CH484397A - Verfahren zur gemeinsamen Verbrennung von flüssigen Abfallstoffen und wässrigem Klärschlamm, insbesondere aus kommunalen Abwässern, sowie Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur gemeinsamen Verbrennung von flüssigen Abfallstoffen und wässrigem Klärschlamm, insbesondere aus kommunalen Abwässern, sowie Einrichtung zur Ausführung dieses VerfahrensInfo
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Description
Verfahren zur gemeinsamen Verbrennung von flüssigen Abfallstoffen und wässrigem Klärschlamm, insbesondere aus kommunalen Abwässern, sowie Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur gemeinsamen Verbrennung von flüssigen Abfallstoffen und wässrigem Klärschlamm, insbesondere aus kom munalen Abwässern.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Einrich tung zur Ausführung dieses Verfahrens.
Flüssige Abfallstoffe, herrührend aus Gewerbe- und Industriebetrieben, wie auch nicht zuletzt aus der heutigen Verkehrstechnik, sowie wässriger Klär schlamm, herrührend insbesondere aus der kommuna len Abwasserreinigung, aber auch aus Kläranlagen zur Reinigung industrieller Abwässer, stellen für die heu tige Zivilisation kennzeichnende Abfallstoffe dar, die im Interesse der öffentlichen Hygiene beseitigt, d. h. in bezug auf ihre verschiedenen schädlichen Eigenschaf ten unschädlich gemacht werden müssen.
Abgesehen von der Klärschlammvernichtung, fallen heute auch flüssige Abfallstoffe, wie z. B. Altöl, Tank bodenrückstände, Garagenabfälle, chemische Abfall produkte, Teere usw. in steigendem Masse am, so dass auch deren wirtschaftliche Vernichtung immer mehr an Bedeutung gewinnt.
Obwohl verschiedene Verfahren für die Beseitigung dieser Abfallstoffe bereits vorgeschlagen, entwickelt und praktisch ausgeführt worden sind, genügt offenbar ihre Verbrennung den hygienischen und wirtschaft lichen Ansprüchen am besten und hat sich als das empfehlenswerteste Verfahren erwiesen.
Während jedoch für die Verbrennung flüssiger Ab fallstoffe erprobte Verfahren und Einrichtungen zur Verfügung stehen, hat sich für die Verbrennung von Klärschlamm bisher noch kein Verfahren eindeutig durchsetzen können, was in erster Linie auf den An fallzustand des Klärschlammes als stark wässrige Sus pension zurückzuführen ist, der es notwendig macht, den Klärschlamm zunächst zu entwässern bzw. zu trocknen, bevor er verbrannt werden kann. Hierfür sind zwar Verfahren bzw. Einrichtungen bekannt ge worden, welche aber in bezug sowohl auf Investitions- als auch Betriebskosten sehr aufwendig sind.
Anderseits ist vielfach die Verbrennung von flüssi gen Abfallstoffen dann recht unwirtschaftlich, wenn, lediglich mit dem Ziel diese Abfallstoffe zu vernichten, von einer Ausnutzung der Verbrennungswärme abgese hen wird, die flüssigen Abfallstoffe aber in grösserer Menge anfallen oder/und einen relativ hohen Heizwert besitzen.
Soweit überhaupt Versuche bekanntgeworden sind, flüssige Abfallstoffe und wässrigen Klärschlamm zu sammen durch gemeinsame Verbrennung zu vernich ten, sind diese jedoch bisher ohne nennenswerten Er folg geblieben. Insbesondere ergäbe die Mischung von flüssigen Abfallstoffen selbst höheren Heizwertes mit dem anfallenden wässrigen Klärschlamm einen Brennstoff von so tiefem Heizwert, dass er kaum von selbst brennen, jedenfalls aber nicht diejenigen Verbrennungstemperaturen ermöglichen würde, welche die Geruchsfreiheit des Verbrennungsprozesses bzw. der Abgase gewährleisten.
