DE1609009A1 - Verfahren zur Behandlung von Abwasserschlamm - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung besieht eioh auf ein neues Verfahren sur Behandlung von Abwasserschlamm, insbesondere auf ein eyoliaohee Verfahren, bei welohem Mt% und Wärme in einer Art verwendet werden, daß der Betrieb ohne Wartung möglich ist.

Die Naßverbrennung von Schlamm bei erhöhter Temperatur und bei erhöhtest Druck mittels Luft» zwecks Verringerung des Wassergehaltes der Feststoffe rad zwecks Verringerung des spezifischen Filtrationswiderstandes des Schlammes, ist eine bereits gut bekannte, industriell durchgeführte Methode_t welohe in der USA-Patentschrift

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Hr. 2 665 249 u&d ron Zimaenaann in ^hemioal 25· August 1958 Seite 117 fczw, von Teletzke in C Engineering ITogrees 6o_v Seite 33 (1964) beschrieben ist« Uqο derzeit durchgeführte kontinuierliche Verfahren macht eine dauernde Wartung erforderlich um !temperatur, Druck und Geschwindigkeit des Sauerstoff7erbrauohe8 richtig aufeinander abzustimmen· Bei großen Abwasseraufbereitungsanlagen etört dien weiter nicht, da ohnedies stets genügend Pereonal anwesend 1st« jedooh ist eine dauernde Wartung ▼on kleinen Abwaseeraufbereitungsanlagen, welche pro Tag etna 8 bia 16 Stunden betrieben werden und täglich in Betrieb gesetzt und stillgesetzt warden, aus technischen Gründen nicht erwünscht. Zahlreiche bei der Abwasseraufbereitung auftretende Probleme, beispielsweise unzureichende Kapazität der üieselflachen, übermäßig lange Totzeiten wegen Keinigungsarbeiten, Belästigung der in der Nähe der Anlage stutig zunehmenden Bevölkerung durch die bei der Abwassseraufbereitung üblicherweise auftretenden störenden Gerüche, unzureichende Ablagerungs.fläohen oder überhaupt keine Ablagerungsilächen für den Abwasserschlamm in Nähe der Aufbereitungsanlage und steigende Arbeitskosten, die durch die Jta&verbrennung des Abwasserschlammes in technisch günstiger Aeise für große Abwasaeraufbereitungsanla^en gelöst wurden» bestehen auch bei kleinen Abwasseraufbereitungeanlagen und es 1st Ziel der vorliegenden Erfindung diese Probleme auch für kleine Abwaseeraufbereitungsanlagen la Hinblick auf deren Erfordernisse zu lösen.

' - ² * BAD

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Bei der Haßvarbrennung von Abwasserschlamm bei hohen Temperaturen und Drloken wird der Schlamm Im wesentlichen vollständig oxydiert, wobei eine praktisch von organischen Stoffen freie, unlösliche Asche erhalten wird· Duroh eine solche weitgehende Oxydation des Abwaaeerschlairinies «erden alle bei der Abführung der Abwässer entstehenden Probleme völlig beseitigt. Ia manchen Gegenden stört Jedooh ein, wesentliche Mengen organischer Stoffe enthaltender Schlamm nicht sofern er durch eine spezielle Behandlung in seiner Absetzgeachwindigkett und Plltrationsgesohwindigkelt ausreichend verbessert worden ist und eein Wassergehalt weitgehend verringert wurde, und der Schlamm in einen biologisch stabilen Zustand Übergeführt wurde.

Sie Verfahren nach Porteous, Girdler und iiuof sind nicht aur Herstellung von Sohl&amen Bit solchen Eigenschaften geeignet, da naoh diesen Verfahren ein biologisch unstabiler Schlamm von üuüerst störendem Geruoh erhalten wird.

Es besteht daher Bedarf naoh einen Verfahren, bei welohea ein Schlamm alt den oben angegebenen Eigenschaften in einer einfaoh aufgebauten und wirtschaftlich tu betreibenden Anlage, welche auoh in M&he von kleinen Gemeinden, deren Steuereingänge gering sind und deren dringende Abwasserprobleme wegen der staatlichen Abwasserverordnungen gelöst werden mliesen, bei geringen Wartung s- und Ins t andhaltungsarbelten erhalten werden kann.

Ea ist nun Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein neues Verfahren zur Behandlung von Abwasserschlamm zu schaffen.

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Vettere ist es Gegenstand der Erfindung ein solches Verfahren derart auszubilden, daß ee in kleinen Anlagen wirtschaftlich durchgeführt werden kann»

Gegenstand der Erfindung ist ee auch ein Abwasseraufbereitungsverfahren zu schaffen, durch welches der Vaesergehalt des Schlammes und seine kolloiden Anteile verringert werden, wodurch die Gasdurohlässigkeit de3 Schlammeο Terringert und seine Oxydationsfähigkeit durch sauerstoffhaltige Gase erhöht wird und schließlich auch die Absetszeit des Schlammes und dessen spezifischer Piltrationswiderstand so weit verringert wird, daß die Erstellung von geringe Wartungskoeten und Arbeitskosten bedingenden Anlagen mit geringen Investitionskosten möglich wird·

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung, zur Durchführung det angegebenen Verfahrens·

Das erflndungsgemäße Verfahren wird im folgenden näher erläutert·

Gemäß der Erfindung wird eine vorgewärmte Menge an Abwasserschlamm j η einer für den Betrieb mit Heißgas unter Druck bei loo bis 225° C ausgelegten Heiβzone bei höherem als Atmosph&rendruck erhitzt, worauf das Erhitzen unterbrochen und der Schlamm, während gasförmiger Sauerstoff zumindest Über einen Bruchteil der ^eIt mit einer seine Absorptionsßeschwincfigkeit übersteigenden Geschwindigkeit duroh den Schlamm geleitet wird, auf zumindest 1oo° C gehalten wird, woduroh eine Naßverbrennung erzielt wird, die bis zu einer Verringerung des spezifischen (Piltrations-)

