WO1990002303A1 - Verfahren zur eindickung schlammartiger substanzen - Google Patents

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WO1990002303A1
WO1990002303A1 PCT/EP1989/001004 EP8901004W WO9002303A1 WO 1990002303 A1 WO1990002303 A1 WO 1990002303A1 EP 8901004 W EP8901004 W EP 8901004W WO 9002303 A1 WO9002303 A1 WO 9002303A1
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sludge
substance
drying device
tube
water
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PCT/EP1989/001004
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Wolfgang Denk
Christian Kubala
Johann Ludwig Wurzer
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Alex Friedmann Kg
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B25/00Details of general application not covered by group F26B21/00 or F26B23/00
    • F26B25/04Agitating, stirring, or scraping devices
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E03WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03DWATER-CLOSETS OR URINALS WITH FLUSHING DEVICES; FLUSHING VALVES THEREFOR
    • E03D11/00Other component parts of water-closets, e.g. noise-reducing means in the flushing system, flushing pipes mounted in the bowl, seals for the bowl outlet, devices preventing overflow of the bowl contents; devices forming a water seal in the bowl after flushing, devices eliminating obstructions in the bowl outlet or preventing backflow of water and excrements from the waterpipe
    • E03D11/02Water-closet bowls ; Bowls with a double odour seal optionally with provisions for a good siphonic action; siphons as part of the bowl
    • E03D11/11Bowls combined with a reservoir, e.g. containing apparatus for disinfecting or for disintegrating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B17/00Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement
    • F26B17/18Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by rotating helical blades or other rotary conveyors which may be heated moving materials in stationary chambers, e.g. troughs
    • F26B17/20Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by rotating helical blades or other rotary conveyors which may be heated moving materials in stationary chambers, e.g. troughs the axis of rotation being horizontal or slightly inclined
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B23/00Heating arrangements
    • F26B23/04Heating arrangements using electric heating
    • F26B23/06Heating arrangements using electric heating resistance heating

Definitions

  • the invention relates to a method for thickening sludge-like substances, in particular faeces, under the action of heat.
  • Processes of this type are suitable for use in sewage treatment plants, but above all for use in toilet facilities in railway operations, which have to meet modern hygiene requirements because the currently usual disposal is via the track body.
  • the following variants for the disposal of the faeces accumulating in the toilets have been proposed or set up specifically for railway operations:
  • Air traffic - being emptied at the stations results in elaborate disposal associated with great odor nuisance.
  • To avoid odor nuisance while driving it is known to freeze the contents of the collecting container, which requires a high amount of energy when freezing and additionally when thawing.
  • Chemicals are also used for disinfection, partly in open systems (emptying while driving) and partly in closed systems (emptying at the end stations), which in both cases results in environmental pollution, which in the first case is permanent and periodically in the second respectively.
  • a number of known versions dispose of the faeces by incineration. There are a number of problems with this, particularly with regard to thermal insulation. In addition, this variant is very energy-intensive.
  • the object of the invention is therefore to develop a process for thickening sludge-like substances which, on the one hand, saves energy and, on the other hand, provides an end product which is easy to dispose of.
  • the sludge-like substance after homogenization by water Supply and comminution of chunky constituents by means of a metering device in a steady flow to an electrically heated drying device, in which the substance is transferred to the solid state with the constant conveyance by a means of transport with the elimination of gases and water vapor, in order to leave the drying device by means of a solids separator to be removed.
  • a further energy saving results when the sludge-like substance passes through a heat exchanger used for preheating before being introduced into the drying device.
  • Water which is excreted in vapor form can be recycled if it is used after the condensation and recycling in use as rinsing water to homogenize the sludge-like substance.
  • the drying device consists of a tube made of electrically conductive material which is itself connected to the output circuit of a power source and which contains at least one rotating helix driven by a motor as a means of transport.
  • the tube consists of a PTC thermistor material, it acts as a self-regulating heat source when connected directly to the power source, the temperature of which can be adjusted to the desired value by selecting the appropriate PTC thermistor material, regardless of the load on the drying device.
  • the main advantage of the invention is that the dry substance resulting from energy-saving processing is highly compressed, i.e. is reduced to a minimum volume and, owing to the high temperature in the drying device, has already been freed from all malodorous substances and can therefore be disposed of without nuisance of odors, for example in the form of briquettes.
  • the fecal matter accumulating in a toilet of a railway wagon is collected in an intermediate container 1 after being fed in via an inlet 1 and fed to a comminution device 2 from which a homogenized sludge passes into a circulation pump 3.
  • the latter conveys the sludge to a metering device 4, for example a metering pump.
  • 3 1 denotes an overflow channel which returns the excess amounts of substance which the metering pump 4 cannot deliver at times into the collecting container 1.
  • a heat exchanger 5 is connected to the metering pump 4 and detects the sludge flowing through it
  • the preheated sludge passes from the heat exchanger 5 into a drying device 6, which essentially consists of a tube made of electrically conductive material, which is connected to a power source 7, the current of which heats the tube 6, which transfers the heat generated to the emits substance located inside, which changes on its way through the tube 6 from the liquid state to the solid state, whereby fermentation gases and water vapor escape. If that too
  • a transport device is provided within the tube 6, which consists of two helices 8 and 9 screwed together and which are kept in constant rotation by a motor 10 in the sense that the sense of screwing the coils 8 and 9 result in a pushing movement towards the end of the tube 6.
  • This axis of the motor 10 is provided at its free end with a double lever 11 perpendicular to it.
  • a double lever 11 perpendicular to it.
  • the axis of the motor 10 is arranged somewhat obliquely with respect to the axis of the tube 6.
  • the coils 8 and 9 experience not only a rotational movement, but also a periodic axial relative movement against one another, which brings about a constant cleaning process, such that no dried substance can accumulate on the coils 8 and 9, which could hinder the movement process.
  • the solidified substance emerging at the end of the tube 6 is fed to a solids separator 12 and from this after appropriate reworking, for example, among other things. by briquetting, excreted in the form of individual briquettes via an outlet 12 '.
  • the water vapor flowing out of the pipe 6 is condensed in a liquid separator 13 and the water thus produced is passed to the heat exchanger 5 for the purpose of dissipating heat to the sludge after passing through a cleaner 14.
  • the condensed water discharged via the outlet 5 ' can again be used as flushing water for the toilet.
  • the gases escaping from the tube 6 can be withdrawn from the circuit after passing through a gas cleaner 15 via a drain valve 15 '.
  • Diameter of the tube 6 a few centimeters, length of the tube 6 up to one meter.
  • Voltage source 7 supplies 400 - 500 A at 8 V.
  • Temperature of tube 6 is approximately 500 "C.