Hier ist zu beachten, dass Klärschlamm aus der kommunalen Abwasserreinigung mit einem Wassergehalt von ca. 92 % anfällt, wie er in den Eindickern moderner Kläranlagen erreichbar ist.
Zweck der Erfindung ist, die vorgenannten Nach teile zu beheben.
Das Verbrennungsverfahren gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungs wärme der gemeinsamen Verbrennung der flüssigen Abfallstoffe und der Feststoffanteile des Klärschlam mes ganz oder teilweise zur thermischen Entwässerung des Klärschlammes, so wie dieser anfällt, verwendet wird, indem die bei der Verbrennung erzeugten heissen Rauchgase als direkter oder indirekter Wärmeträger zur Verdampfung des Schlammwassers verwendet wer den.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen Ver brennungsofen für die flüssigen Abfallstoffe, wobei die den Feuerraum des Verbrennungsofens über eine Heissgasleitung verlassenden Rauchgase mindestens einen Schlammwasserverdampfer direkt oder indirekt beheizen, sowie eine Transporteinrichtung, welche den Ausgang mindestens eines Schlammwasserverdampfers für die frei gewordenen Feststoffe des Klärschlammes mit einem Beschickungsschacht des Verbrennungsofens verbindet.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vor richtung, welche auch das Verfahren gemäss der Erfin dung veranschaulichen, sind schematisch in Form von Schaltbildern dargestellt. Es zeigen: Fig.1 eine Einrichtung mit einstufiger Schlamm entwässerung direkt durch die Rauchgase, Fig.2 eine Einrichtung mit zweistufiger Schlamm entwässerung unter Verwendung von Heizdampf als Wärmeträger und Fig. 3 eine Einrichtung mit zwei schlammseitig par allel geschalteten Schlammwasserverdampfern.
In diesen drei Zeichnungsfiguren ist jeweils mit Doppellinien (===) der Weg von Rauchgasen, mit ge strichelten Linien (-- ) derjenige von Dampf (Frisch dampf oder Brüden), mit durchlaufenden Linien (-) der Weg des Klärschlamms und des aus ihm durch die Trocknung gewonnenen Feststoffes und mit strich punktierten Linien (-.-.-.-.-) der Weg von Kondensat (aus Frischdampf oder Brüden) gekennzeichnet.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Ofen für die Verbrennung flüssiger Abfallstoffe bezeichnet, mit 2 seine Beschik- kung mit den flüssigen Abfallstoffen, mit 3 ein ange bauter Hilfsbrenner zur Verfeuerung flüssigen Brenn stoffes, mit 4 der Feuerraum des Ofens 1 und mit 5 ein Beschickungsschacht für die an einer Stelle 0 ein gebrachten Feststoffe des Klärschlammes.
Die heissen Rauchgase, die aus der Verbrennung der flüssigen Ab fallstoffe, der Feststoffanteile des Klärschlammes und, gegebenenfalls aus der Verbrennung zusätzlichen flüs sigen Brennstoffes mittels des Hilfsbrenners 3 herrüh ren, ziehen an einer Stelle 6 aus dem Feuerraum 4 des Ofens 1 ab, um in die mit 7 bezeichnete Rauchgas seite, d. h. den Heizraum einer thermischen Entwässe rungsvorrichtung 7/10 für die Verdampfung des im Klärschlamm enthaltenen Schlammwassers zu gelan gen, wo sie ihre Wärme abgeben und dann über eine Leitung 8 durch einen nicht dargestellten Schornstein, evtl. über eine diesem vorgeschaltete, ebenfalls nicht dargestellte Saugzugeinrichtung ins Freie ausgestossen werden.
Der mit ca. 92 0io Wassergehalt anfallende, flüssige Klärschlamm wird über 9 in den mit 10 be zeichneten Trocknungsraum des Schlammentwässerers 7/10 eingespiesen. Die dort infolge der Verdampfung des Schlammwassers frei werdenden Feststoffe des Klärschlammes werden an einer Stelle 11 abgezogen und über ein als Transporteinrichtung dienendes För derband 12 in den Beschickungsschacht 5 des Ofens 1 eingeführt, um dort zusammen mit den flüssigen Ab fallstoffen verbrannt zu werden.