■ 2 7

ViderBtandee (see /g.1o ) des Schlaiames auf weniger als

25o getrieber wird, und worauf der Druck in der Heizzone

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- 4 - BAD A

ST

teilweise abgebaut, zumindest ein Seil dee WärmeiBh®lt®e der Gasphase des && behandelten Sohlammes direkt auf einen weiteren Teil des Atwaseersohlammea übertragen wird; vm diesen, vorzugsweise bei Atmosphärendruck, auf» vorssugeweise etwa 5o bis 1oo C₉ vorzuwärmen, und der so behandelte erste Anteil des Abwasserschlamm aus der unter Brück stehenden Heizsone entfernte und der so behandelte weitere Anteil des Abvrasses-Schlammes ebenfalls in der beschriebenen Weise behandelt wird.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Schlamm unterworfen werden, welcher aus Irgend einer Stufe eines itbwasseraufbereitungsverfahrens stammt» Solch® Schläasae sind beispielsweise roher Abwasserschlamm, primärer Abwasserschlamm, aktivierter Abwasserschlamm, kcnsentrlester primärer Abwasserschlamm und beim Sohlammfaulverfahren anfallende Faulschlamme,, Industrielle Abfälle mit einem nennenswerten Gehalt an Feststoffen und damit mit einem nennenewerten chemischen Sauerstoffbedarf, beispielsweise Abwässer aua Wollwäschereien, Abwässer aus £ntSchlichtungsverfahren, Fermentationoflilsoigkeiten und Abwässer aus der Papierindustrie, können ebenfalls nech dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitet werden.

£ine Ausfüfcrungsiorm einer Vorrichtung aur -Durchführung des erfindungageaäSen Verfahrene ist in der Figur der Zeichnung sohecatisch dargestellt· Sie geseigt« Vorrichtung weist einen Vorratsbehälter 1 für den Abwasserschlamm auf, welchem Abwasserachlamm aus einer nicht dargestellten Quelle In einer Menge zugeführt wird um den

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BAD ORIGINAL

Druckreaktor 1o nur teilweise au füllen· Der la Vorratsbehälter vorgewärmte AbwassersOhlaira wird durch eine Pump« mit niedrigem Druci über ein Ventil 21 dem Druckreaktor to zugeführt. Aue dem Dampfkesael 3o wird dec Druckreaktor 1o über das Ventil 31 Dampf zugeführt um den Abwasserschlamm auf ein· Temperatur zu erhitzen, welche einen höheren Dampfdruck als Atmdsphärendruck entspricht· Luft wird dem Beaktor nittels tfea Kompressors 4o über das Ventil 41 zugeführt· Aus dem Druckreaktor 1o Strumen Gase über das Druokregelventll 11 und das Ventil 12 ium Vorratsbehälter oder Über das Ventil 15 im ein in Wasser tauchende· perforiertes Rohr So* Auch die aus dem 8ohlammvorrat8b·- hälter 1 entweichenden Oase werden unter Wasser geleitet_v wobei, ua störende QerUohe zu unterdrücken» auch diese Gase Über ein perforiertes Bohr abgeführt werden können· Der behandelte Schlamm wird aus dem Druckreaktor 1o über das Ventil 15 abgezogen und üblichen Abe« t abet ten sugeftlhrt· Das Nebenaohlußventil 17 ermöglicht das Ableiten von gasen aus dem Druckreaktor 1o sum unter Wasser liegenden Bohr 5o oder zum Schlammvorratsbehälter 1 unter Umgehung des Druck» regelventil 11.

Im Betrieb »ird bei geöffneten Ventilen 11, 13 und und bei geschlossenen Ventilen 12, 15, 17, 31 und 41 aus dem Vorratsbehälter 1 eine in der später nooh zu beschreibenden tfeise vorgewärmte Menge an Abwasserschlamm, welche se* füllung nur eines Teilte des Druckreaktor· 1o ausreichend ist, mittels der Niederdruckpumpe 2o in den Seaktor Io gefördert, wobei der Ie©Ictor vorzugsweise etwa bis war

WItU IMUt wird. 9 ₀ g _{8 4 s} / , 3 ₆ , _oW^

a der Vorratsbehälter 1 geleert tat, wird das Ventil 21 geschlossen und mittels dea Druokregelventils der Arbeitsdruok eingestellt, d» h. αε£ dieses Ventil zunächst bis zur Erreichung dee Arbeitβdruckeο im Reaktor geschlossen wird· Der DampfkesBcl 3o wird angeheizt und das Ventil 71 geöffnet um dem Reaktor am Boden aeenelben Dampf sussuf Uhren. Dampf wird solange zugeführt bis der Abwasserschlamm im Reaktor auf die gewünschte Arbeitstemperatur erhitzt worden ist· Hiebei wird duzoh das Kondensat der Abwasserschlamm ▼erdtlnnt und, je nach der Temperatur_? auf weXüfoe der Abwasserschlamm erhitzt wird» bis zu etwa zwei Drittel gefüllt·

Sobald die /rbeit β temperatur erreicht worden ist,, wird das Ventil 31 geschlossen und der Kessel 3o etillg«- setzt· Eine weitere zu behandelnde Menge an Abwasserschlamm wird aodann in den Vorratsbehälter gepumpt« Hun wird der Kompreeeor 4 ο in Garg gesetzt und das Ventil 41 gob'ff net um IiUft in den Reaktor zu leiten· uleiohseitlg mit der Zuführung Ton Luft steigt der Druck im Reaktor an bis das Druokrvgelventil 11 Offnet und dem Reaktor 1o Gase Über das unter rfaeaer liegende perforiert© Rohr 5"> abeträmtn, womit der Arbeitsdruok im Reaktor gehalten wird· Du?@h das Spiel dta DruokregelYentile 11 wird das Abstrusen von aasen und Dampfen aus dem Reaktor und damit der Druck in Reaktor automatisch geregelt·

Unter diesen Bedingungen wird der Abwasserschlamm ohne Härtung während eines bestimmten Zeitabschnittes kontinuierlich verarbeitet.

