CS234588B1

CS234588B1 - A method for drying activated sludge sludge and apparatus for carrying out the process

Info

Publication number: CS234588B1
Application number: CS857783A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Beran; Jaroslav Stanek; Stanislav Smejkal
Original assignee: Zdenek Beran; Jaroslav Stanek; Stanislav Smejkal
Priority date: 1983-11-18
Filing date: 1983-11-18
Publication date: 1985-04-16

Abstract

Vynález se týká kontinuálního způsobu sušení aktivovaných kalů z čistíren odpadních vod ve vzestupně proudící ohřáté vzdušině, vytvářející vícestupňové fluidní lože. Aktivovaný kal s obsahem sušiny 10 až 40 % hmotnostních se přivádí do prvního stupně fluidního lože bezprostředně po jeho rozdružení v padající vrstvě vzájemně oddělených částic, přičemž podmínky sušicího procesu se volí tak, aby teplota sušeného kalu v prvním stupni nepřesahovala 80 °C a v posledním stupni 125 °C. Zařízení k provádění způsobu má sušicí komoru so stupňovitým roštem rozdělenou alespoň na dvě sekce, oddělené mezistěnou, ve kterých jsou upraveny vertikální přepážky, vytvářející spolu s mezistěnou labyrintový kanál, navazující na výstup kalu. Vynález je určen pro zpracování aktivovaných kalů, používaných pro krmné účely.The invention relates to a continuous method for drying activated sludge from wastewater treatment plants in an upwardly flowing heated air stream, forming a multi-stage fluidized bed. Activated sludge with a dry matter content of 10 to 40% by weight is fed to the first stage of the fluidized bed immediately after its separation in a falling layer of mutually separated particles, with the drying process conditions being selected so that the temperature of the dried sludge in the first stage does not exceed 80 °C and in the last stage 125 °C. The device for carrying out the method has a drying chamber with a stepped grate divided into at least two sections, separated by a partition wall, in which vertical partitions are arranged, forming together with the partition wall a labyrinth channel, connected to the sludge outlet. The invention is intended for the processing of activated sludge used for feed purposes.

Description

Vynález se týká způsobu sušení aktivovaných kalů z Čistíren odpadních vod a zařízení k provádění způsobu.The present invention relates to a process for drying activated sludge from a wastewater treatment plant and a device for carrying out the process.