Die infolge der Verdampfung des Schlammwassers aus der thermischen Entwässerungsvorrichtung 7/10 entweichenden Brüden, welche übelriechend oder sonstwie belästigend wirken können, werden über eine Leitung 13 in den Feuerraum 4 des Abfallverbren nungsofens 1 eingeführt, um dortselbst entsprechend überhitzt zu werden, wodurch die übelriechenden orga nischen Stoffe dieser Schlammbrüden zerstört werden.
Das in der Fig. 1 dargestellte Schema kann sinnge- mäss durch Anordnung einer zwei- oder mehrstufigen Schlammentwässerung erweitert werden, wodurch die Entwässerungsleistung erhöht wird, was z. B. bei er- höhtem Anfall von Klärschlamm erforderlich sein kann.
Der zur thermischen Entwässerung des Klärschlam mes vorgesehene Schlammwasserverdampfer 7/10 soll dem Vorhandensein von Feststoffen im Klärschlamm und den sich mit fortschreitender Eindickung des Schlammes ergebenden Verhältnissen Rechnung tra gen. Hierfür sind bekannte Verdampfer verschiedener Konstruktion geeignet, wie z. B. insbesondere Dünn schichtverdampfer sowie Trommel- oder Schnecken verdampfer. Dies gilt in gleicher Weise für die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Verdampfer.
Die besondere Funktion des Hilfsbrenners 3 für flüssigen Brennstoff soll im Anschluss an die Beschrei bung der beiden in Fig.2 und 3 gezeigten Ausfüh rungsbeispiele erläutert werden.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Einrichtung mit Be nützung von Dampf als Wärmeträger zwischen der Verbrennung der flüssigen Abfallstoffe und der thermi schen Schlammentwässerung, wobei eine zweistufige Schlammtrocknung in zwei in Serie geschalteten Schlammwasserverdampfer vorgesehen ist. Hierbei werden diese beiden Verdampfer zweckmässig derart eingestellt, dass in jedem von ihnen je eine Hälfte des Schlammwassers verdampft wird, wobei der jeweilige Heizdampfverbrauch bekanntlich nur die Hälfte der verdampften Wassermenge beträgt.
Hier ist wieder, wie in Fig. 1, mit 0 bis 5 der Ofen für die Verbrennung der flüssigen Abfallstoffe, ein- schliesslich seiner verschiedenen Bauelemente bezeich net. Die heissen Rauchgase des Verbrennungsofens 1 werden bei 6 in einen Dampfkessel 20 geleitet und ent weichen bei 8 ins Freie. Im Dampfkessel 20 wird Satt dampf erzeugt, der über eine Leitung 21 in den Heiz raum 7 eines ersten Verdampfers I gelangt.
Im Heiz raum 7 des Verdampfers I gibt der Dampf seine Wärme ab und wird dann als Kondensat über eine Lei tung 22 wieder in die Trommel des Dampfkessels 20 zurückgespiesen, so dass also der Dampfkessel 20 im geschlossenen Dampf/Wasser-Kreislauf arbeitet, was bekanntlich verschiedene Vorteile hat.
Der mit ca. 92 % Wassergehalt anfallende Klär- schlamm wird bei 9 in den mit 10' bezeichneten Ver- dampfungsraum des zweiten, mit II bezeichneten Ver dampfers eingespiesen,
wo die Hälfte seines Schlamm wassers in einer ersten Trocknungsstufe verdampft und der Klärschlamm auf ca. 85 % Wassergehalt eingedickt wird, wie dies weiter unten näher erläutert werden wird.
In diesem Zustand gelangt der Klärschlamm über 11' in den Verdampfungsraum 10 des ersten Verdamp fers I, wo in einer zweiten Trocknungsstufe das rest liche Schlammwasser praktisch total verdampft wird, und die dadurch frei gewordenen Feststoffe des Klär schlammes gelangen über 11 und das Förderband 12 in den Beschickungsschacht 5 des Abfallverbrennungs ofens 1.