Bei Rückkehr der Bedlenuncsporeon iat der Kompressor

4o in Betrieb und Druckluft strömt durch den Reaktor 1ο,'

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wobei Beaktionagase und Dampf Über den Kopf dee Reaktors» das Druckregelventil 11» dae Ventil 1? und das unter Wasser tauchende perforierte Bohr 5o abströmen·

J)Ie Behandlung des Abwaseerschlammes im .Reaktor wird durch Schließen des Ventile 41 und Abschalten des Kompressors entweder durch die Bedienungsperson oder durch Kegeleinrichtungen abgeschlossen.

Der Druck im Beaktor wird durch Verringerung der Druckeinstellung am Druckregelventil 11 auf beispielsweise etwa 3»5 bis 7 kg/an², verringert. Durch diese Druckentspannung werden aus des Beaktor die meisten nicht kondensierbaren Oase entfernt,

Hun wird das Ventil 13 geschlossen und das Ventil geöffnet·

Das Druokregclventil wird auf einen noch niedrigeren Druck von etwa 2,1 bis 3»5 kg/cw eingestellt. Aus dem Beaktor gelangt Über die Ventile 11 und 12 Dampf und eine geringe Menge an Gasen direkt in die frische Charge an Abwasserschlamm im Vorratsbehälter 1· Durch die Kondensation des Dampfes wird der Abwassersohlamm auf etwa 8o bis 85° C erhitzt. Hun wird das Ventil 17 geöffnet» womit das Druokregelventil 11 umgangen und die Druckentspannung des Reaktors beschleunigt wird. Aus dem Vorratsbehälter werden die Oase über eine Abgasleitung abgezogen, deren Austrittsöffnung unter Wasser geführt ist um Gerüche au beseitigen.

Sobald aus dom Beaktor genügend Dampf abgeblasen worden ist» wird das Ventil 11 und auch das Ventil 17 von Hand aus oder durch eine Segeleinrichtung automatisch geschlossen. 909845/1361

1&0Q009

Inn wird das Ventil 15 geöffnet und öer oxydierte wird in anfcetraoht dos aooh la üeeittor herrsehenden Srookee auf Absetsfeette gefördert« wo die klare überstehende flüssigkeit τοη άβη abgesetzten Feststoffen abgeleitet wird.

Sobald der Reaktor geleert ist, wird das Ventil 15 geschlossen, worauf .laoh Offnen der Ventile 11, 13, 21 der Vorgang wiederholt warden kann·

In den Tabellen I - IV sind Beispiele für die Behandlung iron Abwasserschlamm nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in einer der Zeichnung entsprechenden Vorrichtung gebracht* Hiebet verblieb der Abwasserschlamm im Reaktor bis 26 1/2 Stunden bei einer ISaximaltemperatur Ton 198 bis 232° C und einer und temperatur von 167 - 221° C. jSe wurde eine Verringerung des chemischen Sauerstoffbedarfes von 16 bis 82 ^ci* erzielt. Der spezifische illtrationswideratsnd

7 2
(io see /g) des behandelten Abwasserschlammes lag stets unter 75· -Bin längeres als 24-stündiges JSrhitaen bew· ein Erhitzen über 225° C brachte keine weiteren Vorteile und ist i* Hinbliok auf einen wirtschaftlichen Betrieb nicht anzuraten· Das Volu&en der abgezogenen feststoff· und der«n feuchtigkeitsgehalt war beträchtlich niedriger als VoluBtn und feuchtigkeitsgehalt des Auegangesohlamuee. Sie feststoffe waren stets unsohädlioh und im wesentlichen geruohefrei· Der geringe feuchtigkeitsgehalt der feststoffe gestattet die Verwendung der feststoffe als stabile SohUttmasse· Ba das lasser aus den feststoffen rasch abläuft, kann die Kapazität Üblicher Absetzbette oder Trommelfilter beträchtlich

erhöht werden, 90984 5/1361

BAD ORiQ[NAL - 9 «r

Tabelle Z
L9£t/SV8606

Versuch Hr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1o

Heaktorab- messungen	916	924	o. 86m χ	3.92m	916	924	I	916	2o15	o»61m	χ 12.1m
in 1 916	68.7 62o3	7o.o 51.8	916	916	62.3 62.3	63oO 63oO	6o.4 63.Ο	6o.5 74.2	2o15	2o15
Chemischer Sauer- 69.0 stoffbedarf d. Ab- wasserschlammea in g/l Druok in kg/cm 34.5	2o4	2o4	65.5 63.ο	67.3 63.0	2o4	2o4	2o4	199	61 74	.3 58.0 ,2 74.2
temperatur in 0C Anfangstemperatur 2c4			2o4	2o4	211			218	2o7	2o7
Hsxlmfl]temperatur	199	193		21o	2o3	18o	174	216		232
Endtemperatur 189		2o9	183			227	22o

ι Gemessene Luftzufuhrgesohwindigkeit in kg/1 0.159 Ο.196 o.17o Ο.363 O.716 0.462 Ο.764 o.84o 0.317 0.342 o.4oo

> $ O₂ im Abgangagas 15·3 12.5 13·6 12,3 14.3 12.8 15*1 15.8 2.9 o„5 5.1 § Behandlungsseit

Β in Standen 6

6 6 6 12 6 16 17 17 17 17

£ Oxydationsgraä

in ?6 24ο4 16.4 15.8 43.6 53.0 62.ο 59.1 6o.1 61.4 62.2 75.6

Abgesogene un- __,.

