AT389297B

AT389297B - Verfahren zur herstellung einer klaren fluessigkeit und klaereinrichtung

Info

Publication number: AT389297B
Application number: AT286082A
Authority: AT
Inventors: Bruno Dipl Ing Dr Te Hillinger; Karl Heinz Dipl Ing Buechl; Johannes Dipl Ing Dr Muellner
Original assignee: Waagner Biro Ag
Priority date: 1982-07-23
Filing date: 1982-07-23
Publication date: 1989-11-10
Also published as: ATA286082A

Description


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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer klaren Flüssigkeit aus sedimentierenden, insbesondere biologischen, Schlämmen, wie z. B. Klärschlamm, vorzugsweise unter Ausfaulung des Schlammes, bei dem in einem sich nach unten verjüngenden Reaktionsraum eines Gefässes die zu klärende Flüssigkeit im unteren Bereich des Reaktionsraumes aufgegeben wird, und der sedimentierte Schlamm, insbesondere der grobkörnige Teil desselben, unterhalb der   Flüssigkeits-Aufgabeeinrichtung   abgezogen und nach einer Entwässerung zumindest zum Teil über eine Festkörperrückführung von oben in den Reaktionsraum rückgeführt wird, und eine Kläreinrichtung zur Durchführung des Verfahrens. 



   Es ist aus der DE-OS 22 62 599 und 29 35 078 bekannt, Flüssigkeiten in einem Reaktor mit einem Festkörperbett zu reinigen. Derartige Anlagen benötigen hohe Energiekosten zur Festkörperumwälzung und Festkörperreinigung bzw. Rückspülung. Auch die zu reinigende Flüssigkeit benötigt zur Durchdringung der Festkörperschichten zusätzlich Energie, wodurch der Energieaufwand grösser als bei reinen Flüssigkeitsanlagen ist. 



   Die DE-OS 30 46 686 offenbart einen Reaktor für die Reinigung von Industrieabwasser, bei der eine Bakterienkultur in Schwebe gehalten wird und daher die Verluste an der Bakterienpopulation beträchtlich sind. 



   Es ist bekannt, Flüssigkeiten in einem Wirbelbett anaerob oder aerob zu reinigen. Bei diesem Verfahren ist die Eindämmung des Wirbelbettes schwierig, da die Wirbelschichtdicke nicht nur von der Menge des Fluidisierungsmediums, sondern auch von der Dichte des Reaktorinhaltes abhängt, wobei letzterer Schwankungen unterworfen ist. 



   Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, diesen Schwierigkeiten zu begegnen und ist verfahrensgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die zu klärende Flüssigkeit entgegen der Schwerkraft nach oben durch ein oberhalb der Flüssigkeits-Aufgabeeinrichtung angeordnetes Sieb, welches die Klärflüssigkeit vom Inhalt des Reaktionsraumes trennt, geleitet wird und dass die in der Entwässerungseinrichtung anfallende, schlammhältige Flüssigkeit über die Aufgabeeinrichtung für die zu klärende Flüssigkeit in den Reaktionsraum rückgefördert wird. 



   In einem Verfahren, bei dem insbesondere in der zu klärenden Flüssigkeit Trägermaterial eines biologischen Rasens enthalten ist, welches im Reaktionsraum des   Gefässes sedimentiert,   wird das Trägermaterial, vorzugsweise Körner, Sand, Stroh oder Sägespäne oder auch Lignin bzw. Blähton, nach der Sedimentation zumindest teilweise vom Feinschlamm getrennt und in den Reaktionsraum des Gefässes wieder eingebracht. Gemäss einem weiteren Erfindungsmerkmal werden als Trägermaterial körnige Kristalle des ausfaulenden Schlammes, wie z. B. 



  Schlempe, verwendet. 



   Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung wird in der geregelten Sedimentation im eingedämmten Fliessbett gesehen, wodurch sich eine hohe mögliche Raumbelastung ergibt, die in einer Reduktion des Behältervolumens ihren Ausdruck findet. 



   Die erfindungsgemässe Kläreinrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des weiten Querschnittes ein Sieb mit einer Abkratzeinrichtung für die Siebunterseite, sowie oberhalb des Siebes ein Klarflüssigkeitsabzug und unterhalb des Siebes eine Austrittsöffnung für die Festkörperrückführung vorgesehen sind, dass die Flüssigkeitszuführung als Fluidisierungseinrichtung ausgebildet ist und dass unterhalb der Fluidisierungseinrichtung im Gefäss eine Sedimentabzugseinrichtung mit einer Entwässerungseinrichtung vorgesehen ist, von welcher Rückführungen für die trübe Flüssigkeit und die Grobkörner des Schlammes, insbesondere des Trägermaterials, sowie Sammeleinrichtungen für den entwässerten Überschussschlamm vorgesehen sind.

   Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist koaxial zur Festkörperrückführung und Abkratzeinrichtung zwischen der Fluidisierungseinrichtung und dem Sieb im Gefäss eine Rühreinrichtung vorgesehen. Insbesondere ist oberhalb des Klarflüssigkeitsspiegels ein Gassammelraum für das Faulgas sowie ein Gasentnahmestutzen vorgesehen. Vorzugsweise ist das Sieb kegelstumpfförmig ausgebildet und bildet den Boden eines Absetzraumes. Gemäss einer weiteren Ausgestaltung liegt der Klarflüssigkeitsabzug unterhalb des Wasserspiegels und ist mit Leitblechen vor aufsteigenden Gasblasen abgeschirmt. 



   Die Erfindung ist in der angeschlossenen Figur beispielsweise und schematisch dargestellt. 



   In einem sich nach unten zu verengendem Gefäss   (1)   ist im unteren Teil eine Fluidisierungseinrichtung (2) vorgesehen, in welcher ein Fluidisierungsmedium nach oben gegen ein trichterförmiges Sieb (3) eingegeben wird, so dass oberhalb desselben ein Klarflüssigkeitsraum (16) gebildet wird, von dem die Klarflüssigkeit über den Klarflüssigkeitsabzug (6) abgezogen wird. Da der Klarflüssigkeitsraum (16) eine geringe Steiggeschwindigkeit infolge seines grossen Durchmessers aufweist, wirkt er auch als Absetzraum, in welchem sich der feine Schlamm absetzt, der über die Rückführungsleitung (17) in die Fluidisierungseinrichtung (2) eingeleitet wird.

   Die an der Unterseite des Siebes (3) abgeschiedenen Festkörper werden durch eine Abkratzeinrichtung (4) vom Sieb (3) gelöst und rieseln entsprechend dem spezifischen Gewicht nach unten, wobei sie durch die Rühreinrichtung (8) mit dem Reaktionsrauminhalt des Gefässes   (1)   vermischt werden. 



  Infolge der Fliessbetteigenschaften bleiben die Festkörper so lange in Schwebe, bis ihr spezifisches Gewicht die Mitnahmekraft erreicht hat und sie langsam nach unten absinken. Diese abgesunkenen Teilchen werden unterhalb der Fluidisierungseinrichtung (2) im Sedimentabzug (9) gesammelt und nach Durchlaufen einer Entwässerungseinrichtung (10) über die Leitung der Rückführung (12) zu einer Festkörperrückführung (7) gebracht, die im wesentlichen einen Schneckenförderer aufweist, der die Festkörper durch den Klarflüssigkeitsraum (16) in den Reaktionsraum des Gefässes   (1)   unterhalb des Siebes (3) einführt. Der rückgeführte, zum Grossteil entwässerte Schlamm wird nochmals dem Fliessbett aufgegeben und sinkt mit 

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 steigendem spezifischem Gewicht in Richtung des Sedimentabzuges.

   Während der Senkbewegung verstärkt sich der anhaftende biologische Rasen, in welchem die Schmutzpartikel biologisch abgebaut werden. Während dieser biologischen Umwandlung steigt das spezifische Gewicht und die Senkbewegung erfolgt automatisch. Das in der Entwässerungseinrichtung (10) abgeschiedene schlammhaltige Wasser wird über die Leitung der Rückführung (11) der Fluidisierungseinrichtung (2) wieder zugeführt. Etwaiger Überschussschlamm wird in einer
Sammeleinrichtung (13) aufgefangen. Sollte die Verweilzeit im Reaktionsraum durch die beschriebenen Einrichtungen nicht ausreichen, ist noch eine Schmutzwasserrückführung (18) vorgesehen, die ebenfalls in die Fluidisierungseinrichtung mündet und unfiltrierte Flüssigkeit aus dem oberen Teil des Reaktors wieder zur Fluidisierung rückführt.

   Zur Steuerung dieser Menge bzw. zur Steuerung des rückgeführten Schlammes über die Rückführungsleitung (17) ist eine Regeleinrichtung (19) vorgesehen. 



   Die zu klärende Flüssigkeit kann Klärschlamm oder auch Schlempe umfassen, wobei eine Trägersubstanz verwendet wird, die im Fliessbett schwebt und als Ansatzpunkt für den biologischen Rasen dient. Die Trägersubstanz kann Stroh, Sand oder auch Sägespäne sein, wobei ein Teil der Zellulose während des Fliessprozesses abgebaut wird und zusätzliches Methan bildet. Die benötigten Ersatzmengen werden durch die Zuführung (20) in die Rückführung (12) geführt. Durch diese Zuführung (20) erfolgt aber auch die Ersteinfüllung mit dem Trägermaterial.