Die bei der Verdampfung der zweiten Hälfte des Schlammwassers im Verdampfer I entstehenden Brü- den gelangen über eine Leitung 23 als Heizdampf in den Heizraum 7' des Verdampfers II, wo sie ihre Wärme abgeben, um die erste Hälfte des Schlammwas sers zu verdampfen, und werden dann als Kondensat über eine Leitung 24 abgeführt.
Die im Verdampfer II bei der Schlammtrocknung entstehenden Brüden wer den über eine Leitung 13 in den Feuerraum 4 des Ver- brennungsofens 1 eingeführt, um dortselbst auf Ge- ruchslosigkeit überhitzt zu werden.
Das in Fig. 2 dargestellte, zuvor erläuterte Verfah rensschema kann selbstverständlich auf nur eine ein zige Verdampfungsstufe, d. h. Trocknungsstufe für den Klärschlamm, vereinfacht werden.
In Fig. 3, die eine Variante der Schaltung der bei den Verdampfer I und 1I der Fig.2 zeigt, sind die Überweisungszeichen der Fig. 2 beibehalten. Die über weisungszeichen 0 bis 5 beziehen sich wieder auf den Abfallverbrennungsofen. Bei 2 wird der Ofen 1 mit den flüssigen Abfallstoffen beschickt, die im Feuer raume 4 des Ofens 1 verbrannt werden.
Die bei dieser Verbrennung entstehenden heissen Verbrennungsgase gelangen über die Leitung 6 in den als Abhitzekessel arbeitenden Dampfkessel 20, geben dort ihre fühlbare Wärme an das Kesselwasser ab und werden daraufhin über 8 und einen nicht dargestellten Kamin ins Freie ausgestossen, sei dies durch natürlichen Zug oder mit tels eines Saugzugventilators. Der Wasser/Dampf- Kreislauf des Dampfkessels 20 geht wieder, wie dies bereits in Fig.2 gezeigt ist, über 20-21-7-22-20 in. bekannter Weise vor sich, wobei der im Dampfkessel 20 erzeugte Dampf im Heizraum 7 des Verdampfers I seine Wärme abgibt.
Der anfallende Klärschlamm wird in zwei einander parallele Schlammströme aufgeteilt, über 9 und 9' annähernd je zur Hälfte in die Trock- nungsräume 10 und 10' der beiden schlammseitig par allel geschalteten Verdampfer I und II eingeführt und dortselbst entwässert, d. h. getrocknet. Die dadurch frei gewordenen Feststoffe des Schlammes werden bei 11 und 11' aus den Trocknungsräumen 10 und 10' ausge tragen und mittels des Förderbandes 12 in den Be schickungsschacht 5 des Verbrennungsofens 1 trans portiert.
Die im Trocknungsraum 10 des Verdampfers I aus dem Schlammwasser entwickelten Brüden gelangen über die Leitung 23 als Heizdampf in den Heizraum 7' des Verdampfers II, wo sie ihre Wärme abgeben, um das Schlammwasser des in diesen Verdampfer einge führten Schlammes zu verdampfen, kondensieren dort selbst und werden dann als Kondensat über die Lei tung 24 abgeführt. Die im Trocknungsraum 10' des Verdampfers II aus dem Schlammwasser entwickelten Brüden werden über die Leitung 13 in den Feuerraum 4 des Verbrennungsofens 1 eingeführt, um dortselbst auf Geruchslosigkeit überhitzt zu werden.
Mittels des Hilfsbrenners 3, der in jedem Falle, d. h. wie auch immer das Verfahren durchgeführt bzw. die dazu dienende Einrichtung gestaltet sein mag, am Verbrennungsofen 1 für die flüssigen Abfallstoffe vor gesehen sein kann, wird es ermöglicht, Schwankungen im Wärmehaushalt des Verfahrens bzw. der Einrich tung weitgehend zu kompensieren und damit auch in ungünstigen Betriebssituationen einen in thermischer Hinsicht einwandfreien Betrieb der gesamten Einrich tung zu gewährleisten. Beispielsweise kann der Hilfs brenner 3 dann in Tätigkeit treten, wenn z. B. der Heizwert der flüssigen Abfallstoffe oder/und der festen Stoffe des Schlammes vorübergehend absinkt oder etwa flüssige Abfallstoffe vorübergehend nicht in aus reichender Menge zur Verfügung stehen.