lösliche organische rr>

Stoffe 41.9 37.4 40.4 58*2 76.6 8o.o 74.3 73.4 97.4 96.4 98.3 _o

Anmerkungs Bei den Yersuohen 1-8 wurde Paulochlamm verwendet, bei den Versuchen 9 - 11 wurde roher ^ Abwasserschlamm verwendet. ^₃

Tabelle Il
Versuch Nr. 12 13 14 15 .. 16 17 18 19 2o

Reaktorabmessungen o_f6im χ 12,1m o.86m χ 12.1m

Schlammvolumen

in 1 2o15 2o15 2o15 2o15 398o 3768 37oo . 39oo 372ο 376β

Chemischer Sauerstoffbedarf d. Ab- 28.6 52.6 54.ο 63.3 55o9 43.7 42.ο 59.7 39.9 39oO wasseraohlammes in g/l

Druok in kg/cm² 35.0 35.ο 35.ο 35*7 62.o 62.3 62.7 61.6 62.7 62.3 Temperatur in ⁰C Anfangs tempera tür 2o4 2o7 2o7 2o5 2oo 198 2oo 2o1 199 199 Maximaltemptretur 211 219 2o9 21o 223 2o4

ι ' ■

Eadteaperatur 167 2o3 2o4 2o9 21o 19o 198 221 213 194

j Gemessene Luftzu-

fuhrgesehwindig- ^

keit in kg/1 0.195 0.133 0.158 o.2o7 o.3o4 0.342 0.279 Ο.267 0.121 Οο279 ίζ

Ι* O₂ im Abgangsgae 15 7 5.7 4.7 4.6 1o.8 9.3 3.ο 4.ο 9.7

17 17 1/2 17 16 7 3/4 17 8Ο.3 71·6· 64.9 77.9 38.6 65.6

88o4 71;4 72.7 86.6 6.1.9 65.ο ~»

Anmerkung« Bei den Versuchen 12-14 wurde roher Abwasserschlamm verwendet, bei den Versuchen 15 - 21£ wurde Faulschlamm verwendet. r?

QQf >Behandlungs2elt °in Stunden ο	17	3	17	17	17
^Oxydatlonsgrad gin $>	38.	7	39.2	44.2	56o2
^Abgezogene unlös liche organisch· Stoffe	92.	74»o	75.8	84.4

	Tabelle III	26	27	28
24	25		ο« 86m χ	12.1m
		375ο	3837	369?
375ο	375ο	39.9	4o.o	26,7
37.0	39.0	35.7	35.0	40.6
35.4	35.7	2o4	2o8	232
199	2o6

YTSuoh If. 22 23 24 25 26 27 28 29 3o 31 32

Beaktorabnessungen

Sohlammvolumen

in 1 · 375o 375o 375o 375o 375o 3837 369? 36?! 37o3 3691 3691

Chemischer Sauerstoffbedarf d. Ab- 37.6 39.2 37.ο 39.ο 39.9 4o.o 26,7 25,7. 27.7 65»4 67.4 waaaerachlamaea in g/1

Druck in kg/om² 63.ο 35.ο . 35.4 35.7 35.7 35.ο 4ο.6 37-8 55.4 38.9 4ο.6 Temperatur in ⁰C Anfange tempera tür 196 2oo 199 2o6 2o4 2o8 232 23 ο 233 228 216

¹⁰ 12nd temperatur 189 188 184 188 186 185 181 188 194 2oo 2o4 ι

Gemessene Luftzu-

fuhrgeschwindig-

keit in kg/1 o.28o 0.145 Ο.195 0.195 0.218 o.2o7 0.266 0.158 0.133 0,266 0.266

£ O₀ im Abgangsgas 11.5 7.9

Behandlungsxeit
Φ in Stunden 17 17

ο Oxydationsgrad

in * 58.4 45.2

|j Abgezogene unlös-
r- liehe organische

Stoffe 71.5 62.0

1O	• o	9.	3 1o.	2	1	11.	5	12	•9	12.2	7.	2	3.7	3.	3	cn
17		17	1/4 17	7	Π		16		16	18		17	16		)9009
51	,2	55.	2 57.	59.	4	67	.1	67.1	63.	5	8o,2	79	.3
59	• 0	62.	6 65.	62.	3	72	.3	75.0	68.	5	86.3	87	•2
rd	e	Faulschlamm	Terwendet

l9£t/S?8606 Tabelle IT

Versuch Hr. 53 34 35 36 37 38 39 4o 41 42

Beaktoratj-

mesaungen / ο„86m χ 12.1m

Schlammvolumen

in 1 3691 3684 3726 375o 369I 37oo 3936 3618 32oo 3691 373o 3753

Chemischer Sauerstoffbedarf «So Ab- 63.8 64.4 65.2 71 o4 68.3 5o.4 62.7 59.8 57.8 63.5 58.7 63,3 wassarschlancies in g/1

Druok in kg/cm² 40.6 39.2 38.5 37.8 38.9 56_eo 56.ο 23.1 24.5 24.9 35.7 35.ο

Temperatur in ⁰C

AnfaiiGstemperatur 231 231 228 2o7 205 219 217 213 213 212 215 2o1

^ HaxLsialtemperatur 211 213 222 2o4

aidtemperatur 2o9 178 188 2o5 2o3 21ο 199 179 178 18o 2o1 196

(ta&eaaene Luftsu- .