   Als geeignetes Trägermaterial hat sich auch Lignin herausgestellt, welches insbesondere bei der Hydrolyse von zellulosehältigen Materialien zur Erzeugung von Zuckerlösungen anfällt Bei Reinigung von Schlempen, die bei Brennereien anfallen, können als Trägermaterial auch die bei der Ausfaulung anfallenden Kristalle verwendet werden. Weitere mögliche Trägersubstanzen sind Blähtonkugeln oder auch Kunststoffhohlkugeln. 



   Der Klarflüssigkeitsabzug (6) ist unterhalb des Wasserspiegels (23) des Klarflüssigkeitsraumes (16) angeordnet, wobei zum Schutz vor aufsteigenden Gasblasen Leitbleche (22) vorgesehen sind. Vom Klarflüssigkeitsabzug (6) rinnt die geklärte Flüssigkeit in der Höhe des Wasserspiegels (23) über Kaskaden (24) in einen Abzugsschacht (21), wobei eine kostengünstige Belüftung der klaren, sauerstoffarme Flüssigkeit erreicht wird. Es werden aerobe Verhältnisse geschaffen. Zeitweise wird der im Klarflüssigkeitsraum (16) entstehende Schwimmschlamm durch eine mit einer Schnellschlussklappe (5) versehene Öffnung abgezogen, nachdem der Gasdruck des entstehenden Faulgases im Gassammelraum (14) über den Gasentnahmestutzen (15) abgebaut wurde. 



   PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung einer klaren Flüssigkeit aus sedimentierenden, insbesondere biologischen, Schlämmen, wie z. B. Klärschlamm, vorzugsweise unter Ausfaulung des Schlammes, bei dem in einem sich nach unten verjüngenden Reaktionsraum eines Gefässes die zu klärende Flüssigkeit im unteren Bereich des Reaktionsraumes aufgegeben wird, und der sedimentierte Schlamm, insbesondere der grobkörnige Teil desselben, unterhalb der Flüssigkeits-Aufgabeeinrichtung abgezogen und nach einer Entwässerung zumindest zum Teil über eine Festkörperrückführung von oben in den Reaktionsraum rückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die zu klärende Flüssigkeit entgegen der Schwerkraft, nach oben durch ein oberhalb der FlüssigkeitsAufgabeeinrichtung angeordnetes Sieb, welches die Klarflüssigkeit vom Inhalt des Reaktionsraumes trennt,

   geleitet wird und dass die in der Entwässerungseinrichtung anfallende, schlammhältige Flüssigkeit über die Aufgabeeinrichtung für die zu klärende Flüssigkeit in den Reaktionsraum rückgefördert wird.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in der zu klärenden Flüssigkeit Trägermaterial eines biologischen Rasens enthalten ist, welches im Reaktionsraum des Gefässes sedimentiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial nach der Sedimentation zumindest teilweise vom Feinschlamm getrennt und in den Reaktionsraum des Gefässes wieder eingebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägermaterial Körner, Sand, Stroh- oder Sägespäne oder auch Lignin bzw. Blähton verwendet werden. <Desc/Clms Page number 3> 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägermaterial körnige Kristalle des ausfaulenden Schlammes, wie z. B. Schlempe, verwendet werden.

5. Kläreinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem in einem trichterförmigen Gefäss im Bereich des engen Querschnittes eine Flüssigkeitszuführung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des weiten Querschnittes ein Sieb (3) mit einer Abkratzeinrichtung (4) für die Siebunterseite, sowie oberhalb des Siebes (3) ein Klarflüssigkeitsabzug (6) und unterhalb des Siebes (3) eine Austrittsöffnung für die Festkörperrückführung (7) vorgesehen sind, dass die Flüssigkeitszuführung als Fluidisierungseinrichtung (2) ausgebildet ist und dass unterhalb der Fluidisierungseinrichtung (2) im Gefäss (1) eine Sedimentabzugseinrichtung (9) mit einer Entwässerungseinrichtung (10) vorgesehen ist, von welcher Rückführungen (11,12) für die trübe Flüssigkeit und die Grobkörner des Schlammes,

insbesondere des Trägermaterials, sowie Sammeleinrichtungen (13) für den entwässerten Überschussschlamm vorgesehen sind.

6. Kläreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass koaxial zur Festkörperrückführung (7) und Abkratzeinrichtung (4) zwischen der Fluidisierungseinrichtung (2) und dem Sieb (3) im Gefäss eine Rühreinrichtung (8) vorgesehen ist.

7. Kläreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Klarflüssigkeitsspiegels ein Gassammelraum (14) für das Faulgas sowie ein Gasentnahmestutzen (15) vorgesehen ist.

8. Kläreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb (3) kegelstumpfförmig ausgebildet ist und teilweise den Boden eines Absetzraumes bildet.

9. Kläreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Klarflüssigkeitsabzug (6) unterhalb des Wasserspiegels (23) liegt und mit Leitblechen (22) vor aufsteigenden Gasblasen abgeschirmt ist.