Je známo, že aktivovaný kal, vznikající při čištění odpadních vod, například z výroby dřevovláknitých desek, je vzhledem k obsahu biologicky využitelných látek vhodný jako krmivo pro zvířata. Pro tyto účely je třeba mechanicky odvodněný kal vysušit, aby jej bylo možno dopravovat a dlouhodobě skladovat. Bylo zkoušeno mnoho způsobů sušení kalu s cílem zachování jeho nutrič nich vlastností a přípravy vhodné formy pro zkrmování· Pro zachování obsahu nutričně významných látek je třeba sušit kal při poměrně nízkých teplotách. Průmyslové sušení při takových teplotách vyžaduje relativně dlouhou dobu sušení, které jednak znamená malý výkon při nákladném zařízení a velkých požadavcích na energii, jednak ohrožuje obdobně jako vyšší teploty kvalitu produktu® Proto průmyslové sušení kalu na různě modifikovaných páso vých, šachtových a talířových sušárnách nenalezlo rozšíření pro nízkou kvalitu produktu a vysoké výrobní náklady® Byl vypracován a průmyslově zaveden způsob sušení kalu, využívající organické kapaliny - tetrachleretylenu, která se přidává do vlhkého kalu, při sušení. Tato látka tvoří s vodou azeotropickou směs, která se odpaří, opětně rozdělí, a tetrachloretylen se vrací zpět do procesu. Systém pracuje s toxickou láifcou a zařízení pro tente způsob je značně komplikované. Kromě toho se jedná o vsázkový, přetržitý proces s velkými nároky na obsluhu a manipulaci s materiálem. Nepřetržité způsoby sušení, využívající bubnových sušáren, jsou pro přímé sušení kalu nevhodné vzhledem k nalepování materiálu na vnitřní stěny a vestgvbu sušárny. Bylo proto použito způsobu, při kteréqi se kal přidává v menším množství k jiným materiálům, zemědělským produktům, a ty se potom suší na bubnové sušárně. Je zřejmé, že využitelnost tohoto způsobu je značně omezena pro specifické krmné účely. Kromě toho při su234 58ft šení na bubnové sušárně se obtížně udržují teploty na požadovaných nízkých hodnotách. Z hlediáca šetrného sušení při velkých výkonech se jeví výhodné využít sušení ve vznosu. Je známý způsob sušení částečně odvodněného materiálu, který se mechanicky rozdružuje a shora nepřetržitě přivádí do proudu ohřáté vzdušiny, vytvářející vícestupňové lože materiálu a potom se sušený materiál přepouští periodicky do dalších stupňů a z podledního stupně se periodicky vypouští. Zařízení k provádění tohoto způsobu zahrnuje vytlačovací granulátor, jehož matrice, horizontálně umístěnái nad vstupem do zařízení, je opatřena otvory o rozměrech, odpovídajících velikosti částic rozdružovaného materiálu, sušicí komořu, rozdělenou na sekce, z nichž, každá je od sousední navazující sekce oddělena mezistěnou a je opatřena samostatným přívodem a samostatným odvodem ohřáté vzdušiny, a stupňovitě uspořádaný rozdělovači rošt, upravený ve spodní části sušicí komory, přičemž mezi jednotlivými sekcemi a v poslední sekci jsou uzávěry pro periodické přepouštění vrstvy sušeného materiálu. Přes výhody, které tento způsob a zařízení přinášejí, nelze jich využít pro sušení aktivovaných kalů; z čistíren odpadních vod, pro** tože jeho částice, vytvořené protlačováním přes matrici, se již na výstupu z granulátoru slepují a k dalšímu slepování docházi potom ve fluidní vrstvě. Zvláště při vyšším obsahu vlhkosti nad 80% hmotnostních není možné v tomto systému sušení kalu v provozních podmínkách uskutečnit. Další okolností, které brání vyu- i. žití uvedeného způsobu a zařízení, je přetržitá charakteristika sušicího procesu, která je pro sušení kalu nevhodná.It is known that activated sludge resulting from waste water treatment, for example from the production of fibreboard, is suitable for animal feed because of the content of bioavailable substances. For this purpose, the mechanically dewatered sludge needs to be dried in order to be transported and stored for a long time. Many methods of drying sludge have been tried to maintain its nutritional properties and prepare a suitable feed form. To maintain the nutritionally important content, it is necessary to dry the sludge at relatively low temperatures. Industrial drying at such temperatures requires a relatively long drying time which, on the one hand, results in low power at expensive equipment and high energy requirements, and, like higher temperatures, endangers the product quality. Therefore, industrial sludge drying in various modified belt, shaft and plate dryers for low product quality and high production costs® A process for drying sludge using an organic liquid - tetrachlerethylene, which is added to the wet sludge, during drying has been developed and industrially introduced. This material forms an azeotropic mixture with water, which is evaporated, redistributed, and the tetrachlorethylene is returned to the process. The system works with a toxic luminaire and the device for this method is very complicated. In addition, it is a batch, intermittent process with high demands on material handling and handling. Continuous drying methods using drum dryers are unsuitable for direct drying of sludge due to the sticking of material to the inner walls and the embedding of the dryer. Therefore, a process has been used in which the sludge is added in a smaller amount to other materials, agricultural products, and these are then dried in a tumble dryer. Obviously, the utility of this method is greatly limited for specific feeding purposes. In addition, when drying in a tumble dryer, temperatures are difficult to maintain at the desired low values. From the viewpoint of gentle drying at high throughputs, it seems advantageous to use high-speed drying. There is known a method of drying partially dewatered material, which mechanically separates and continuously feeds from the top into a stream of heated air, forming a multistage bed of material, and then the dried material is transferred periodically to further stages and periodically discharged from the next stage. The apparatus for carrying out the method comprises an extruder granulator whose matrix horizontally positioned above the inlet of the apparatus is provided with apertures of a size corresponding to the particle size of the material to be separated, a drying chamber divided into sections each separated from the adjacent adjacent section by a partition; is provided with a separate inlet and separate outlet of heated air, and a stepped distribution grate provided at the bottom of the drying chamber, wherein there are closures between the sections and in the last section for periodically permeating the layer of dried material. Despite the advantages of this method and apparatus, they cannot be used to dry activated sludge; from the sewage treatment plant, since its particles formed by extrusion through the matrix are already glued at the outlet of the granulator and further gluing takes place in the fluidized bed. Especially at higher moisture contents above 80% by weight, it is not possible in this system to dry the sludge under operating conditions. Another circumstance that prevents the use of said method and apparatus is the intermittent characterization of the drying process, which is unsuitable for drying the sludge.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob sušení aktivovaných kalů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že aktivovaný kal s obsahem sušiny 10 až 40% hmotnostních, se přivádí do prvního stupně fluidního lože bezprostředně po jeho rozdružení v padající vrstbě vzájemně oddělených částic, přičemž v prvním stupni fluidního lože se zahřívá na teplotu nepřesahující 80° C a v posledním stupni na teplotu nepřesahující 125° C.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the method of drying activated sludges according to the invention, which consists in that activated sludge with a dry matter content of 10 to 40% by weight is fed to the first stage of the fluidized bed immediately after its separation in a falling layer of separated particles. The fluidized bed is heated to a temperature not exceeding 80 ° C and, in the final step, to a temperature not exceeding 125 ° C.

Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu je vyznačeno tím, že matrice protlačovacího granulátoru, jejíž příčný průřez činí nejméně 25% plochy rozdělovacího roštu v první sekci sušicí komory, zasahuje do prostoru první sekce v její hofcní části, mezi jednotlivými stupni rozdělovacího roštu je v sušicí komoře upravena vertikálně uložená první, druhá a třetí přepážka-a v mezistěně a v první, druhé a třetí přepážce je upraven střídavě naApparatus for carrying out the method according to the invention is characterized in that the die of the extruder granulator, whose cross section is at least 25% of the area of the distribution grid in the first section of the drying chamber, extends into the space of the first section in its upper part. vertically mounted first, second and third bulkheads - and in the partition wall and in the first, second and third bulkheads is alternately

234 588234 588

- 3 jejich bočních stranách první, druhý, třetí a čtvrtý' přepadový ctvor, navazující na výstup kalu ze sušicí komory.- 3 their lateral sides of a first, second, third and fourth overflow core, following the sludge exit from the drying chamber.

Způsob podle vynálezu umožňuje průmyslové sušení kalu ve flu idní vrstvě bez problémů s poruchami fluidaee a tím využívá příznivých vlastností fluidní vrstvy z hlediska kvality produktu. Pokud se týče zařízení pro provádění způsobu, je v porovnání se známými podstatně jednodušší. Kromě granulátoru nemá žádné pohyblivé části a přitom výkon, vztažený pa jeho velikost případně hmotnost, je podstatně vyšší než u známých typů. Labyrintovitě probíhající kanál, tvořený průchody mezi přepážkami a mezistěnou, zlepšuje rovnoměrnost doby zdržení částic kalu v závěru su·* šicího procesu a umožňuje. jejich rychlé vyhřátí na sterilizačni teplotu.The process according to the invention enables industrial drying of sludge in the fluidized bed without problems with fluid defects and thus exploits the advantageous properties of the fluidized bed in terms of product quality. With regard to the apparatus for carrying out the method, it is considerably simpler compared to the known ones. Except for the granulator, it has no moving parts, yet the performance, in terms of its size or weight, is considerably higher than that of the known types. The labyrinth channel formed by the passages between the baffles and the partition wall improves the uniformity of the residence time of the sludge particles at the end of the drying process and allows. their rapid heating to the sterilization temperature.