§. fahrgeschwindigkeit In kg/1 0.242 Ο.363 0.316 0.242 o.255 0.242 Ο.255 o_o242 Ο.231 0.231 0.242 0.266 O
δ £ O₂ i» Abgangegae 2.6 6.9 5.3 2.2 4.0 2_O8 2.4 5.5 6.0 5.9 3.5 5.4

> Behandlungezeit

"~ia Stunden 13 1/2 26 1/2 19 15 17 17 18 18 1/2 16 18 1/2 19 19

yg
in * 79oO 82.3 82.o 74.4 77·ο 8o.8 81.2 8o.2 76,1 77.2 73.8 72c

Afegesogen· unlöe»
Hohe organisch·

Stoff« 85.2 87.6 86.4 81.6 82.8 88.5 92.3 89.7 71.7 74.5 83.ο 82,

'iBPtrkungt Bei des Vereuohen 33- 37 und 41 - 44 wurde Faulsohlama rerwendet, bei den Versuchen 38 - 4ο ^f? wurde roher Abwaaeeraohlamm τ erwendet. g

Im Vorratsbehälter wird der Abwasserschlamm zumindest unter Ausnützung des U/ärmeinhaltes der vom Reaktor abströmenden Gasphase vorerhitzt· Diese Erhitzung erfolgt durch Durchleiten der Abgase den Reaktors durch den im Behälter befindlichen Schlamm, womit ein Korrodieren von Wärmeaustaueohflachen und ein niederer Wärmeübergang vermieden wird· Dieser Wärmeaustausch kann während der Zeit erfolgen während welcher das saueretoffhaltige Gas durch den im Reaktor befindlichen Schlamm geleitet wird» Es kann aber auch dieser Wärmeaustausch nur dann vorgenommen werden, wenn der Druck im Reaktor teilweise entspannt wird» wobei gleichzeitig Dampf entsteht· Damit wird der Sohlaiim im Vorratsbehälter auf etwa 5o bis 1oo° C vorgewärmt· Wann der gesamte Wärmeinhalt der Gasphase des Reaktorinhaltes ::ur Vorwärmung des Schlammes im Vorratsbehälter ausgenützt wird, wird dieser Schlamm auf mindestens 75° C vorgewärmtο Gewünschtenfalls kann auch der Wärmeinhalt der flüssigen Phase des Reaktorinhaltes zur Erwärmung des Inhaltes des Vorratsbehälter ausgenützt werden, indem der Reaktorinhalt vor den Ableiten auf die Absetzbette unter Verwendung entsprechender Wärmeaustauscher durch den Vorratsbehälter geleitet wird·

Während es für den Fachmann durchaus naheliegend ist, daß die beschriebene Art des Wärmeaustausches von einem Teil des Abwassersohlamme« auf einen anderen für das Wesen der vorliegenden Erfindung nicht kritisch ist und ohne weiteres die Beheizung des Reaktors ausschließlich mit Dampf erfolgen kann, so ist es doch ebenso naheliegende daß bei der letzteren Arbeitsweise durch unnötige Warmeverluste die Gesamtkosten des Verfahrens erhöht werden. 909845/13 61

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/f 1603009

Obwohl» insbesondere wenn Damj>£ emv direkten Beheiiung des Abwassersohlaicmeg im Beaktor verwendet wird und damit der Abwassersehlamm verdünnt wird» das Volumen des Abwaeearsohlanmeg im Vorratsbehälter vorzugsweise etwa die Hälfte, beispielsweise 40 bis 6?~£» dee Volumens dee Äeaktora betraget! soll» ao kann floch iß de& Vorratsbehälter eine größere Volumerpenge, beispielsweise 85 ^ 4ee Yoluaena <les Reaktors j an Abwaseeraohlami» eingebraobt «erden₉ wesn atatt des Dampfes Heißluft zur Beheizung dee Beaktorinhaltes verwendet wird oder wenn stets nur ein Tell dee Inhaltes dee Vorratsbehälter!} in den Beak tor gepumpt wird·

Sie für einen Arbeitegang erforderliche Zeit bangt zumindest teilweise von der Arbeitetemperatur im Heaktor und daTon ab bie zu welchem Aueaafl die filtriergeeebwlndiglceit ύ·9 erhaltenen Schlammes» erhöht und der Ftuobtigkeiteßehalt dee erhaltenen Sohiammte vermlndtrt «erden soll« Wtnn in der Anlage pro Tag nur «in· Chergt rerarbeitet wtrden eoll9 «o beträgt dl· Bthandlungedeuer vorteilhafterwtiee ttwB 15 bia '.IA Stunden. Wenn Jedooh pro Tag mti oder drei Chargen verarbeitet werden βollen, eo sind B·- handlungeeeiten bis herunter su einer Stunde von Vorttll· Bei Durchführung des erfindungegem&0en Verfahrene sind nur relatir kur*e Wertungseelten trforderlicb, d« Ja. daß nur während des fntleerens des Reafctora und während des Auf. heiEsna des Beejttorinhaltea ßedier.ungspexeoasl anwesend eein muß, und danii^ let das erflndungegeraMGe Verfahren zur Durohführun£ des V«rfahrens tn Anlegen aller Art geeignet«

Die erforderliche Reaktortemperatur ist durch die gewählte Behanälungszeit bestimmt» Venn eine ßehandlunga-

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- 15 -

BAD O^GINAL

zeit Ton 8 Stunden oder mehr gewählt wird, so braucht die Beaktortemperatur während der Oxydation nur höher au sein als 1oo° C um den spezifischen Filtrationowiderstand des Abwasserschlaames (Io seo /g) unter 25ο zu bringen· Venn der spezifisch9 Filtrationswiderotand auf unter 75 abgesenkt werden soll» so ist in der Kegel eine Arbeitstemperatur von mindestens 12o° C erforderlich· Im allgemeinen wird eine fieaktorteaperatur von mindestens I4o° C gehalten um das gewUnsohte ürgebnie zu erzielen· Wenn die Behandlungezeit mit 1 bis 8 Stunden festgelegt wird, so wird vorzugsweise der Reaktor bei mindestens I6o° C betrieben« Sie besten Ergebnisse erzielt «an, wenn unabhängig von der Behandlungszeit der Abwasserschlamm auf mindestens 175° 0 erhitzt wird· Ba das erfindungsgemäß· Verfahren Im wesentliohen bei niedrigeren Driioken durchgeführt wird, soll aus rfirtsohaftliohkeitsgründen eine Arbeitstemperatur von nioht mehr als 225° C, vorzugsweise eine Temperatur von 2oo° C oder weniger, gewählt werden·

