speicherbehälter für den Faulschlamm relativ klein zu dimensionieren. Gut entwässerter Faul¬ schlamm senkt auch die Transportkosten für die nachfolgende Verwendung in der Landwirtschaft.

Es ist aber auch möglich, den Klärschlamm in der Reaktor¬ kammer anaerob zu behandeln. Dies erfordert zwar eine längere Verweilzeit im Reaktor als bei der aeroben Behandlung, ist aber energetisch vorteilhafter. So entfällt der Energieauf¬ wand für die Belüftung. Auch wird weniger organisches Material abgebaut als bei der aeroben Behandlung. Dadurch wird die Methanausbeute erhöht. Dies ist von erheblicher Bedeutung, wenn das anfallende Methan zu Heizzwecken oder zum Antrieb von Gasmotoren für die Eigenversorgung der Anlage mit Elektri¬ zität Verwendung findet. Der Klärschlamm der Reaktorkammer wird vorteilhaft mit einer Förderpumpe umgewälzt . Durch die Wahl der geeigneten Umwälzgeschwindigkeit kann dafür gesorgt werden, dass durch den langsam durch das Festbett fliessenden Klärschlamm keine Scherkräfte entstehen, welche die Symbiose der versäuernden und methanogenen Bakterien stören könnten. Zweckmässigerweise erfolgt die Umwälzung durch ein Festbett hindurch, das eine Vielzahl von Kanälen aufweist, deren Wandungen als Siedlungsflächen für Mikroorganismen, z.B. versäuernden und methanogenen Bakterien, dienen. In einem solchen Festbett werden klar definierte Strömungsverhältnisse erreicht, die einer durch Ablagerungen verursachten Quer¬ schnittsverminderung entgegenwirken. Der an den Wandungen der Kanäle sich bildende Teppich von Mikroorganismen ist dabei voll wirksam, so dass eine rasche Konditionierung der organischen Substanz des Klärschlamms erfolgt.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn durch eine Verteilvorrichtung die einzelnen Kanäle praktisch gleich- massig mit Klärschlamm beschickt werden und der Füllpegel der Reaktorkammer derart gesteuert wird, dass die einzelnen Kanäle nicht bis oben gefüllt werden. Dadurch wird einer Ver¬ stopfung der Kanäle entgegengewirkt. Es kann somit praktisch nicht vorkommen, dass gewisse Teile des Reaktors für die Be¬ handlung ausfallen.

Es ist auch möglich, den in einer Reaktorkammer behandelten Klärschlamm ungekühlt in einen weiteren Behälter abzuführen und dort einer anaeroben Behandlung im thermophilen Tempera¬ turbereich zu unterziehen. Es kann dann erfindungsgemäss frischer Klärschlamm in eine erste Verweilkammer eingelassen und nach der anaeroben Behandlung noch heisser Klärschlamm in eine zweite Verweilkammer eingelassen werden, wodurch der frische Klärschlamm vorgewärmt und der heisse Klärschlamm ab¬ gekühlt wird. Nachher kann der frisch vorgewärmte Klärschlamm in die Reaktorkammer und der abgekühlte behandelte Klärschlamm in einen Stapelraum gefördert werden.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Konditionie¬ ren und Hygienisieren von Klärschlamm. Diese Vorrichtung weist einen Behälter auf, der eine Reaktorkammer zur Erwärmung des Klärschlamms besitzt. Weiter sind Mittel zur Vorwärmung des frischen Klärschlamms vor der Einführung in den Reaktor und zur Abkühlung des heissen Klärschlamms vor der Abgabe an eine Faulstufe vorgesehen. Gemäss der Erfindung ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel eine Verweilkammer für heissen Klärschlamm und eine Verweil¬ kammer für frischen Klärschlamm im gleichen Behälter auf¬ weisen, in welchem sich auch die Reaktorkammer befindet. Dies führt zu einer sehr kompakten Konstruktion der Vorrichtung. Vorteilhaft ist in jeder Verweilkammer mindestens ein Rührwerk angeordnet. Dadurch wird während der Zeit, in welcher ein Wärmeaustausch erwünscht wird, der Wärmeaustausch zwischen den Kammern gefördert.

Gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Verweilkammer für den frischen Klärschlamm zwischen der Reaktorkammer und der Verweilkammer für den heissen Klär¬ schlamm angeordnet. Bei dieser Anordnung findet eine Wärme¬ übertragung auf den frischen Klärschlamm sowohl von der Reaktorkammer als auch von der Verweilkammer für den heissen Klärschlamm her statt.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Verweilkammer für den heissen Klärschlamm zwischen der Reaktorkammer und der Verweilkammer für den frischen Klär¬ schlamm angeordnet ist. Bei dieser Anordnung wird eine Wärmeübertragung von der Reaktorkammer auf den frischen Klärschlamm in der Verweilkammer vermieden. Dies hat auch den Vorteil, dass der heisse Klärschlamm vor der Zufuhr in die Faulstufe stärker abgekühlt wird.

Vorteilhaft sind Verweilkammer und Reaktorkammer übereinan¬ der angeordnet. Dies ergibt eine sehr kompakte und platz¬ sparende Bauweise, besonders wenn der Behälter ein senkrecht angeordneter zylindrischer Behälter ist. Zweckmässigerweise besitzt der Behälter eine Wärmeisolation, um Abstrahlungs- verluste zu vermeiden. Zweckmässigerweise ist jede Kammer mit einer Entlüftungs¬ leitung versehen. Das beim anaeroben Betrieb in der Reaktor¬ kammer entstehende Gas kann dabei einer Methan bildenden Faul¬ stufe zugeführt werden.

Vorteilhaft ist in der Reaktorkammer mindestens ein Bündel aus Rohren angeordnet, um das Festbett mit einer Vielzahl von praktisch senkrechten Kanälen zu bilden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezug¬ nahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Systems zum

Konditionieren und Hygienisieren von Klärschlamm,

Fig. 2 einen Behälter mit zwei Verweilkammern und einer Reaktorkammer, in welcher ein Festbett angeordnet ist.

In Figur 1 weist der mit einer Wärmeisolation 14 versehene Behälter 11 drei Kammern 13, 15 und 17 auf. Er ist vorteilhaft aufrecht stehend und von zylindrischer Form, wobei die Kammern 17, 15 und 13 übereinander angeordnet sind. Diese Bauweise beansprucht sehr wenig Platz. Es wäre aber auch möglich, dem Behälter 11 eine andere Form zu geben und ihn beispielsweise waagrecht anzuordnen. Die Zufuhr des Frischschlamms von der Kläranlage erfolgt über die Leitung 21, in welcher die Förderpumpe 23 und das Ventil 25 angeordnet sind. Die Kammer 15 ist die Verweilkammer für den frischen Klärschlamm. Von der Verweilkammer 15 für den frischen Klärschlamm führt die Leitung 27 zum oberen Teil der Reaktorkammer 13. In der Leitung 27 ist das Ventil 29 und die Förderpumpe 31 ange¬ ordnet. Um den Klärschlamm in der Reaktorkammer 13 zu belüften, gibt es verschiedene Möglichkeiten. So könnte beispielsweise unten an der Reaktorkammer 13 Luft eingeführt werden. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist jedoch zur Belüftung eine Umwälzpumpe 33 vorgesehen, welche eine Um- wälzung des Inhalts der Reaktorkammer 13 über die Leitung 35 bewirkt, wobei dann durch den Injektor 37 dem Klärschlamm Sauerstoffhaltiges Gas zugführt wird. Eine Stützheizung 39 ist vorgesehen, um nötigenfalls den Klärschlamm zu erwärmen.

Vorteilhaft wird ein Ventil 36 vorgesehen, mit welchem die Luftzufuhr geregelt werden kann. Es ist auch möglich, einen Gaskreislauf aus der Reaktorkammer 13 über die Leitung 38, das Ventil 40 und den Injektor 37 zurück zur Reaktorkammer 13 vorzusehen.

Je ein Rührwerk 43, 45 dient der Umwälzung des Inhalts der Kammer 15 bzw. 17. Die Leitungen 47, 48 und 49 dienen der Entlüftung der Kammern 13, 15 und 17. Die Leitungen 47, 48 und 49 sind zu diesem Zweck an eine Sammelleitung 51 ange¬ schlossen, die mit einem Abluftgebläse 53 verbunden ist. Die Leitungen 47, 48, 49 dienen auch als Notüberlaufleitungen, wobei der Notüberlauf in eine Sammelleitung 55 erfolgt.

Von der Reaktorkammer 13 besteht eine Verbindung über die Leitung 57 , in Ventile 59 , 54 und die Leitung 58 zur Verweil¬ kammer 17. Ueber diese Verbindung kann daher bei geöffneten Ventilen 59 , 54 eine Charge heissen Klärschlamms von der Reaktorkammer 13 in die Verweilkammer 17 abgelassen werden. Aus der Verweilkammer 17 kann dann später über die Leitung 58, die geöffneten Ventile 54, 61 und die Förderpumpe 63 behandelter und abgekühlter Klärschlamm in den Faulraum 65 gepumpt werden.

Die Leitungen 72 zwischen dem Faulraum 65 und der Kammer 17 und die Leitung 74 von der Kammer 17 zum Stapelraum 66 sind für die Varianten des Verfahrens vorgesehen, bei welcher ein Wärmetausch zwischen Faulschlamm und frischem Klärschlamm erfolgt. Zur Umstellung von einer Verfahrensvariante zur anderen dienen insbesondere die Ventile 50, 52, 54, 56 und 62. Die Steuerung des Verfahrens zum Konditionieren und Hygienisieren erfolgt durch die beispielsweise elektronische Steuereinrichtung 67, welche Pumpen, Ventile, Rührwerke usw. schaltet .

Im Betrieb für die Erwärmung von frischem Klärschlamm mit heissen. Klärschlamm aus der Reaktorkammer 13 arbeitet die Anlage wie folgt: Nach der Füllung der Reaktorkammer 13 mit Klärschlamm wälzt die Umwälzpumpe 33 den Reaktorinhalt um; dabei erfolgt durch den Injektor 37 eine Belüftung des Schlammgemisches. Durch die Wirkung der thermophilen Bakterien erfolgt ein biologischer Abbau des Klärschlamms im Reaktor, wobei die Temperatur im Reaktor über 60 C ansteigt. Bei diesen Temperaturen werden gefährliche Enterobakteriaceen, z.B. Salmonellen, nach einiger Zeit abgetötet. Die Steuerung 67 öffnet dann das Ventil 59, so dass eine Charge von heissem Klärschlamm in die Verweilkammer 17 fHessen kann. Der Klär¬ schlamm wird dort etwa eine halbe Stunde belassen. Dann wird nach Oeffnen des Ventils 25 von der Förderpumpe 23 eine Charge frischen Klärschlamms in die Verweilkammer 15 gepumpt. Nach¬ her werden die Rührwerke 43 und 45 in Bewegung versetzt, so dass die Inhalte der Kammern 15, 17 umgewälzt werden.. Da¬ bei findet ein Wärmeaustausch durch die Kammerwand 12 statt, so dass sich der heisse Klärschlamm in der Kammer 17 abkühlt. Hierauf wird der auf etwa 40 C abgekühlte und entgaste Klär¬ schlamm aus der Verweilkammer 17 über die Leitungen 58 , 64 und die geöffneten Ventile 60, 61 von der Förderpumpe 63 zur nachfolgenden Schlammbehandlungsstufe, z.B. einem Faulbehälter 65, gepumpt. Dort beträgt die Temperatur etwa 38 C. Der nun etwa 20 C vorgewärmte frische Klärschlamm aus der Verweil¬ kammer 15 wird über das geöffnete Ventil 29 von der Förder¬ pumpe 31 in die Reaktorkammer 13 gepumpt.

Es kann nun wieder ein neuer Zyklus erfolgen, der mit der Beschickung der Verweilkammer 17 mit heissem Klärschlamm aus dem Reaktor 13 beginnt. Nach der anaeroben Behandlung im Faulbehälter 65 kann durch Oeffnen des Ventils 50 der Faulschlamm bei einer Temperatur von etwa 35° C in den Stapelraum 66 abgelassen werden.