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Abstract

Verfahren zur Eindickung schlammartiger Substanzen, insbesondere Fäkalien unter Verwendung eines elektrisch beheizten Rohres (6) als Trockenvorrichtung für die Substanz, deren Transport durch das Rohr (6) mittels rotierender Wendel (8, 9) erfolgt.

Description

Verfahren zur Eindic ung schlammartiger Substanzen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Eindickung schlammartiger Substanzen, insbesondere Fäkalien, unter Wärmeeinwirkung.
Verfahren dieser Art kommen für die Anwendung in Kläranlagen in Betracht, vor allem aber für die Anwendung bei Toiletteanlagen im Eisenbahnbetrieb, die den modernen Anforderungen an Hygiene entsprechen müssen, weil die derzeit übliche Entsorgung über den Gleiskörper erfolgt. Speziell für den Eisenbahnbetrieb sind fol¬ gende Varianten zur Entsorgung der in den Toiletten anfallenden Fäkalien vorgeschlagen bzw. eingerichtet worden:
Das Aufbewahren in einem Sammelbehälter, der - so wie auch im
Flugverkehr - an den Stationen entleert wird, hat eine aufwendig und mit großer Geruchsbelästigung verbundene Entsorgung zur Fol¬ ge. Zur Vermeidung von Geruchsbelästiguπgen während der Fahrt ist es bekannt, den Inhalt der Sammelbehälter einzufrieren, was einen hohen Energiebedarf beim Einfrieren und zusätzlicn beim Auftauen bedingt. Zur Desinfektion werden auch Chemikalien teils in offe¬ nen Systemen (Entleerung während der Fahrt) und teils in geschlos senen Systemen (Entleerung an den Endstationen) verwendet, was in beiden Fällen Umweltbelastungen zur Folge hat, die im ersten Fall dauernd und im zweiten Fall periodisch erfolgen.
Eine Reihe von bekannt gewordenen Ausführungen entsorgen die Fäkalien auf dem Wege der Verbrennung. Hierbei tritt eine Reihe von Problemen auf, vor allem in Bezug auf die Wärmeisolation. Überdies ist diese Variante sehr energieaufwendig.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Eindickung schlammartiger Substanzen zu entwickeln, das einerseits energiesparend ist und anderseits ein Endprodukt liefert, das leicht zu entsorgen ist. Erfindungsgemaß wird die schlammartige Substanz nach einer Homogenisierung durch Wasser- zufuhr und Zerkleinerung brockiger Bestandteile mittels einer Dosiereinrichtung in stetigem Fluß einer elektrisch beheizten Trockenvorrichtung zugeführt, in der die Substanz bei stetiger Förderung durch ein Transportmittel unter Ausscheidung von Gasen und Wasserdampf in den festen Zustand übergeführt wird, um nach Verlassen der Trockenvorrichtung mittels eines Feststoffabschei¬ ders entfernt zu werden.
Eine weitere Energieersparnis ergibt sich dann, wenn die schlamm- artige Substanz vor Einbringung in die Trockenvorrichtung einen der Vorerwärmung dienenden Wärmeaustauscher durchläuft.
Auch das aus der Trockenvorrichtung. in Dampfform ausgeschiedene Wasser kann wiederverwertet werden, wenn es nach Kondensation und Rückführung in Anwendung als Spülwasser zur Homogenisierung der schlammartigen Substanz herangezogen wird.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht die Trocken¬ vorrichtung aus einem Rohr aus elektrisch leitendem Material, das selbst in den Ausgangskreis einer Stromquelle geschaltet ist und das als Transportmittel mindestens eine von einem Motor an¬ getriebene rotierende Wendel enthält.
Wenn das Rohr aus einem Kaltleitermaterial besteht, wirkt es bei direktem Anschluß an die Stromquelle als selbstregelnde Wärme¬ quelle, deren Temperatur durch Wahl des entsprechenden Kaltlei¬ termaterials auf den gewünschten Wert einstellbar ist, unabhän¬ gig von der jeweiligen Belastung der Trockenvorrichtung.
Ein verbesserter Transport der Substanz durch das Rohr ergibt sich dann, wenn als Transportmittel zwei ineinander geschraubte von einem gemeinsamen Motor angetriebene Wendeln dienen, die. zufolge einer Schrägstellung der Achse des Motors gegenüber der Achse des Rohres außer der Rotation auch noch relativ zu- einander eine oszillierende axiale Bewegung ausführen. Diese zweifache Bewegung der Wendeln relativ zueinander und relativ zum Rohr gewährleistet eine ständige Reinigung der Wendeln und des Rohres von anhaftenden Teilen festgewordener Substanz.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die bei eπergiesparender Verarbeitung anfallende Trockensubstanz hoch- komprimiert, d.h. auf ein minimales Volumen reduziert ist und zufolge der hohen Temperatur in der Trockenvorrichtung bereits von allen übelriechenden Stoffen befreit ist und daher ohne Ge¬ ruchsbelästigung, beispielsweise in Form von Briketts entsorgt werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung sche¬ matisch dargestellt, anhand dessen das erfindunsgemäße Verfahren erläutert wird.
Die an einer Toilette eines Eisenbahnwaggons anfallenden Fäkalie werden in einem Zwischenbehälter 1 nach Zufuhr über einen Eingan l1 gesammelt und aus diesem einer Zerkleinerungsvorrichtung 2 zu geführt, aus der ein homogenisierter Schlamm in eine Umwälzpumpe 3 übertritt. Letztere fördert den Schlamm zu einer Dosiervor¬ richtung 4, beispielsweise einer Dosierpumpe. Mit 31 ist ein Überlaufkanal bezeichnet, der die überschüssigen Substanzmengen, die die Dosierpumpe 4 zeitweise nicht fördern kann, in den Sam¬ melbehälter 1 zurückleitet. An die Dosierpumpe 4 ist ein Wärme- tauscher 5 angeschlossen, der den durchfließenden Schlamm auf
Kosten der im weiteren Prozeß entwickelten Wärme erwärmt, die de anfallenden Kondenswasser entzogen wird, das über einen mit 51 bezeichneten Ausgang abgeführt wird. Vom Wärmetauscher 5 gelangt der vorgewärmte Schlamm in eine Trockenvorrichtung 6, die im we- sentlichen aus einem Rohr aus elektrisch leitendem Material be¬ steht, das an eine Stromquelle 7 angeschlossen ist, deren Strom das Rohr 6 erhitzt, das die entstandene Wärme an die in seinem Inneren befindliche Substanz abgibt, die sich auf ihrem Weg durch das Rohr 6 vom flüssigen Zustand in den festen Zustand wandelt, wobei Gärgase sowie Wasserdampf entweichen. Wenn auch die
Substanz unter dem Druck der Dosierpumpe 4 in das Rohr 6 eiπge- bracht wird, so würde dieser Druck nicht ausreichen, um den Reibungswiderstand innerhalb des Rohres 6 zu überwinden.
Zur Gewährleistung eines einwandfreien Substanzflusses durch das Rohr 6 ist innerhalb desselben eine Transportvorrichtung vorge¬ sehen, die aus zwei ineinander verschraubten Wendeln 8 und 9 be¬ steht und die von einem Motor 10 in ständiger Rotation gehalten werden und zwar in dem Sinn, daß der Schraubensinn der Wendeln 8 und 9 eine Schubbewegung in Richtung auf das Ende- des Rohres 6 ergibt. Diese Achse des Motors 10 ist an ihrem freien Ende mit einem senkrecht zu ihr stehenden Doppelhebel 11 versehen. An je¬ dem der beiden Enden d-es Doppelhebels 11 ist je eine der Wendeln 8 bzw. 9 aπgelenkt und erfährt über den zugehörigen Teil des Dop¬ pelhebels 11 das für die Ausführung der Rotationsbewegung erfor- derliche Drehmoment. Die Achse des Motors 10 ist jedoch etwas schräg gegenüber der Achse des Rohres 6 angeordnet. Hierdurch erfahren die Wendeln 8 und 9 nicht nur eine Rotationsbewegung, sondern auch eine periodische axiale Relativbewegung gegeneinan¬ der, die einen ständigen Reinigungsprozeß bewirkt, derart, daß sich keine getrocknete Substanz an den Wendeln 8 und 9 anlagern kann, die den Bewegungsvorgang behindern könnte.