Der Reaktor ist gegen tfärmeverluste zu isolieren, um ein wirtschaftliches Arbeiten zu ermöglichen, und dessen Inhalt ist während der Behandlungezeit auf einer Temperatur von 1oo° C oder höher zu halten· In der Kegel sinkt die äeaktortemperatur ab sobald die Beheizung unterbrochen wird· Wenn Jedooh bei hohen fieaktortemperaturen gearbeitet wird und durch den Reaktor Luft mit nennenswerter Geeohwindigkeit gefördert wird, steigt die Temperatur wegen der bei der Haßverbrennune frei werdenden Wärme anfänglich an· Um den Abwasserschlamm im Vorratsbehälter entsprechend vorwärmen zu können, werden die anfängliche Reaktortemperatur, die

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B«handlun£0dau«r und die pro Zeiteinheit geförderte Luftmeng· iweokmäßig so bemessen, daß die Endtemperatur im Reaktor zumindest I2o° C₁ vorzugsweise zumindest 14o° C, beträgt·

Obwohl Arbeitsdrücke bis zu 84 kg/om ohne weiteres erzielbar Bind, so wird dooh in der Hegel bei Drücken unter 42 kg/om gearbeitet, da ao mit einer unkomplizierten, billigeren Vorrichtung durchaus brauchbare Ergebnisse erzielt werden· In der Hegel wird Luft durch den Reaktor mit einem Druck gefördert» welcher nur 1,75 bis 3_r5o kg/cm* höher iet als der der Arbeitstemperatur im Beaktor entsprechende Dampfdruck·

Es ist enrtUisoht, daß die vom Reaktor abgezogenen Gase noch freien Sauerstoff enthalten um Bioherzustellen, daß sioh im Reaktor keine reduzierenden Bedingungen ein* stellen, welohe zur Beschädigung von Anlagenteilen und zur Entstehung schädlicher Gerüohe führen können. Bin ausreichender Sauerstoffgehalt der Abgase aus dem Reaktor kann auf automatisches Wege mittels eines den Sauerstoffgehalt in den Abgasen erfassenden Meßgerätes sichergestellt werden, welches bewirkt, daß wenn der Sauerstoffgehalt der Abgase unter einem bestimmten Wert_y beispielsweise o,5 bis 2 #, sinkt, das Nebensohlußventil 11 geöffnet wird» womit der Druck im Reaktor und damit wegen Dampfentwicklung im Reaktor auch die Temperatur im Reaktor verringert wird, bo daß schließlich auoh die Geschwindigkeit des Sauerstoffverbrauche im Reaktor verringert wird·. Die Oxydationsgeschwindigkeit kann zusätzlich noch durch Einstellung der Konzentration des Abwasserschlammes an organischen

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Feststoffen, d. h. dee ohemlsohen Sauerstoffbedarfes des Abwassersohlammee, geregelt werden. Je höher der chemische Sauerstoffbedarf de3 Abwasserschlamm©a let, umso größer 1st bei jeder vorgegebenen Temperatur und jedem Torgegebenen Druck der Oxydationugrad· Dieser Umstand kann zur Regelung der Oxydationegesoh^indigkeit und des Oaydationsgradee herangezogen werden, indem der Grad der Verdünnung dee Abwassersohlammee im Reaktor.' geregelt wird· Der Einfluß des chemischen Sauerstoffbedarfes [G.S.B·) des Abwassersehlammes auf den Säuerstoffverbrauch kann der untenstehenden Tabelle 7 entnommen werden.

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Tabelle T

L9£L/SV8606

	Beaktions- aeit in Std.	16	< Oxy dation	8	Ende	»	< Oxy dation	8	«t SW— ι- WM^r ·" dation	4	dation	2	>
	Reaktiona- temperatur in 0C	15©°	58.2	175C	51.6	69.2	2oo°	85.5	225°	88.7	250*	i * Oxy dation
	n. a„1b. in (g./3U)zuBqgta	f!ss9Bs as Ende	48.4	• 46.4	63.3	CS-B. sn finde	83.2	η c· TJ — Ende	86· ο	Λ *» Τ» „J v.u.JO. α Ende	89.t
S	164.0	68.5	49.8	37.7	62.6	23.7	81.3	18.6	84.9	17.2	88.6
\O ι	126.5	65.2	41.2	34.ο	54.2	25.2	77.6	17.7	82.1	14·4	86.6
?	Too. 8	51.6	44.0	23.2	52.6	18.9	73.8	15.2	82.ο	13.3	85.2
G	74.2	43.7	43.0	13. ο	48.8	16.6	68.3	13.3	8o.8	1ο·9	84.7
J1 irr	48.9	27.4	12.8	8.6	7.5	83.4
Γ	25.4 i	14.5	8.1	4.9	4.2

iäs zeigt sich, daß insbesondere bei fleaktortemperatüren unter 2oo° C die durch Bestimmung dee Sauerstoffverbrauchee oder der Verringerung des chemischen Sauerstoffbedarfes des Abwasserschlamaes ermittelte Oxydationsgeschwindigkeit beträohtlioh absinkt_t nachdem der chemische Sauerstoffbedarf des Abwaseersohlaiumes um etwa 2o bis 5o /J verringert worden ist ο Damit wird es möglioh die Geschwindigkeit, mit welcher gasförmiger Sauerstoff dem Reaktor !zugeführt wird, nach Oo5 bis 1.5 Stunden zu verringern und hiebei einen Gehalt der Abgase an gasförmigem Sauerstoff zu halten«, Hiebei kann so vorgegangen werden,, daß su Beginn dee Betriebes dem Reaktor Luft direkt vom Kompressor und zusätzlich aus einem Gasspeioher zugeführt wird«, ήβ ist jedoch im allgemeinen einfacher gasförmigen Sauerstoff mit konstanter Geschwindigkeit zuzuführen und den Sauerstoffgehalt der Abgase während der Behandlungsdauer ansteigen zu lassen. Sie Geschwindigkeit, mit weloher gasförmiger Sauerstoff zugeführt wird, wird vorzugsweise der maximalen Oxydationsgeschwindigkeit entsprechend bemessen, welche sich unter den gewählten Bedingungen ergibt. Im Idoalfalle werden die Bedingungen so gewählt, daß der dauernd laufende Kompressor die erfordorliohe Menge an Luft fördert.

Wenn es erwünscht ist die größtmögliche Verbesserung der Absetzeigensohaft und die größtmögliche Verringerung des WasserhaltevermögenB des behandelten Abwasserschlammes zu erzielen, so werden relativ hohe Reaktortemperaturen (175 - 225° C) und Drücke (35 - 84 kg/om²) angewendet um einen maximalen OxydationBgrad (35 - 85 %) des Abwasserte chlaLmes au erzielen. Wenn auf eina Möglichst wirtschaftliche

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Arbeitsweise abgesielt wird» so sollen u» die Verwendung billigerer Anlagen au ermöglichen und um den Energieverbrauch zu lenken, niedrigere Beaktortemperatüren (12ο - 16o° C) und niedrigere Drücke (7 - 24.5 kg/cm ) gewählt werden» bei welchen sich relativ lange Reaktionnzeiten (16 - 24 Stunden) ergeben. Gewünschtentalls -können die Kosten für die Luftverdichtung daduroh gesenkt werden, daß der Abwasserschlamm während einer bestimmten Zeit bei einer bestimmten Temperatur im Reaktor gehalten wird und Luft nur gegen Ende des gewählten Zeitabschnittes gefördert wird. Um den Sauerstoff-Verbrauch weiter abzusenken, kann die Oxydation auch bei niedrigeren Temperaturen durchgeführt werden als denn wenn Luft nicht durohgeleitet wird, beispieleweise duroh Entspannen des Reaktor9· Beispielsweise kann der Abwasserschlamm 8 bis 16 Standen bei 2oo° C und 1ο·5 fcg/om Im abgeeohlossenen Reaktor gehalten werden« worauf der Reaktor auf etwa 7 kg/o» entspannt wird, entsprechend einer Absenkung der Temperatur des üeaktorinhaltea auf 165° C, und der hiebel gebildete Dampf in 3en im Vorratsbehälter befindlichen Abwasserschlamm geleitet wird« und worauf schließlich während 1 bis 6 Stunden duroh den Reaktor Luft Bit einem Druck von 8o75 bis 1o.5 kg/onr geleitet wird. Bei der niedrigeren Temperatur wird weniger Sauerstoff verbraucht als bei einer bei höheren Temperatur vorgenommenen Oxydation«

Bei dieser Ausführungsform des erflndungsgemäßen Verfahrene befolgt der Bedienuncsmann am Morgen die für die anhand der Zeichnung erläuterte Ausführuncsform des erfindun&sgemäßen Verfahrens geltenden Anweisungen ohne jedoch den Luftkompressor :.n Gang eu setzen,, Der Abwasserschlamm

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wird während 1 bis 8 Stunden im Reaktor lediglich auf der gewünschten Temperatur, vorzugsweise 175 - 225° 0, gehalten« Bei ArbeitssohluB setzt die Bedienungsperson den Kompressor in Gang, so daß duroh den Reaktor Luft geleitet wird bis der Bedienungemann am folgenden Mor£on surUokkehrt oder bis bereite früher duroa ein Druokregelventil und einen auf den Kompressor wirkenden Zeitschalter ein Rückstau des Reaktorinhalt es verhindert wird. Eine weitere wirtschaftliche Maßnahme besteht darin;yor dem Einschalten des Kompressors das Druokregelventil 11 so einausteilen, daß der Druck im Reaktor so weit abgasenkt wird« daß die Temperatur im Reaktor weiter« beispielsweise auf 12o - I6o° C, abgesenkt wird« womit ebenfalls die Mengen an verbrauchtem Sauerstoff verringert werden können·

Bas in der Zeichnung dargestellte Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Forrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt einen Vorratsbehälter» in welohem der Abwasserschlamm zunächst auf 5o bis 1oo° C erhitzt wird· Dieser Vorratsbehälter kann ebenfalls als Druckreaktor ausgebildet sein» so daß es nicht mehr erforderlioh ist den Schlamm in ein anderes Gefäß überzuführen um ihn auf eine Temperatur oberhalb 1oo° C au erhitzen. Auch wenn in der Abwasaeraufbereitungaanlage ein Sohlammfaulbehälter vorgesehen iat und Jaulaohlamm in erfindungagemäßer Weise behandelt wird« kann ein getrennter Vorratsbehälter nicht erwünscht sein· Statt dessen kann der Schlamm periodisch aus dem faulsohlammbehältier direkt in den Reaktor gepumpt werden· Gemäß dieser AusfUhrungsform kann die vom Reaktor gelieferte

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Wärmeenergie dam verwendet werden den Inhalt des Schlammfeulbehälters auf 32 bla 48° C vorzuwärmen,, wobei der bc vorgewärmte Schlamm innerhalb des Reaktors in der oben beschriebenen Weise weiter erwärmt wird.

Der Schlamm kann im Reaktor in der oben angegebenen Weise mittels Dampf oder mittels einas heißen Gases, beispielsweise mittels auf die gewünschte Temperatur erwärmte Luft, erwärmt werden.