Bei einer Variante des Verfahrens erfolgt die Vorwärmung des frischen Klärschlamms in zwei Stufen, nämlich zuerst durch Wärmeaustausch mit Faulschlamm und dann durch Wärmeaustausch mit heissem Klärschlamm aus der Reaktorkammer 13. Die Anlage arbeitet dann wie folgt: Nach der Füllung der Reaktorkammer 13 mit Klärschlamm wälzt die Umwälzpumpe 33 den Reaktorinhalt um, wobei durch die Wirkung der thermophilen Bakterien die Tempe¬ ratur im Reaktor ansteigt. Nachdem eine gewisse Temperatur erreicht worden ist, wird zuerst das Ventil 52 geöffnet und eine Charge Faulschlamm aus dem Faulraum 65 in die Verweil¬ kammer 17 eingelassen. Durch Oeffnen des Ventils 25 und Be¬ tätigung der Förderpumpe 23 wird frischer Klärschlamm in die Verweilkammer 15 gepumpt. Es werden dann die beiden Rührwerke 43 und 45 in Bewegung gesetzt. Durch den Wärmeaustausch durch die Kammerwandung 12 wird der frische Klärschlamm erwärmt und der Faulschlamm abgekühlt. Der abgekühlte Faulschlamm wird dann von der Förderpumpe 63 oder durch Schwerkraft über die Leitungen 58 und 74 in den Stapelraum 66 gefördert. Die Steuerung schliesst dann das Ventil 61 und öffnet das Ventil 59 , so dass eine Charge von heissem Klärschlamm in die Ver¬ weilkammer 17 fHessen kann. Der Klärschlamm wird dann dort etwa eine halbe Stunde belassen. Dann werden die Inhalte der Kammern 15, 17 umgewälzt, um wiederum einen intensiven Wärme¬ austausch durch die Kammerwand 12 zu bewirken. Dabei wird der bereits durch den Faulschlamm vorgewärmte frische Klärschlamm weiter vorgewärmt. Hierauf wird der auf etwa 40° C abgekühlte und entgaste Klärschlamm aus der Verweilkammer 17 über die Leitung 58 und die geöffneten Ventile 54, 61, 62 von der Förderpumpe 63 in den Faulbehälter 65 gepumpt. Es kann dann wiederum ein neuer Zyklus beginnen.

Bei einer weiteren Variante des Verfahrens erfolgt die Vor¬ wärmung des frischen Klärschlamms durch anaerob behandelten Klärschlamm, also sogenannten Faulschlamm. Die Anlage arbeitet dann wie folgt: Nach der Füllung der Reaktorkammer 13 mit Klärschlamm wälzt die Umwälzpumpe 33 den Reaktorinhalt um, wobei durch die Wirkung der thermophilen Bakterien die Tempe¬ ratur im Reaktor ansteigt. Nachdem eine gewisse Temperatur erreicht worden ist, pumpt die Förderpumpe 63 bei geöffneten Ventilen 54, 61 und 62 heissen Klärschlamm in die anaerobe Stufe 65. Durch Oeffnen des Ventils 52 strömt eine Charge von anaerob behandeltem Klärschlamm in die Verweilkammer 17. Praktisch gleichzeitig wird nach Oeffnen des Ventils 25 und Betätigung der Förderpumpe 23 frischer Klärschlamm in die Ver¬ weilkammer 15 gepumpt. Hierauf werden beide Rührwerke 43 und 45 in Bewegung versetzt, wobei ein Wärmeaustausch durch die Kammerwand 12 stattfindet, so dass der heisse Faulschlamm aus der anaeroben Stufe in der Kammer 17 abgekühlt wird. Hierauf wird der auf etwa 35 C abgekühlte Faulschlamm bei geöffneten Ventilen 54 und 56 mit der Förderpumpe 63 in den Stapelraum 66 gepumpt. Der nun etwa 20 C vorgewärmte frische Klärschlamm aus der Verweilkammer 15 wird über das geöffnete Ventil 29 von der Förderpumpe 31 in die Reaktorkammer 13 gepumpt.

Figur 2 zeigt ein in den Reaktorraum 13 eingesetztes Fest- bett 71. Im übrigen ist die Anlage praktisch gleich aufge¬ baut wie jene von Figur 1, so dass für Details.auf die Beschreibung von Figur 1 verwiesen werden kann.

Ein Festbett ist insbesondere für einen anaeroben Betrieb vorteilhaft, kann aber auch für einen aeroben Betrieb An¬ wendung finden. Das Festbett 71 besteht aus einem Rohrbündel 73, dessen Rohre 75 durch eine Verteilvorrichtung 77 mit Klärschlamm beschickt werden. Die Rohre 75 bilden eine Viel¬ zahl von Kanälen, deren Wandungen als Siedlungsflachen für Mikroorganismen dienen. Wiederum ist eine Umwälzpumpe 33 vorgesehen, welche eine Umwälzung des Inhalts der Reaktor¬ kammer 13 über die Leitung 35 und die Verteilvorrichtung 77 bewirkt. Eine Stützheizung 39 dient nötigenfalls der zu¬ sätzlichen Erwärmung des Klärschlamms. Im Betrieb arbeitet die mit einem Festbett 71 versehene Anlage praktisch gleich wie die vorher beschriebene Anlage. Bei einem anaeroben Be¬ trieb erfolgt aber keine Belüftung. Das dann entstehende Gas kann dann über die Leitung 51 der Faulstufe 65 zugeführt werden. Durch die Verteilvorrichtung 77 wird der Klärschlamm praktisch gleichmässig über die einzelnen Kanäle des Fest¬ betts 71 verteilt. Der Füllpegel der Reaktorkammer 13 wird derart gesteuert, dass die einzelnen Kanäle nicht bis oben gefüllt sind. Wie bereits einleitend beschrieben, wird da¬ durch einer Verstopfungsge ahr entgegengewirkt.

Es sind noch verschiedene weitere Modifikationen des Ver¬ fahrens und der Vorrichtung möglich, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. So können beispielsweise die Leitungen 72 und 74 und die Ventile 50, 52, 54, 56 wegfallen, wenn die Anlage lediglich in der Lage sein muss, den frischen Klärschlamm mit heissem Klärschlamm aus der Reaktorkammer 13 aufzuwärmen. Andere Leitungen und Ventile können wegfallen, wenn die Anlage lediglich nach einer anderen Verfahrens- Variante arbeiten soll.

Ferner kann, wie bereits einleitend erwähnt wurde, bei¬ spielsweise die Anordnung der Kammern 15 und 17 vertauscht werden.

Aus der Beschreibung ist auch ersichtlich, dass das System sehr flexibel ist und mit geringem Aufwand von einer Ver¬ fahrensart auf eine andere umgestellt werden kann.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Konditionieren und Hygienisieren von Klärschlamm und dergleichen, mit einem mehrere Kammern (13, 15, 17) aufweisenden Behälter (11), bei welchem Verfahren der frische Klärschlamm vorgewärmt in eine Reaktorkammer (13) eingeführt und dort weiter erwärmt und dabei hygienisiert und/oder hydrolysiert wird, dann in eine erste Verweil¬ kammer (17) eingelassen und dort während einer vorbe¬ stimmten Zeit auf Hygienisiertemperatur belassen wird, dann durch Wärmetausch mit frischem Klärschlamm abge¬ kühlt und schliesslich in einer oder mehreren Stufen in Faulschlamm umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der frische Klärschlamm zur Vorwärmung in eine zweite Verweilkammer (15) eingeführt wird, welche an die erste Verweilkammer (17) angrenzt, so dass durch eine Kammerwand (12) ein Wärmeaustausch stattfindet, wodurch der frische Klärschlamm vorgewärmt und der heisse Klärschlamm abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der frische Klärschlamm erst nach Ablauf der ge¬ nannten vorbestimmten Zeit, z.B. eine halbe Stunde, in die zweite Verweilkammer (15) eingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Füllen der ersten und der zweiten Verweil¬ kammer (17, 15) die Inhalte dieser Kammern durch je ein Rührwerk (45, 43) umgewälzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Klärschlamm der Reaktorkammer (13) mit einer Förderpumpe (33) umgewälzt und bei der Umwälzung mit einem Ejektor (37) belüftet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4_r dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einlassen von heissem Klär¬ schlamm in die erste Verweilkammer (17) Faulschlamm aus einer anaeroben Schlammbehandlungsstufe (65) in die erste Verweilkammer ( 17 ) eingelassen und dort während einer vorbe¬ stimmten Zeit belassen wird, so dass durch die Kammerwand (12) hindurch eine erste Vorwärmung des frischen Klärschlamms und eine Abkühlung des Faulschlamms stattfindet, worauf dann der Faulschlamm abgelassen und heisser Klärschlamm in die erste Verweilkammer (17) eingeführt wird, um eine weitere Vorwärmung des frischen Klärschlamms zu bewirken.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klärschlamm der Reaktorkammer (13) anaerob behandelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Klärschlamm der Reaktorkammer (13) mit einer Förderpumpe (33) umgewälzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzung durch ein Festbett hindurch erfolgt, das eine Vielzahl von Kanälen aufweist, deren Wandungen als Siedlungs¬ flächen für Mikroorganismen dienen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Kanäle durch eine Ventilvorrichtung praktisch gleichmässig mit Klärschlamm beschickt werden, und dass der Füllpegel der Reaktorkammer derart gesteuert wird, dass die einzelnen Kanäle nicht bis oben gefüllt sind.