Die am Ende des Rohres 6 austretende verfestigte Substanz wird einem Feststoffabscheider 12 zugeführt und von diesem nach ent- sprechender Nachbearbeitung, beispielsweise u.a. durch Brikettie¬ rung, in Form von einzelnen Briketts über einen Ausgang 12' aus¬ geschieden.
Der dem Rohr 6 entströmende Wasserdampf wird in einem Flüssig- keitsabscheider 13 kondensiert und das so entstandene Wasser wird nach Durchlaufen eines Reinigers 14 dem Wärmetauscher 5 zwecks Wärmeabgabe an den Schlamm zugeführt. Das über den Ausgang 5' ab¬ geführte Kondenswasser kann erneut als Spülwasser für die Toilette verwendet werden. Die dem Rohr 6 entweichenden Gase können nach Durchlaufen eines Gasreinigers 15 über ein Ablaßventil 15' dem Kreislauf entzogen werden.
Spezielle Daten einer ausgeführten Trpckenvorrichtung:
Durchmesser des Rohres 6 einige Zentimeter, Länge des Rohres 6 bis zu einem Meter. Spannungsquelle 7 liefert 400 - 500 A bei 8 V. Temperatur des Rohres 6 ca. 500" C.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Eindickung schlammartiger Substanzen, insbeson¬ dere Fäkalien, unter Wärmeeinwirkung, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , daß die schlammartige Substanz nach einer Homogenisierung durch Wasserzufuhr und Zerkleinerung brockiger Bestandteile mittels einer Dosiereinrichtung (4) in stetigem Fluß einer elektrisch beheizten Trockenvorrichtung (6) zugeführt wird, in der die Substanz bei stetiger Förderung durch ein Transportmittel (8,9) unter Ausscheidung von Gasen und Wasserdampf in den festen Zustand übergeführt wird, um nach Verlassen der Trockenvorrichtung (6) mittels eines Feststoff¬ abscheiders (12) entfernt zu-werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß die schlammartige Substanz vor Ein¬ bringung in die Trockenvorrichtung (6) einen der Vorerwärmung dienenden Wärmetauscher (5) durchläuft.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß das aus der Trockeπvorrichtung (6) in Dampfform ausgeschiedene Wasser nach Kondensation und Rückführung, insbesondere in Anwendung als Spülwasser zur Homo¬ genisierung der schlammartigen Substanz herangezogen wird.
4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprü¬ chen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Trockenvorrichtung aus einem Rohr (6) aus elektrisch lei¬ tendem Material besteht, das selbst in den Ausgangskreis einer Stromquelle (7) geschaltet ist und das als Transportmittel (8,9) mindestens eine von einem Motor (10) angetriebene rotierende Wendel enthält.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t , daß das Rohr (6) aus einem Kaltleitermaterial besteht.
6. Einrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß als Transportmittel (8,9) zwei ineinande geschraubte, von einem gemeinsamen Motor (10) angetriebene Wen¬ deln (8,9) dienen, die außer der Rotation auch noch relativ zu- einander eine oszillierende axiale Bewegung ausführen.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, d. a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß die Achse des Motors (10) gegenüber der Achse des Rohres (6) schräg gestellt ist.
PCT/EP1989/001004 1988-08-26 1989-08-25 Verfahren zur eindickung schlammartiger substanzen WO1990002303A1 (de)

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AT210688 1988-08-26

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