Der Schlamm kann ausschließlich mittels der durch die Gasphase des Reaktorinhaltes zur Verfugung gestellten Wärmeenergie erhitzt werden. Eb 1st Jedoch erwünscht so weit vorzuwärmen, dag das Zeta-Potentlal des gebundenen Waeeers des Abwasaeraohlammes mit Sicherheit gebrochen wird und damit die Hioelien der unlöslichen organischen Feststoffe des Abwaaaertichlammee dem Angriff durch molekularen Sauerstoff zugänglich gemacht werden und damit leichter in Lösung gebracht werden können. Wenn der Reaktor auf einer relativ niedrigen Temperatur gehalten wird, kann »leohalb zur Unterstützung der Vorwärmung dee Abwassersonlammee dem Dampfkessel Dampf entnommen werden.

Ohne aus dem Rahmen der Erfindung zu treten, können die beschriebenen Aueführungsformsn in mannigfacher Hineicht abgeändert werden.

Patentansprüche»

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Claims (1)

1. Pa tentanaprüche «

   1. Cyolieohes Verfahren zur Behandlung von Abwasserschlamm zwecks Verringerung seines apeaifIschen Filtrationswideratändes und des Wasserhalteveraögens seiner unlöslichen Feststoffe, gekennzeichnet duroh folgende aufeinanderfolgende Sohrittet

   (a) erwärmen eines vorgewärmten ersten Teiles dee
   Schlammes unter Druck in einer gegen Wärmeverluste isolierten Heiazone duroh direktes Einleiten von Heißgas auf eine
   Temperatur zwischen 1oo und 225° 0»

   (b) unterbrechen der Erwärmung des Sohlammeβ.

   (ο) belasser des erwärmten Schlammes in der Heiζzone Über zumindest eine Stunde bei einer Temperatur oberhalb 1oo° 0 unter Druck während duroh den erwärmten Schlamm zumindest während des Endes der Verweilzeit des Schlammes in der Heizzone gasförmiger Sauerstoff geleitet wird bis der spezifische Filtrationewiderstand des Sohlammes auf weniger

   2 7

   als 25o aeo /g 1o abgesenkt ist«

   (d) zumindest teilweise Entspannung des Druckes in der Heiaaonec

   (e) direktes Erwärmen eines zweiten Teiles an Abwasserschlamm mittels zumindest eines Teiles der Wärmemenge, welche in der Gasphase des ersten Teiles des Abwassersohlamme θ enthalten ist^

   - 24 909845/1361 _BAkD

   (f) Ableiten dee ersten Seiles dea Abwasserschlamm«β aua der unter Druck stehende!» HeAzaone und

   (g) Wiederholen der Schritte b bis g für den zweiten Teil an vorgewärmten Abwasserschlamm.

   2* Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Heißgas Dampf verwendet wird.

   3ο Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Abwasserschlamm auf 5o bis 1oo° C vorgewärmt wird ο

   4· Verfahren naoh Anepruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abwasserschlamm bei Atmosphärendruok in einer ersten, von der unter Druck arbeitenden Heiυβone getrennten Heizzone vorerwännt wird und der vorerwärmte Schlamm in die unter Druok arbeitende Heizzone gepumpt wird, nachdem der erste Seil an Abwasserschlamm aua dieser Heizzone entfernt wurde und der Druck in dieser Heizzone abgebaut wurde«

   5· Verfahren naoh Anspruch I₉ daduroh gekennzeichnet, daß im wesentlichen während dergesamien Verweilzelt des Sohlammeβ in der unter Druck stehenden Heizsone gasförmiger Sauerstoff durch den Abwasserschlamm geleitet wird·

   6· Verfahren nach Anspruch 1, daduroh gektnnaeiohnet, daß der Abwasserschlamm in der unter Druok stehenden Heiszone auf zumindest 175° O vorgewärmt wird.

   7. Verfahren naoh Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß der zweite IeIl des Sohlaomee durch direktes Einleiten des bei der Druckentspannung der unter Druok stehenden Heiisone entstehenden Dampfes auf eins Temperatur zwisohen

   5o und 1oo° C Qrwfermt wird«

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   BAO WGINAL

   8· Chargtnwoises Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   (a) eine Charge an Abwasserschlamm bei Atmosphärendruck in einer ersten Helzsone auf eine Temperatur zwischen 5o und 1oo° C erhitzt wird»

   (b) die Charge erwärmten Sohlammeβ einer zweiten gegen Wärmeverluste isolierten und für das Arbeiten unter Druck eingerichteten Heizsone zugeführt wird»

   (o) der vorerwärmte Schlamm durch direktes Einleiten von Dampf unter Druck auf eine bestimmte Temperatur zwischen 15o und 225° C erhitzt wird»

   (d) das Beheizen dee Abwaseerschlammes unterbrochen wird«

   (e) während 6 bis 16 Stunden unter Druck stehender gasförmiger Sauerstoff durch die unter Druok stehende Charge des Abwassereohlammse bei einer Temperatur τοη mindestens 14o° 0 alt einer Geschwindigkeit durohgeleitet wird, daß die die zweite Hei■·one verlassenden Gas« suaindest 1 H Sauerstoff enthalten» bis der spesifisoh· Hltrationswiderstand des Sohlanaee auf weniger als

   75 Beo²/e 1o^ abgesenkt 1st»

   (f) der Druok in der zweiten Heissone durch Ableiten eines Teiles der darin befindlichen Gasphase durch eine sweite Charge an Abwasserschlamm unter direkter Erhitzung dieser zweiten Charge zumindest teilweise verringert wird»

   (g) der Schlamm aus der unter Druok stehenden Heizzone entfernt wird und

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   (h) die Sohritte b bis g mit der gemäß Verfahrene eohritt f erhitzten zweiten Charge wiederholt werden.

   9· Verfahren nach Anspruch 8, daduroh gekennzeich net» daß unter Ausnutzung des in der «weiten Heizzone naoh Ableiten der darin befindlichen Gasphase noch verbleibenden Druokea der heiße Schlamm aus der zweiten Heiz zone entfernt wird·

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