10. Verfahren zum Konditionieren und Hygienisieren von Klärschlamm, mit einem mehrere Kammern (13, 15, 17) auf¬ weisenden Behälter (11), bei welchem Verfahren der frische Klärschlamm vorgewärmt in eine Reaktorkammer (13) eingeführt und dort einer aeroben Behandlung unterzogen wird, worauf dann der heisse Klärschlamm in einen weiteren Behälter (65) einer anaeroben Behandlung unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der frische Klärschlamm in eine erste Verweilkammer (17) eingelassen wird und dass nach der anaeroben Behandlung noch heisser Klärschlamm in eine zweite Verweilkammer (15) einge¬ lassen wird, so dass durch eine Kammerwand (12) hindurch ein Wärmeaustausch stattfindet, wodurch der frische Klärschlamm vorgewärmt und der heisse Klärschlamm abgekühlt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Füllen der ersten und der zweiten Verweilkammer (17, 15) die Inhalte dieser Kammern durch je ein Rührwerk (45, 43) umgewälzt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Klärschlamm der Reaktorkammer (13) mit einer Förderpumpe (33) umgewälzt und bei der Umwälzung mit einem Ejektor (37) belüftet wird.

13. Vorrichtung zum Konditionieren und Hygienisieren von Klärschlamm mit einem Behälter (11), der eine Reaktor¬ kammer (13) zur Erwärmung des Klärschlamms enthält, und mit Mitteln zur Vorwärmung des frischen Klärschlamms vor der Einführung in die Reaktorkammer (13) und zur Ab¬ kühlung des heissen Klärschlamms vor der Abgabe an eine Faulstufe (65), dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel zur Vorwärmung und Abkühlung eine Verweilkammer ( 17 ) für heissen Klärschlamm und eine Verweilkammer (15) für frischen Klärschlamm im gleichen Behälter (11) aufweisen, in welchem sich auch die Reaktorkammer (13) befindet.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Verweilkammer (15, 17) mindestens ein Rührwerk (43, 45) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilkammer (15) für den frischen Klärschlamm zwischen der Reaktorkammer (13) und der Verweilkammer (17) für den heissen Klärschlamm angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilkammer (17) für den heissen Klärschlamm zwischen der Reaktorkammer (13) und der Verweilkammer (15) für den frischen Klärschlamm angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilkammern (17, 15) und die Reaktorkartimer (13) übereinander angeordnet sind.

18. Vorrichtung nach einem der Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (11) ein senkrecht ange¬ ordneter zylindrischer Behälter ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (11) eine Wärmeisolation (14) aufweist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Kammer (13, 15, 17) eine Ent- lüftungsleitung (47, 48, 49) vorgesehen ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass vom unteren Teil der Verweilkammer (15) für den frischen Klärschlamm eine Leitung (27) zum oberen Teil der Reaktorkammer (13) führt, und dass in der Leitung (27) eine Förderpumpe (31) angeordnet ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass vom unteren Teil der Reaktorkammer (13) eine Leitung (57, 58) zur Verweilkammer (17) für den heissen Klärschlamm führt.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass an die Leitung (57, 58) zur Verweilkammer (17) für d heissen Klärschlamm eine Leitung (64) zu einer Faulstufe angeschlossen ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadur gekennzeichnet, dass eine Steuervorrichtung (67) zur Steu rung von Ventilen (25, 29, 50, 52, 54, 56, 59, 61, 62), F derpumpen (23, 31, 33), Rührwerken (43, 45) vorgesehen is

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadur gekennzeichnet, dass in der Reaktorkammer (13) mindestens Bündel (73) aus Rohren (75) angeordnet ist, um das Festbe (71) mit einer Vielzahl von Kanälen zu bilden.