Es besteht die Möglichkeit, diesen Hilfsbrenner für intermittierenden Brennerbetrieb mit einem automa tisch arbeitenden Ein- und Ausschalter auszurüsten in Abhängigkeit von der Ofenaustrittstemperatur der Rauchgase gesteuert sein kann. Auch ist es möglich, die Wärmeleistung dieses Hilfsbrenners in Abhängig keit von einer Betriebsgrösse, z. B. der Temperatur im Feuerraum des Verbrennungsofens oder der Tempera tur der aus dem Ofen austretenden Rauchgase automa tisch zu regeln.
Bei etwaigem Ausbleiben flüssiger Ab fallstoffe könnte der Verbrennungsofen notfalls aus- schliesslich mit flüssigem Brennstoff gefahren werden, so dass die Schlammvernichtung keine unerwünschte Unterbrechung erfährt.
Es braucht wohl nicht besonders betont zu werden, dass der Hilfsbrenner nicht unbedingt ein Brenner für eigentlichen flüssigen Brennstoff, wie z. B. Heizöl, sein muss, sondern auch für die Verbrennung anderer strö- mungs-, d. h. fliessfähiger Brennstoffe, d. h. von Heiz gasen verschiedenster Art, beispielsweise Methangas, eingerichtet sein kann.
Statt die fliessfähigen Brennstoffe separat für sich in den Abfallverbrennungsofen einzuführen, könnte sie unter Umständen auch vorher den flüssigen Abfallstof fen beigemischt werden.
Die Erfindung ist als keineswegs an die zuvor an hand der Zeichnung erläuterten Ausführungsformen des Verfahrens bzw. der zu seiner Durchführung die nende Einrichtung gebunden, sondern die Einzelheiten der Ausführung können im Rahmen der Erfindung variiert werden.
Claims (1)
- PATENTANSPRüCHE I. Verfahren zur gemeinsamen Verbrennung von flüssigen Abfallstoffen und wässrigem Klärschlamm, insbesondere aus kommunalen Abwässern, dadurch ge kennzeichnet, dass die Verbrennungswärme der ge meinsamen Verbrennung der flüssigen Abfallstoffe und der Feststoffanteile des Kühlschlammes ganz oder teil weise zur thermischen Entwässerung des Klärschlam mes, so wie dieser anfällt, verwendet wird, indem die bei der Verbrennung erzeugten heissen Rauchgase als direkter oder indirekter Wärmeträger zur Verdampfung des Schlammwassers verwendet werden.1I. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch einen Verbrennungsofen (1) für die flüssigen Abfallstoffe, wobei die den Feuerraum (4) des Verbrennungsofens über eine Heissgasleitung (6) verlassenden Rauchgase mindestens einen Schlammwasserverdampfer (7/10 bzw. I/7/10 und I1/7'/10') direkt oder indirekt behei zen, sowie eine Transporteinrichtung (12), welche den Ausgang (11 bzw. 11 und 11') mindestens eines Schlammwasserverdampfers (7/10 bzw. I/7/10 und II/ 7'/10') für die frei gewordenen Feststoffe des Klär schlammes mit einem Beschickungsschacht (5) des Verbrennungsofens (1) verbindet (vgl. Fig. 1 bis 3).UNTERANSPRüCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die erzeugten heissen Verbren nungsgase selber direkt zur thermischen Entwässerung des Klärschlammes verwendet werden. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass mittels eines Dampfkessels, der in den Weg der durch die Verbrennung entwickelten heis- sen Rauchgase eingeschaltet ist, Heizdampf erzeugt und dieser als Zwischenwärmeträger zur thermischen.Entwässerung des Klärschlammes verwendet wird, wobei der Dampfkessel mit Rückführung des Konden- sates des Heizdampfes im geschlossenen Wasser/ Dampf-Kreislauf betrieben wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die bei der thermischen Entwässe rung des Klärschlammes durch die Verdampfung des Schlammwassers entstehenden Brüden in den Feuer raum des Verbrennungsofens für die flüssigen Abfall stoffe eingeführt und dort auf Geruchslosigkeit über hitzt werden.4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die infolge der thermischen Entwäs serung des Klärschlammes durch die Verdampfung des Schlammwassers frei gewordenen Feststoffe des Klär schlammes zusammen mit den flüssigen Abfallstoffen in einem ihnen gemeinsamen Verbrennungsofen ver brannt werden. 