Na přiloženém výkřesu je schematicky znázorněn příklad zařízení podle vynálezu v axonometrickém pohledu s oddělenou čelní stěnou_e An example of the device according to the invention is shown schematically in the attached drawing in axonometric view with a separate front wall _e

Sušicí komora J, omezená první boční stěnou X, druhou boční stěnou zadní stěnou 2 ^a neznázorněnou čelní stěnou, je mezlstěnou 6 rozdělena na první sekci 8 a druhou sekci 2· V důsledku zkosení 18 zadní stěny 2 j^e prostorprvní a druhé sekce θ) 2 ^v horní části rozšířen. Ve spodní části sušicí komory χ vThe drying chamber J, limited first sidewall X, a second side wall of the rear wall 2 ^{and the} not shown front wall is mezlstěnou 6 divided into a first section 8 and a second section 2 · As a result of the chamfer 18 of the rear wall 2 j ^e prostorprvní and second sections θ) 2 extended ^{at the} top. At the bottom of the drying chamber χ v

je upraven rozdělovači rošt JO, který se stupňovitě snižuje ve směru od první boční stěny 4 k druhé boční stěně £. Mezi jednotlivými stupni 11 rozdělovacího roštu JO je v sušicí komoře upravena vertikálně uložená první, druhá a třetí přepážka 12, 13. 14. přičemž první přepážka 12 je umístěna v první sekci 8a dřuhá a třetí přepážka 13, %4 vě druhé sekci 2* D° prostoru první sekce 8 v její horní části je vyústěna matrice 2 protlačovacího granulátoru J_, jejíž příčný průřez překrývá plochu rozdělovacího roštu 10 mezi první boční stěnou 4 a první přepážkou 12. Minimální příčný průřez matrice 2 protlačovacího granulátoru Jj potřebný pro zajištění funkce zařízení, činí 25% plochy rozdělovacího roštu 10 v první sekci 8, Prostory sušicí komory J jsou vzájemně propojeny přepadovými otvory, přičemž první neznázorněný přepadový otvor je vytvořen na zadní boční straně první přepážky 12, druhý přepadový otvor 15 na čelní boční straně mezistěny 6., třetí neznázorněný přepadový otvor na zadní boční straně druhé přepážky 13 a čtvrtý přepadový otvor 16 na čelní boční straně třetí přepážky 14. Přepadové otvory tak tvoří spolu s prostory mezi první, druhou a třetí přepážkou 12, 13, 1_4 a mezistěnou 6a distribution grate 10 is provided which gradually decreases in the direction from the first side wall 4 to the second side wall 6. Between the individual stages 11 of the distribution grate 10, vertically mounted first, second and third baffles 12, 13 are provided in the drying chamber. 14. the first baffle 12 is located in the first section 8a second and the third baffle 13, 4 in the second section 2 * D In the space of the first section 8 in its upper part there is a die 2 of the extruder granulator 11 whose transverse cross section overlaps the area of the grate 10 between the first side wall 4 and the first partition 12. The minimum cross section of the die 2 25% of the area of the grate 10 in the first section 8. The drying chamber spaces are interconnected by overflow openings, the first overflow opening (not shown) being formed on the rear side of the first partition 12, the second overflow opening 15 on the front side of the partition 6, the third not shown. overflow speed a raft on the rear side of the second partition 13 and a fourth overflow opening 16 on the front side of the third partition 14. The overflow openings thus form together with the spaces between the first, second and third bulkheads 12, 13, 14 and the partition 6

234 588.234 588.

- 4 labyrintovité probíhající kanál, navazující na výstup 17 kalu, upravený na druhé boční stěně J. Na dolním konci první sekce 8 je upraven první přiváděči otvor 25 vzdušiny, na nějž navazuje první tlačný ventilátor 19 s prvním ohřívacím tělesem 23« V horní Části první sekce 8 v zadní stěně £ je upraven první odváděči otvor 27/ vzdušiny, který je napojen na první cyklon 2g, spojený s prvním sacím ventilátorem 21. Obdobně jé druhá sekce £ opatře- i na druhým přiváděcím otvorem 26 vzdu^šiny a druhým odváděcím otvorem 28 vzdušiny, na nějž navazují druhý tlačný ventilátor 20, druhé ohřívací těleso 24, druhý cyklon 30 a druhý sací ventilátor 22.At the lower end of the first section 8, a first air inlet opening 25 is provided, followed by a first blower fan 19 with a first heater 23 ' a section 8 in the rear wall 8 is provided with a first exhaust opening 27 / air which is connected to a first cyclone 2g connected to a first suction blower 21. Similarly, the second section 6 is provided with a second air inlet opening 26 and a second exhaust opening 28, the second pressure fan 20, the second heater 24, the second cyclone 30 and the second suction fan 22.

částečně odvodněný kal s obsahem sušiny 10 až 40% hmotnostních přichází do protlačovacího granulátoru £, kde se protlačováním přes matricí 2. vytvaruje na částice kalu, které se působením tíže odtrhávají a v řídké vrstvě, kde jsou vzájemně od sebe odděleny, padají do prostoru první sekce 8, vymezeného první boční stěnou £ a první přepážkou £2. Současně je do první sekce 8 přes přvní přiváděči otvor 25 vháněň^YSŽ^ným ventilátorem £9 vzdušina, která je ohřívána ná potřebnou teplotu ohřívacím tělesem 23 a prochází rozdělovacím roštem 10. Působením ohřáté vzdušiny se částice již před pádem a během pádu v prostoru první sekce 8 částečně odsuší a tím se snižuje jejich tendence k aglomeracii. Ve vzestupném proudu ohřáté vzdušiny se nad rozdělovacím roštěm 10 vytváří první stupeň fluidního lože kalu.The partially dewatered sludge with a dry matter content of 10 to 40% by weight comes into the extruder granulator 6, where it is extruded through the matrix 2 to form sludge particles which are severely peeled off and fall into the first space in a thin layer where they are separated from each other. a section 8 defined by a first side wall 64 and a first partition 52. At the same time, air is injected into the first section 8 through the first inlet opening 25 through an exhaust fan 49 which is heated to the required temperature by the heating element 23 and passes through the distribution grate 10. With the heated air. The section 8 is partially dried, thereby reducing their tendency to agglomerate. In the ascending flow of heated air, a first stage of the fluidized bed of sludge is formed above the distribution grid 10.

Další stupně fluidního lože se vytvářejí v prostoru první sekce 8 mezi první přepážkou 12 a mezistěnou 6 a dále v prostorech druhé sekce J mezi mezistěnou druhou a třetí přepážkou 13.14 a druhou boční stěnou J, kam je ohřátá vzdušina vháněna druhým tlačným ventilátorem 20 přes druhé ohřívací těleso 24« druhý přiváděči otvor 26 a stupně 11 rozdělovacího roštu £0» Z posledního stupně fluidního lože mezi třetí přepážkou 14 a druhou boční stě-; nou J je usušený kal nepřetržitě odváděn přes výstup 17» Ohřátá vzdušina je ze sušicí komory J odváděna působením prvního a druhého sacího ventilátoru 21. 22 přes první a druhý odváděči otvor 27, 28 do prvního a druhého cyklonu 29. 30. ve kterých se odloučí prach a drobné částice kalu, stržené a unášené vzdušinou. Během sušicího procesu je žádoucí, aby jednak nedocházelo k dlouhodobému ohřevu sušeného kalu na vyšší teploty a přitom se kal mohl vyhřát během krátké doby na teplotu, při které dojde k jeho sterilizaci. Ke splnění této podmínky se částice Igalu zahřívají v prvním stupni fluidního lože na teplotu nejvýše 80 aFurther stages of the fluidized bed are formed in the space of the first section 8 between the first baffle 12 and the partition 6 and further in the spaces of the second section J between the baffle second and third baffles 13.14 and the second side wall J where the heated air is blown by the second blower 20 through the second heating the body 24 ' of the second inlet opening 26 and the stages 11 of the grate 60 from the last stage of the fluidized bed between the third partition 14 and the second side wall; The dried sludge is continuously discharged through the outlet 17. The heated air is discharged from the drying chamber J by the action of the first and second suction blower 21, 22 through the first and second discharge openings 27, 28 to the first and second cyclone 29, 30. dust and small sludge particles entrained and entrained with air. During the drying process, it is desirable, on the one hand, to avoid the long-term heating of the dried sludge to higher temperatures while allowing the sludge to be heated to a sterilization temperature within a short time. To meet this condition, the Igal particles are heated to a temperature of not more than 80 a in the first stage of the fluidized bed

- 5 v posledním stupni na teplotu nejvýše 125 ^C. 234 58a- 5 in the last step to a temperature of not more than 125 ° C. 234 58a

Místo první a druhé sekce 8, 9 a první, druhé a třetí přepážky 12. 14. jak uvedeno v popsaném příkladě, je možné jejich počet zvýšit, čímž se přiměřeně zvýší i počet stupňů fluidního lože.Instead of the first and second sections 8, 9 and the first, second and third baffles 12, 14, as shown in the described example, their number can be increased, thereby increasing the number of fluidized bed stages accordingly.

Příklad použití:Example of use:

Způsob a zařízení podle vynálezu byly průmyslově využity pro sušení částečně odvodněných aktivovaných kalů z čistírny odpadních vod z průmyslového zpracování dřévní hmoty. Při roštové ploše 5,5 m byl výkon zařízení až 5 000 kg suchého granulovaného kalu za den o sušině více jak 90% hmotnostních. Sušicím prostředkem byl vzduchi, ohřívaný parou o tlaku t MPa, které se spotřebovalo 1,6 až 1,9 t/h. Spotřeba elektrické energie u tohoto zařízení byla 60 KWh. Vzniklý produkt - vysušený kal - byl použit pro krmné účely jako dodatkový zdroj aktivních látek a organického dusíku.The method and apparatus of the invention have been industrially used for drying partially dewatered activated sludge from an industrial wastewater treatment plant. With a grate area of 5.5 m, the plant output was up to 5,000 kg of dry granulated sludge per day with a dry matter content of more than 90% by weight. The drying agent was air heated by steam at a pressure of 1 bar which consumed 1.6 to 1.9 t / h. The power consumption of this device was 60 KWh. The resulting product - dried sludge - was used for feed purposes as an additional source of active substances and organic nitrogen.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

234 583

Process for drying activated sludge from sewage treatment plants, wherein the partially dewatered and mechanically separated activated sludge is transferred from the first to the last stage of a multistage fluidized bed and is dried in an ascending flowing heated air mass, characterized in that the activated sludge containing solids 10 to 40% by weight is fed to the first stage of the fluidized bed immediately after it is separated in a falling layer of mutually separated particles, the first stage of the fluidized bed being heated to a temperature not exceeding 80 ° C and the last step to a temperature not exceeding 125 ° C.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, comprising an extruder granulator having a horizontally positioned matrix having apertures corresponding to the particle size of the separated sludge, a drying chamber divided into at least two sections, each of which is separated from the adjacent adjacent section by a partition; is provided with a separate inlet and a separate outlet of heated air, and a stepped distribution grid arranged at the bottom of the drying chamber, characterized in that the die (2) of the extruder granulator (1) having a cross-section of at least 25% of the distribution grid (10) in the first section (8) of the drying chamber (3), extends into the space of the first section (8) in its upper part, a vertically mounted first is arranged in the drying chamber (3) between the individual stages (11) of the distribution grid (10),

13, 14) and in the partition (6) and in the first, 13, 14), there is provided alternately on their side sides a first overflow opening, a second overflow opening (15), a third overflow opening and a fourth overflow opening (16) following the outlet (17) drying chamber sludge (3) ® second and third baffles (12, second and third baffles (12),