5.Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass der wässrige Klärschlamm in meh reren Verdampfungsstufen thermisch entwässert wird und dass die durch die Verdampfung des Schlammwas sers entstehenden Brüden aus einer Verdampfungsstufe als Heizdampf für die ihr benachbarte Verdampfungs- stufe verwendet werden. 6. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass der zu verbrennende Klärschlamm in mindestens zwei parallele Schlammströme aufgeteilt und jeder dieser Teilströme separat für sich thermisch entwässert wird. 7.Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der vorangehenden Unteransprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigen Abfallstoffe und die Feststoffanteile des Klärschlammes zusammen mit fliessfähigen Brennstoffen verbrannt werden und dass die Verbrennungswärme dieser Stoffe zur thermischen Entwässerung des Klärschlammes verwendet wird. B.Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch ge kennzeichnet, dass der Feuerraum (4) des Verbren nungsofens (1) durch die Heissgasleitung (6) unmittel bar mit dem Heizraum (7) des Schlammwasserver- dampfers (7j10) und durch eine Brüdenrückführleitung (13) mit dessen Verdampfungsraum (10) verbunden ist (vgl. Fig.1). 9.Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch ge kennzeichnet, dass der Feuerraum (4) des Verbren nungsofens (1) durch die Heissgasleitung (6) mit einem Dampfkessel (20) und dieser durch eine Dampfleitung (21) mit dem Heizraum (7) des Schlammwasserver- dampfers (I/7/10) verbunden ist (vgl. Fig. 2 und 3). 10. Einrichtung nach Unteranspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, dass mindestens zwei Schlammwasser verdampfer (I/7/10 und I1/7'/10') vorgesehen und schlammseitig hintereinander oder parallel geschaltet sind (vgl. Fig. 2 und 3). 11.Einrichtung nach den Unteransprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfkessel (20) über die Dampfleitung (21) mit dem Heizraum (7) nur des einen Schlammwasserverdampfers (I/7/10) und der Verdampfungsraum (10) dieses über eine als Heiz- dampfleitung dienende Brüdenleitung (23) mit dem Heizraum (T) des anderen Schlammwasserverdampfers (1I/7'/10') verbunden ist und dass der Verdampfungs- raum (10')des letzteren über eine Brüdenrückführlei- tung (13) mit dem Feuerraum (4) des Verbrennungs ofens (1) verbunden ist (vgl. Fig. 2 und 3). 12. Einrichtung nach Patentanspruch II und den Unteransprüchen 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beidem Schlammwasserverdampfer (I/7/10 und I1/7'/10') schlammseitig hintereinandergeschaltet sind und der Verdampfungsraum (10') des vom Klär schlamm durchströmten ersten Schlammwasserver- dampfers (1I/7'/10') durch eine Verbindungsleitung (11')mit dem Verdampfungsraum (10) des nachge schalteten Schlammwasserverdampfers (I/7/10) und nur der Ausgang (11) dieses über die Transporteinrich tung (12) für die frei gewordenen Feststoffe des Klär schlammes mit dem Beschickungsschacht (5) des Ver brennungsofens (1) verbunden ist (vgl. Fig. 2).
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1968
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased |