EP0768925A1 - Verfahren, vorrichtung und anlage zur aeroben behandlung von schlämmen - Google Patents

Verfahren, vorrichtung und anlage zur aeroben behandlung von schlämmen

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EP0768925A1
EP0768925A1 EP95923118A EP95923118A EP0768925A1 EP 0768925 A1 EP0768925 A1 EP 0768925A1 EP 95923118 A EP95923118 A EP 95923118A EP 95923118 A EP95923118 A EP 95923118A EP 0768925 A1 EP0768925 A1 EP 0768925A1
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EP
European Patent Office
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gas
explosion
chamber
oxygen
elongated
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EP95923118A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dietrich Dipl.-Ing. Ranner
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Individual
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Publication of EP0768925A1 publication Critical patent/EP0768925A1/de
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • C02F3/26—Activated sludge processes using pure oxygen or oxygen-rich gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/10—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C2101/00—In situ
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the invention relates to a process for the aerobic treatment of sludge, for example sewage sludge in sewage treatment plants and sludge layers from dying organisms in water by introducing oxygen into the sludge mass.
  • Sludges from organic microbial processes e.g. Sewage sludge
  • need for various reasons e.g. for the purpose of rapid mineralization and to break down odorous substances from an aerobic treatment, i.e. the ongoing supply of oxygen.
  • the invention therefore aims to supply oxygen or air enriched with oxygen to the sludges to be mineralized, first of all to eliminate the disadvantageous consequences of the nitrate treatment and compared to known ones
  • SPARE BLADE (RULE 26) Process to achieve a much better aeration of sludge in order to increase the degradation performance and reduce the oxygen consumption.
  • the oxygen abruptly by means of explosion gases from the ignition of a gas mixture for example an H 2 / O 2 mixture, a methane / O 2 mixture, a propane / O 2 Mixture or the like is supplied as a transport medium at locally limited places inside the sludge mass.
  • a gas mixture for example an H 2 / O 2 mixture, a methane / O 2 mixture, a propane / O 2 Mixture or the like.
  • the invention has therefore found a solution by means of which the large amount of energy required for distributing the oxygen in the sludge, ie a high gas pressure, is provided, but on the other hand the amount of gas is kept small, as a result of which a strong outgassing with sludge whirling is prevented.
  • the combustion of small amounts of H 2 in air or oxygen-enriched air leads in the process according to the invention both to the desired pressure peaks and to the required small amounts of gas which get into the sludge per combustion cycle.
  • the oxygen-hydrogen mixture is ignitable in concentration ranges from 4.7 to 93.9% by volume (hydrogen). With appropriate mixture formation, sufficient oxygen can therefore be introduced into the medium to be aerated.
  • the amount of oxygen entered should not be greater than the amount of oxygen that can be breathed or consumed by the aerobic bacteria. Minor excesses in the amount of oxygen, which do not exceed 5% in the methane gas, can be safely tolerated. With a suitable measuring and control device, the required limit values can easily be met. It is particularly expedient for the aerobization of the sludge if, in a process variant according to the invention, the oxygen is intermittent to the sludge at a pressure between 15 and 50, preferably 20 bar in one
  • the intervals between the individual fumigations can be between 10 sec and 30 min.
  • a simple device system is frequently used for the aeration of sewage sludge and of oxygen-poor waters, which essentially makes use of perforated hoses, via which oxygen or air is introduced into the sludge with a slight overpressure relative to the surrounding medium.
  • the perforations in the hoses are pierced with special needles to form valve flaps that are intended to prevent water from entering the hose as soon as the gas supply is interrupted. It can be seen immediately that in such systems the air bubbles that arise rise immediately and precisely vertically above the hose due to the weight difference. In the water, oxygen distribution by convection can still be expected, but this is impossible in the mud or sediment.
  • the invention provides a remedy here by a device for carrying out the method according to the invention, which is characterized in that an elongated, e.g. an explosion chamber of 40 to 200 m long, in particular formed by a pressure-resistant hose or pipe, is provided in the jacket of which openings which can be closed and which are in particular formed as pressure relief valves, are arranged in the explosion chamber, by 5 - 50 cm apart, in a manner known per se, at least one ignition device is provided.
  • the pressure-resistant hose, on which the valves are arranged at a distance from one another becomes a mixture of oxygen or of oxygen-enriched air and hydrogen or a carbon-containing gas, such as methane, butane, propane and the like, and oxygen in one under low pressure explosive relationship.
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26) trained combustion chamber leads to a desired sudden pressure rise, which leads to the fact that oxygen or oxygen-containing gas escapes from the valves attached to the tube under high pressure, but in a relatively small amount.
  • Ignition device is located in a combustion chamber which is arranged at one end of the elongate explosion chamber and which is provided or connected with an in particular adjustable throttle and a relief valve which restores the state before the combustion after each combustion. If the explosive gas mixture is ignited at one end of the hose or pipe by means of the ignition device, a pressure wave races through the entire hose, whereby all valves open one after the other and a certain one, due to the dimensioning of the valves, the gas pressure before the explosion and the mixing ratio of the gas adjustable amount of gas is shot into the surrounding medium. In this case, very high pressures of between 15 and 50, preferably 20, bar can be generated in the medium to be ventilated for a short time and locally, which is conducive to the penetration of the medium to be aerated with oxygen.
  • a significant advantage also results from the fact that the pressure wave leading the explosion wave opens the valves of the explosion chamber before the explosion wave itself reaches the respective valve, so that the entire energy of the combustion taking place in the area of the valve is used to accelerate the escaping oxygen-containing gas stream. Due to the pressure increase due to the combustion of the hydrogen-oxygen mixture or the mixture of a carbon-containing gas and oxygen, the same blow-out pressures occur on all valves regardless of the length of the hose, which would not be the case with an explosive gas supply at one end of the hose .
  • ERSATZBLAH (RULE 26) Connection is established, the hydrogen and oxygen, especially as air, can be supplied.
  • each hose is assigned its own gas supply, which increases explosion safety.
  • An embodiment in which the mixing chamber is provided with three separate gas connections, each of which is preferably connected to the mixing chamber via a check valve, also works in this sense, one gas connection being connected to an oxygen source and the other two gas connections being connected to a hydrogen source stand, of which one source of hydrogen provides the basic hydrogen load and the second source of hydrogen the hydrogen ignition gas.
  • the explosion chamber can be connected to a distributor line for the ignitable gas mixture, a check valve, for example a check valve designed with a gas-permeable porous body, similar to the check valve for acetylene gas lines, preferably being provided at the connection point.
  • a check valve for example a check valve designed with a gas-permeable porous body, similar to the check valve for acetylene gas lines, preferably being provided at the connection point.
  • the ignition device is designed as a glow element, for example glow rod or glow plug.
  • the ignition device can be arranged at that end of the elongate explosion chamber which lies from the connection point of the elongate explosion chamber to the distributor line.
  • the glow rod or glow plug is kept hot, it is ensured that an explosion always occurs when an ignitable gas mixture flowing in the longitudinal direction of the explosion chamber reaches the glow element. If the supply point for the ignitable mixture and the glow element are arranged at the opposite ends of the explosion chamber, the ignitable mixture flows in countercurrent to the explosion wave.
  • the elongate explosion chamber can be connected to a collecting pipe in the region of its end remote from the connection point to the distributor line for the ignitable gas mixture, which in turn is connected to a water separator or to a
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (REG ⁇ 26) Separator for carbonaceous components of the burned gas is connected. This measure allows the oxygen still present in the burned-out gases to be obtained.
  • the water separator and / or the separator for carbon-containing components (CO 2 ) of the burned-out gas when using carbon-containing gases is connected to a compressor, the output of which is connected to a mixing and control chamber for the components, in particular, contained in stores, for example H 2 and O 2 or carbon-containing gas and O 2 .
  • An embodiment of the device according to the invention is characterized by particular simplicity with high functional reliability, in which the valves closing or controlling the openings in the jacket of the elongated explosion chamber are formed by elastic sleeves which enclose the elongated explosion chamber under tension, after lifting off the respective sleeve under the pressure acting on the inner wall of the cuff via the opening in the jacket of the elongated chamber, which escapes the oxygen-carrying explosion gas through the gap between the two end faces of the cuff and the jacket of the elongated explosion chamber.
  • the gas travels a relatively long way from the nozzle-like openings in the jacket through the elastic sleeve to the trailing edge, whereby it cools down so much through expansion that the ignition temperature required for methane-air mixtures fell below approximately 500 ° C becomes.
  • each sleeve is arranged between two fixed support rings provided on the jacket of the elongated explosion chamber.
  • ERSATZBLA ⁇ RULE 26 Another subject of the invention is a system for treating sludge by supplying oxygen, in which, according to the invention, in the sludge layer to be treated, several elongate explosion chambers with gas outlet openings in the explosion chamber jacket, the distance from one another preferably between 500 to 700 mm, optionally also 50 to 500 mm in the longitudinal direction of the explosion chamber amounts to be embedded.
  • Each elongated explosion chamber can form a treatment unit (ventilation unit) for the sludge on its own, so completely independently of any other explosion chambers provided in the system. This ensures that outside the explosion chamber serving to ventilate the sludge, the formation of flammable or explosive gas mixtures outside the pipes 6 is excluded.
  • a plurality of explosion chambers can be connected to a common distributor line for the fresh gas mixture and a common collector pipe for the burned-out gas mixture.
  • the embedding depth of the explosion chamber is between 300 to 500 mm below the surface of the sludge layer, but can also be up to 700 mm, especially if explosion chambers that are completely independent of one another are used.
  • Explosion pressure expands and performs a peristaltic movement and transmits a shock wave to the surrounding medium to promote ventilation.
  • FIG. 6 a detail modified compared to FIG. 2,
  • FIG. 7 shows a system modified from FIG. 5, in which the gases are supplied separately to each explosion chamber,
  • FIG. 8 shows a circuit diagram for the gas supply suitable for a system according to FIG. 7,
  • FIG. 9 shows an end of an explosion chamber with the elements for
  • Fig. 10 is a view of the device of FIG. 9 in the direction of arrow X.
  • FIG. 11 schematically shows in a longitudinal section the ignition device which is connected to the second end of the explosion chamber (which does not have the gas supply device).
  • a memory 1 for hydrogen or a carbon-containing gas such as
  • Methane, butane, propane, etc. a storage 2 for oxygen and one
  • Compressor station 3 the gases mentioned are fed to a mixing and control chamber 4, the mixing ratio between the three components being adjustable to the desired ratio.
  • the gas mixture passes via a distributor line 5 to the hoses 6 forming the elongated explosion chamber, the jacket of which is equipped with valves 7 for the closure of
  • Openings 15 in the hose jacket is equipped.
  • the ignition devices 8 As soon as the gas has reached the ignition devices 8, it is ignited there.
  • the resulting explosion wave rushes through the hose 6 in the opposite direction to the flow of the fresh gas, wherein - as already described - oxygen-containing gas shoots out of the valves 7.
  • Non-return devices 9 prevent ignition of the gas mixture in the
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26) Distribution line 5 The kickback protection can be formed by a flap which is provided with a gas-permeable, porous body, similar to the kickback protection in acetylene lines for welding machines. For safety reasons, the distribution line is still protected with an Ex flap 10.
  • the ignition device 8 can be formed by an incandescent rod which is kept at least at the ignition temperature at all times and does not require any special clock control. If 8 spark plugs are used as the ignition device, a control for the supply of the ignition energy is required, a sensor for detecting the presence of an ignitable mixture in the area of the spark plug being required. The burned-out gas is the one flowing in from the distribution line 5
  • Fresh gas is pressed into a manifold 11, where a pressure regulator 12 ensures that there is an adjustable gas pressure in the entire system, formed by the construction elements designated 4 to 11.
  • the cycle time (interval between two explosions) is therefore dependent on the quantity of fresh gas supplied and the length of the hoses 6.
  • the time in which the sludge experiences gassing due to the explosive supply of oxygen with the explosion gas can be between 10 seconds and 30 min lie.
  • the duration of a single sudden fumigation is in the millisecond range.
  • the gas is freed of water in a water separator 13. If carbon-containing gases are used as carriers for the oxygen for aerobization, the collecting pipe 11 is connected to a separator for the carbon-containing components (CO 2 ) of the burned-out gas. Because of the still high oxygen content, the gases freed from water or the carbon-containing components are pressed again into the mixing and control chamber 4 via a compressor 14, where the recirculated gas is enriched with oxygen, air and hydrogen, and again into the distributor line 5 for supplying the hoses 6 is supplied.
  • CO 2 carbon-containing components
  • valve 7 also contributes to the success of the method according to the invention.
  • a possible embodiment is shown in FIGS. 2 and 3.
  • the valve 7 has the following tasks:
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26) 1.) Sealing of the hose 6 forming the explosion chamber against the medium surrounding the hose.
  • the valve 7 shown in Fig. 2 meets the above requirements and corresponds essentially to the known bicycle hose valves.
  • An elastic sleeve 16 is pulled onto the hose 6 with the openings 15 in such a way that it exerts a certain prestress on the hose 6.
  • the gas pressure acting on the cross-sectional area of the openings 15 is lower than the pressure of the prestressed sleeve 16, no gas emerges from the hose 6.
  • the pressure wave leading to the explosion lifts the cuff 16
  • the area on the inside of the cuff to which the gas pressure is exerted suddenly increases and there are, e.g. the channels 17 shown in Fig. 3 between the hose 6 and the sleeve 16, from which the gas jet emerges well bundled from the gaps 18 in the planes of the two end faces 21 of the sleeve 16.
  • the cuff 16 is arranged between two rings 28, which prevents the cuff from moving along the hose 6 formed by a PE pipe.
  • the openings 15 can be arranged in an annular groove 43 of the PE pipe.
  • the elongated explosion chambers e.g. Hoses 6 can be installed permanently in sewage treatment plants. In lakes they can be laid in the mud at a depth of 300 to 500 mm, but also up to 700 mm, using a device according to FIG. 4.
  • FIG. 5 shows a hose 6 laid in a soft sludge sediment 22.
  • the gas jets emerging from the valves 7, which form a kind of tulip, are designated 23 in FIG. 5.
  • the hoses 6 already provided with the valves 7 can be laid in the soft sludge layer 22 of a body of water from a raft 24.
  • a reel 25 is mounted on the raft 24, from which the hose 6 is pulled off and through a bottom opening 26 of the raft 24
  • the sword 27 is inserted into the mud layer 22.
  • the sword 27 cuts into the soft sludge layer 22 and has a vertical guide channel 28 for the hose 6 on its front side in the laying direction P.
  • the hoses 6 can also be accommodated in the sand or gravel of the lake bed.
  • Each tube 6 forms an aeration unit for the sludge 22 on its own and completely independently of the other tubes which may also be provided.
  • the tube 6 can have a length of 40-200 m and is in
  • valves 7 15 ventilation area equipped with valves 7, which are mounted at a distance of 50 cm on pipe 6.
  • Each individual valve 7 consists of a highly elastic sleeve 16, which is put over openings 15, which are arranged in a groove 43 on the PE pipe 6, thus on the one hand hindering the penetration of water into the pipe 6, on the other hand, the escape of oxygen under appropriate conditions Allows printing.
  • the tube 6 is provided on one side with a mixing chamber 33 (FIGS. 9, 10) and on the other with the ignition device 8 (FIG. 11).
  • Main supply lines 51, 52 and 53 turn gas into the mixing chamber
  • the ignition device 8 mounted at the other end of the tube 6 consists of a combustion chamber with an adjustable throttle
  • the system essentially works like a two-stroke engine. After the combustion there is a slight overpressure in tube 6. 5 Air and hydrogen base load flow from lines 51 and 52 via throttles and check valves with a relatively high bias pressure into the mixing chamber 33. From line 53 an additional amount of hydrogen with a slight overpressure above the pressure prevailing in tube 6. Since the relief valve 31 is closed at the other end of the tube 6, the residual gas can
  • the main lines 51, 52, 53 are dimensioned such that the same pressure is applied to all tubes 6. This ensures that the same conditions prevail in all tubes 6.
  • non-return devices valves 37, 38, 39
  • a non-return safety device 32 can also be provided between the mixing chambers 33 and the tube 6.
  • the gas supply consists of an air enrichment system and a hydrogen supply 58.
  • the air enrichment system consists of a compressor 55 with a capacity of preferably 300 N ⁇ vVh and a liquid oxygen tank 56 (content preferably 11000 liters), with evaporator 57 and a delivery capacity of e.g. up to 150 N Vh.
  • the oxygen enrichment from the tank 56 will approximately double the oxygen content of the air, that is to say 40%.
  • a controlled system and a downstream buffer store, preferably 6 m 3 ensure constant enrichment and gas pressure.
  • the hydrogen system 58 consists of a bundle of hydrogen bottles (batteries) on a semitrailer and corresponding pressure reducers for supplying the base load (line 52) and the ignition gas (line 53).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur aeroben Behandlung von Schlämmen, beispielsweise Klärschlämmen in Kläranlagen und Schlammschichten aus absterbenden Organismen in Gewässern durch Eintragen von Sauerstoff in die Schlamm-Masse, wobei der Sauerstoff schlagartig mittels Explosionsgasen aus der Zündung eines Gasgemisches, z.B. eines H2/O2-Gemisches, eines Methan/O2-Gemisches, eines Propan/O2-Gemisches od.dgl. als Transportmedium an örtlich begrenzten Stellen im Innern der Schlamm-Masse zugeführt wird. Weiters betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, wobei eine langgestreckte, z.B. von 40 bis 200 m lange, insbesondere von einem druckfesten Schlauch 6 bzw. Rohr gebildete Explosionskammer vorgesehen ist, in deren Mantel durch gegebenenfalls 5 bis 50 cm voneinander entfernte Ventile (7), die insbesondere als Überdruckventile ausgebildet sind, verschließbare Öffnungen (15) angeordnet sind und in der Explosionskammer, in an sich bekannter Weise, mindestens eine Zündvorrichtung (8) vorgesehen ist.

Description

Verfahren. Vorrichtung und Anlage zur aeroben Behandlung von Schlämmen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur aeroben Behandlung von Schlämmen, beispielsweise Klärschlämmen in Kläranlagen und Schlammschichten aus absterbenden Organismen in Gewässern durch Eintragen von Sauerstoff in die Schlamm-Masse.
Schlämme aus organischen mikrobiellen Prozessen, z.B. Klärschlämme, bedürfen aus verschiedenen Gründen, z.B. zum Zwecke rascher Mineralisation und zum Abbau von Geruchsstoffen einer aeroben Behandlung, d.h. der laufenden Zufuhr von Sauerstoff.
Schlammschichten bilden sich jedoch auch in Seen, besonders in flachen Gewässern, wo durch andauernde Überdüngung das Algenwachstum stark angeregt wird und die Schlammschichten sich aus den absterbenden Organismen bilden. Die Nährstoffe werden durch Zersetzung der organischen Substanz unter Minderung des Sauerstoffgehaltes des Tiefenwassers wieder verfügbar. Dieser Vorgang wiederholt sich von Vegetationsperiode zu Vegetationsperiode, wobei die Produktivität ständig steigt. Die Folge ist eine totale Anaerobie im gesamten Sediment, die zu einer Mobilisierung von seit langer Zeit angesammelten Nährstoffreserven führt.
Es gibt daher Bestrebungen, das ursprünglich vorhanden gewesene biologische Gleichgewicht in den Gewässern durch Abbau der im Sediment vorhandenen Nährstoffe, also durch ihre Mineralisation, unter aeroben Verhältnissen herbeizuführen. Eine oft angewendete Methode, dem Sediment den zur Mineralisation benötigten Sauerstoff zuzuführen, ist die Nitratbehandlung. Dabei wird durch chemisch-biologische Reaktion Sauerstoff freigesetzt. Nitrate wirken jedoch als Dünger und können im Falle der Überdüngung eine erhebliche Verschlechterung der Situation herbeiführen.
Die Erfindung zielt daher darauf ab, den zu mineralisierenden Schlämmen Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft zuzuführen, dabei zunächst die nachteiligen Folgen der Nitratbehandlung auszuschalten und gegenüber bekannten
ERSATZBLÄΓT (REGEL 26) Verfahren eine wesentlich bessere Durchlüftung von Schlämmen zu erreichen, um die Abbauleistung zu steigern und den Sauerstoffverbrauch zu vermindern.
Um dies zu erreichen, wird für ein Verfahren der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, daß der Sauerstoff schlagartig mittels Explosionsgasen aus der Zündung eines Gasgemisches, z.B. eines H2/O2-Gemisches, eines Methan/O2-Gemisches, eines Propan/O2-Gemisches od.dgl. als Transportmedium an örtlich begrenzten Stellen im Innern der Schlamm-Masse zugeführt wird. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der für die Aerobisierung erforderliche Sauerstoff mit hoher Energie explosionsartig und intermittierend in das zu belüftende Medium gemeinsam mit den Explosionsgasen eingeschossen.
Die Erfindung hat daher eine Lösung gefunden, durch welche die zur Verteilung des Sauerstoffes im Schlamm erforderliche große Energiemenge, d.h. ein hoher Gasdruck, bereitgestellt wird, anderseits jedoch die Gasmenge klein gehalten wird, wodurch ein starkes Ausgasen mit Schlammaufwirbelung verhindert wird. Die Verbrennung von geringen Mengen H2 in Luft oder mit Sauerstoff angereicherter Luft, führt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl zu den gewünschten Druckspitzen als auch zu den erforderlichen geringen Gasmengen, die pro Verbrennungstakt in den Schlamm gelangen. Zu berücksichtigen ist allerdings, daß bei der Verbrennung von Sauerstoff mit Wasserstoff ein gewisser Anteil von Sauerstoff als Wasser bzw. Wasserdampf anfällt, und daher zur Belüftung nicht mehr zur Verfügung steht. Allerdings ist das Sauerstoff-Wasserstoffgemisch in Konzentrationsbereichen von 4,7 bis 93,9 Vol.-% (Wasserstoff) zündfähig. Es kann daher bei entsprechender Gemischbildung ausreichend Sauerstoff in das zu belüftende Medium eingetragen werden. Hiebei sollen die eingetragenen Sauerstoffmengen nicht größer sein als jene Sauerstoffmenge, die durch die aeroben Bakterien veratmet bzw. aufgezehrt werden können. Geringfügige Überschreitungen der Sauerstoffmenge, die 5 % im Methangas nicht übersteigen, können gefahrlos toleriert werden. Mit einer entsprechenden Meß- und Regeleinrichtung sind die erforderlichen Grenzwerte leicht einzuhalten. Besonders zweckmäßig für die Aerobisierung des Schlammes ist es hiebei, wenn in einer erfϊndungsgemäßen Verfahrensvariante der Sauerstoff dem Schlamm mit einem Druck zwischen 15 und 50, bevorzugt 20 bar intermittierend in einer
Zeitspanne, jeweils im Millisekundenbereich zugeführt wird, wobei die Intervalle zwischen den einzelnen Begasungen zwischen 10 sec und 30 min liegen können.
Zur Belüftung von Klärschlämmen und von sauerstoffarmen Gewässern wird häufig ein einfaches Vorrichtungssystem verwendet, das im wesentlichen von perforierten Schläuchen Gebrauch macht, über die mit leichtem Überdruck gegenüber dem umgebenden Medium fein verteilt Sauerstoff oder Luft in den Schlamm eingetragen wird. Die Perforationen in den Schläuchen werden mit speziellen Nadeln gestochen, um Ventilklappen auszubilden, die das Eindringen von Wasser in den Schlauch verhindern sollen, sobald die Gaszufuhr unterbrochen wird. Es ist unmittelbar einzusehen, daß bei solchen Systemen die entstehenden Luftblasen auf Grund des Gewichtsunterschiedes sofort und genau senkrecht über dem Schlauch aufsteigen. Im Wasser kann eine Sauerstoffverteilung durch Konvektion noch erwartet werden, im Schlamm oder Sediment ist dies jedoch ausgeschlossen.
Hier schafft die Erfindung durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Abhilfe, welche sich dadurch auszeichnet, daß eine langgestreckte, z.B. von 40 bis 200 m lange, insbes. von einem druckfesten Schlauch bzw. Rohr gebildete Explosionskammer vorgesehen ist, in deren Mantel durch gegebenenfalls 5 - 50 cm voneinander entfernte Ventile, die insbesondere als Überdruckventile ausgebildet sind, verschließbare Öffnungen angeordnet sind und in der Explosionskammer, in an sich bekannter Weise, mindestens eine Zündvorrichtung vorgesehen ist. Dem druckfesten Schlauch, an dem die Ventile im Abstand voneinander angeordnet sind, wird dabei unter geringem Druck ein Gemisch aus Sauerstoff oder aus mit Sauerstoff angereicherter Luft und Wasserstoff oder einem kohlenstoffhaltigen Gas, wie Methan, Butan, Propan u.dgl.und Sauerstoff in einem explosiven Verhältnis zugeführt. Die explosionsartige Verbrennung von geringen Mengen Wasserstoff in einer bevorzugt als dünnes flexibles Kunststoffrohr
ERSATZBLAπ (REGEL 26) ausgebildeten Brennkammer führt zu einem erwünschten schlagartigen Druckanstieg, der dazu führt, daß aus den am Rohr angebrachten Ventilen Sauerstoff bzw. sauerstoffhaltiges Gas zwar unter hohem Druck, aber in relativ geringer Menge austritt. In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die
Zündvorrichtung sich in einer an einem Ende der länglichen Explosionskammer angeordneten Brennkammer befindet, die mit einer insbesondere einstellbaren Drossel und einem, nach jeder Verbrennung den Zustand vor der Verbrennung wieder herstellenden Entlastungsventil versehen bzw. verbunden ist. Wird an einem Schlauch- oder Rohrende mittels der Zündvorrichtung das explosive Gasgemisch gezündet, so rast eine Druckwelle durch den gesamten Schlauch, wobei sich nacheinander alle Ventile öffnen und eine bestimmte, durch die Dimensionierung der Ventile, dem Gasdruck vor der Explosion und dem Mischungsverhältnis des Gases einstellbare Gasmenge in das umgebende Medium geschossen wird. Dabei können im zu belüftenden Medium kurzzeitig und örtlich begrenzt sehr hohe Drücke zwischen 15 und 50, bevorzugt 20 bar erzeugt werden, was der Durchdringung des zu belüftenden Mediums mit Sauerstoff förderlich ist.
Ein wesentlicher Vorteil ergibt sich auch dadurch, daß die der Explosionswelle vorauseilende Druckwelle die Ventile der Explosionskammer öffnet, bevor die Explosionswelle selbst das jeweilige Ventil erreicht, so daß die gesamte Energie der im Bereich des Ventiles stattfindenden Verbrennung zur Beschleunigung des austretenden sauerstoffhaltigen Gasstromes genutzt wird. Auf Grund der Druckerhöhung durch die Verbrennung des Wasserstoff-Sauerstoffgemisches bzw. des Gemisches aus einem kohlenstoffhaltigen Gas und Sauerstoff treten unabhängig von der Länge des Schlauches an allen Ventilen die gleichen Ausblasdrücke auf, was bei einer explosionsartigen Gaszufuhr an einem Ende des Schlauches nicht der Fall wäre.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die längliche Explosionskammer mit ihrem von der Brennkammer abliegenden Ende bevorzugt über ein Sicherheitsrückschlagventil mit einer Mischkammer in
ERSATZBLAH (REGEL 26) Verbindung steht, der Wasserstoff und Sauerstoff, insbesondere als Luft, zuführbar ist. Damit ist jedem Schlauch eine eigene Gasversorgung zugeordnet, was die Explosionssicherheit erhöht. In diesem Sinne wirkt auch eine Ausführung, bei der die Mischkammer mit drei voneinander getrennten Gasanschlüssen versehen ist, deren jeder bevorzugt über ein Rückschlagventil mit der Mischkammer in Verbindung steht, wobei ein Gasanschluß mit einer Sauerstoffquelle und die beiden anderen Gasanschlüsse je mit einer Wasserstoffquelle in Verbindung stehen, von welchen die eine Wasserstoffquelle die Wasserstoffgrundlast und die zweite Wasserstoffquelle das Wasserstoff- Zündgas liefert. In einer vereinfachten Ausführungsform kann jedoch die Explosionskammer an eine Verteilerleitung für das zündfähige Gasgemisch angeschlossen werden, wobei bevorzugt an der Anschlußstelle eine Rückschlagsicherung, z.B. eine mit einem gasdurchgängigen porösen Körper ausgestaltete Rückschlagklappe, ähnlich dem Rückschlagschutz für Azetylengasleitungen, vorgesehen ist. In einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, daß die Zündvorrichtung als Glühelement, z.B. Glühstab oder Glühkerze, ausgebildet ist. Die Zündvorrichtung kann bei einer Ausführungsform mit Verteilerleitung für das zündfähige Gas an jenem Ende der länglichen Explosionskammer angeordnet sein, das von der Anschlußstelle der länglichen Explosionskammer an die Verteilerleitung abliegt. Wird der Glühstab bzw. die Glühkerze in heißem Zustand gehalten, so ist gewährleistet, daß eine Explosion immer dann erfolgt, wenn zündfähiges, in Längsrichtung der Explosionskammer strömendes Gasgemisch, das Glühelement erreicht. Sind die Zufuhrstelle für das zündfähige Gemisch und das Glühelement an den einander gegenüberliegenden Enden der Explosionskammer angeordnet, so strömt das zündfähige Gemisch im Gegenstrom zur Explosionswelle.
Die längliche Explosionskammer kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfϊndungsgemäßen Vorrichtung im Bereich ihres von der Anschlußstelle an die Verteilerleitung für das zündfähige Gasgemisch abliegenden Ende an ein Sammelrohr angeschlossen sein, das seinerseits an einen Wasserabscheider bzw. an einen
ERSATZBLAπ (REGα 26) Abscheider für kohlenstoffhaltige Komponenten des ausgebrannten Gases angeschlossen ist. Diese Maßnahme erlaubt eine Gewinnung des in den ausgebrannten Gasen noch vorhandenen Sauerstoffes.
In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen werden, daß zur Wiederverwertung von in den ausgebrannten Gasen noch enthaltenenem Sauerstoff der Wasserabscheider und/oder der Abscheider für kohlenstoffhaltige Komponenten (CO2) des ausgebrannten Gases im Falle der Verwendung kohlenstoffhaltiger Gase, wie z.B. Methan, Butan, Propan usw. an einen Kompressor angeschlossen ist, dessen Ausgang mit einer Misch- und Regelkammer für die insbesondere in Speichern enthaltenen Komponenten, z.B. H2 und O2 bzw. kohlenstoffhaltiges Gas und O2 in Verbindung steht.
Durch besondere Einfachheit bei hoher Funktionssicherheit zeichnet sich eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus, bei der die die Öffnungen im Mantel der länglichen Explosionskammer verschließenden bzw. steuernden Ventile von elastischen Manschetten gebildet sind, die unter Spannung die längliche Explosionskammer umschließen, wobei nach Abheben der jeweiligen Manschette unter dem über die Öffnung im Mantel der länglichen Kammer auf die Manschetteninnenwand einwirkenden Druck, das den Sauerstoff mit sich führende Explosionsgas durch den Spalt zwischen den beiden Stirnflächen der Manschette und dem Mantel der länglichen Explosionskammer entweicht. Bei dieser Ausgestaltung der Ventile legt das Gas einen relativ langen Weg von den düsenartigen Öffnungen im Mantel durch die elastische Manschette zur Austrittskante zurück, wobei es durch Expansion so stark abkühlt, daß die für Methan-Luftgemische erforderliche Zündtemperatur von ca. 500 °C weit unterschritten wird. Um zu verhindern, daß die Manschette in Längsrichtung der
Explosionskammer wandert und ein Verschluß an der zugehörigen Öffnung bzw. Öffnungen im Mantel nicht mehr zustandekommt, kann vorgesehen v/erden, daß jede Manschette zwischen zwei am Mantel der länglichen Explosionskammer vorgesehenen ortsfesten Stützringen angeordnet ist.
ERSATZBLAπ REGEL 26) Weiterer Erfindungsgegenstand ist eine Anlage zur Behandlung von Schlämmen durch Zufuhr von Sauerstoff, in der erfindungsgemäß in der zu behandelnden Schlammschicht mehrere längliche Explosionskammern mit Gasaustrittsöffnungen im Explosionskammermantel, deren Abstand voneinander bevorzugt zwischen 500 bis 700 mm, gegebenenfalls auch 50 bis 500 mm in Längsrichtung der Explosionskammer beträgt, eingebettet werden. Hiebei kann jede längliche Explosionskammer für sich, sohin völlig unabhängig von etwaigen weiteren, in der Anlage vorgesehenen Explosionskammern eine Behandlungseinheit (Belüftungseinheit) für den Schlamm bilden. Hiedurch wird erreicht, daß außerhalb der der Belüftung des Schlammes dienenden Explosionskammer, die Bildung brennbarer oder explosiver Gasgemische außerhalb der Rohre 6 ausgeschlossen ist. Es ist jedoch auch möglich, daß mehrere Explosionskammern an eine gemeinsame Verteilerleitung für das Frischgasgemisch und ein gemeinsames Sammelrohr für das ausgebrannte Gasgemisch angeschlossen werden. Die Einbettungstiefe der Explosionskammer liegt zwischen 300 bis 500 mm unter der Oberfläche der Schlammschicht, kann jedoch, insbesondere wenn voneinander völlig unabhängige Explosionskammern verwendet werden, auch bis 700 mm betragen.
Für die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Anlage hinsichtlich der Gasverteilung im Schlamm und damit der Aerobisierung ist es von Vorteil, wenn das die längliche Explosionskammer bildende Schlauchmaterial unter der Einwirkung des
Explosionsdruckes sich aufweitet und eine peristaltische Bewegung ausführt und auf das umgebende Medium zur Förderung der Belüftung eine Schockwelle überträgt.
Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise anhand der Zeichnung, welche Vorrichtungen und Anlagen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen, näher erläutert. Hiebei zeigen,
Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
Fig. 2 im Schnitt das Detail II aus Fig. 1,
Fig. 3 in einem Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2 eine Ventilausführung unter der Wirkung des Gasdruckes, Fig. 4 schematisch eine Einrichtung zur Errichtung einer erfindungsgemäßen Anlage,
Fig. 5, ebenfalls schematisch, eine erfindungsgemäße Anlage, die unter Verwendung der in Fig. 4 gezeigten Verlegevorrichtung errichtet werden kann, Fig. 6 ein gegenüber Fig. 2 modifiziertes Detail,
Fig. 7 eine gegenüber Fig. 5 abgeänderte Anlage, bei der jeder Explosionskammer die Gase getrennt zugeführt werden,
Fig. 8 ein für eine Anlage gemäß Fig. 7 geeignetes Schaltungsschema für die Gasversorgung, Fig. 9 ein Ende einer Explosionskammer mit den Elementen zur
Gasversorgung,
Fig. 10 eine Ansicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 9 in Richtung des Pfeiles X, und
Fig. 11 schematisch in einem Längsschnitt, die Zündeinrichtung, die mit dem zweiten (nicht die Gaszufuhreinrichtung aufweisenden) Ende der Explosionskammer in Verbindung steht.
Aus einem Speicher 1 für Wasserstoff oder ein kohlenstoffhaltiges Gas, wie
Methan, Butan, Propan usw., einem Speicher 2 für Sauerstoff und einer
Kompressorstation 3 werden die genannten Gase einer Misch- und Regelkammer 4 zugeführt, wobei das Mischungsverhältnis zwischen den drei Komponenten auf das gewünschte Verhältnis einstellbar ist. Von der Misch- und Regelkammer 4 gelangt das Gasgemisch über eine Verteilerleitung 5 zu den die längliche Explosionskammer bildenden Schläuchen 6, deren Mantel mit Ventilen 7 für den Verschluß von
Öffnungen 15 im Schlauchmantel ausgestattet ist. Am einen, die Anschlußstelle 19 des Schlauches 6 an die Verteilerleitung 5 gegenüberliegenden Ende der Schläuche 6 befinden sich Zündvorrichtungen 8. Sobald das Gas bis zu den Zündvorrichtungen 8 gelangt ist, wird es dort gezündet. Die entstehende Explosionswelle durcheilt entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Frischgases den Schlauch 6, wobei - wie bereits beschrieben - sauerstoffhaltiges Gas aus den Ventilen 7 schießt. Rückschlagsicherungen 9 verhindern eine Entzündung des Gasgemisches in der
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Verteilerleitung 5. Die Rückschlagsicherung kann von einer Klappe gebildet sein, die mit einem gasdurchgängigen, porösen Körper, ähnlich dem Rückschlagschutz in Azetylenleitungen für Schweißgeräte, versehen ist. Aus Sicherheitsgründen ist die Verteilerleitung noch mit einer Ex-Klappe 10 geschützt. Die Zündvorrichtung 8 kann von einem Glühstab gebildet werden, der ständig zumindest auf Zündtemperatur gehalten wird und keiner besonderen Taktsteuerung bedarf. Werden als Zündvorrichtung 8 Zündkerzen verwendet, bedarf es einer Steuerung für die Zufuhr der Zündenergie, wobei ein Fühler zum Erfassen der Anwesenheit eines zündfähigen Gemisches im Bereich der Zündkerze erforderlich ist. Das ausgebrannte Gas wird von dem aus der Verteilerleitung 5 nachströmenden
Frischgas in ein Sammelrohr 11 gedrückt, wo ein Druckregler 12 dafür sorgt, daß im gesamten • System, gebildet von den mit 4 bis 11 bezeichneten Konstruktionselementen, ein einstellbarer Gasdruck herrscht. Die Taktzeit (Intervall zwischen zwei Explosionen) ist daher abhängig von der zugeführten Frischgasmenge und der Länge der Schläuche 6. Die Zeit, in der der Schlamm eine Begasung durch die explosionsartig erfolgende Zufuhr von Sauerstoff mit dem Explosionsgas erfährt, kann zwischen 10 sec. und 30 min liegen. Die Zeitdauer einer einzelnen schlagartigen Begasung liegt im Millisekundenbereich.
Nach dem Druckregler 12 wird das Gas in einem Wasserabscheider 13 von Wasser befreit. Werden kohlenstoffhaltige Gase als Träger für den Sauerstoff zur Aerobisierung verwendet, wird das Sammelrohr 11 an einen Abscheider für die kohlenstoffhaltigen Komponenten (CO2) des ausgebrannten Gases angeschlossen. Die von Wasser bzw. den kohlenstoffhaltigen Komponenten befreiten Gase werden wegen des noch hohen Sauerstoffgehaltes über einen Kompressor 14 wieder in die Misch- und Regelkammer 4 gedrückt, wo das reziklierte Gas mit Sauerstoff, Luft und Wasserstoff angereichert, wieder der Verteilerleitung 5 zur Versorgung der Schläuche 6 zugeführt wird.
Zum Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens trägt auch die Ausgestaltung des Ventiles 7 bei. Eine mögliche Ausgestaltung zeigen die Fig. 2 und 3. Das Ventil 7 hat folgende Aufgaben zu erfüllen:
ERSATZBLAπ (REGEL 26) 1.) Abdichtung des die Explosionskammer bildenden Schlauches 6 gegen das den Schlauch umgebende Medium.
2.) Sicherstellen eines fixen Öffnungsdruckes, der über dem Ausblasdruck liegen muß, damit ein bestimmter Gasdruck vor der Explosion eingehalten werden kann, ohne daß Gas unkontrolliert aus dem Schlauch entweicht.
3.) Bilden eines scharfen Gasstrahles.
Das in Fig. 2 dargestellte Ventil 7 erfüllt die obigen Forderungen und entspricht im wesentlichen den bekannten Fahrradschlauchventilen. Auf den Schlauch 6 mit den Durchbrechungen 15 ist eine elastische Manschette 16 so aufgezogen, daß sie auf den Schlauch 6 eine gewisse Vorspannung ausübt. Solange der auf die Querschnittsfläche der Durchbrechungen 15 wirkende Gasdruck kleiner ist als der Druck der vorgespannten Manschette 16, tritt kein Gas aus dem Schlauch 6 aus. Sobald jedoch die der Explosion vorauseilende Druckwelle die Manschette 16 anhebt, vergrößert sich auf der Innenseite der Manschette die Fläche, auf die der Gasdruck ausgeübt wird, schlagartig und es entstehen, z.B. die in Fig. 3 gezeigten Kanäle 17 zwischen dem Schlauch 6 und der Manschette 16, aus denen der Gasstrahl gut gebündelt aus den Spalten 18 in den Ebenen der beiden Stirnflächen 21 der Manschette 16 austritt.
In der Ausführungsform gemäß Fig. 6 ist die Manschette 16 zwischen zwei Ringen 28 angeordnet, wodurch ein Wandern der Manschette entlang des von einem PE-Rohr gebildeten Schlauches 6 verhindert wird. Die Öffnungen 15 können dabei in einer Ringnut 43 des PE-Rohres angeordnet sein.
Die länglichen Explosionskammern, z.B. Schläuche 6, können in Kläranlagen fix installiert werden. In Seen können sie mittels einer Vorrichtung gemäß Fig. 4 im Schlamm in einer Tiefe von 300 bis 500 mm, jedoch auch bis 700 mm, verlegt werden.
Fig. 5 zeigt einen in ein Weichschlammsediment 22 verlegten Schlauch 6. Die aus den Ventilen 7 austretenden Gasstrahlen, die eine Art Tulpe bilden, sind mit 23 in Fig. 5 bezeichnet. Die Verlegung der mit den Ventilen 7 (Fig. 2 bzw. 6) bereits versehenen Schläuche 6 in die Weichschlammschicht 22 eines Gewässers kann von einem Floß 24 aus erfolgen. Auf dem Floß 24 ist eine Haspel 25 montiert, von der der Schlauch 6 abgezogen und mittels eines eine Bodenöffnung 26 des Floßes 24 durchsetzenden
5 Schwertes 27 in die Schlammschicht 22 eingelegt wird. Das Schwert 27 schneidet in die Weichschlammschicht 22 ein und besitzt an seiner in Verlegerichtung P vorderen Seite einen senkrechten Führungskanal 28 für den Schlauch 6. Auch eine Unterbringung der Schläuche 6 im Sand oder Kies des Seegrundes ist möglich.
Im wesentlichen besteht das System (Fig. 7 - 11) aus einer beliebigen Zahl von
10 aus PE-Rohren 6 gebildeten Explosionskammern, die je nach Bedarf im Abstand von 50 cm und in einer Tiefe von 50 - 70 cm im Schlamm 22 (Fig. 7) verlegt werden. Jedes Rohr 6 bildet für sich und völlig unabhängig von den gegebenenfalls noch vorgesehenen, anderen Rohren eine Belüftungseinheit für den Schlamm 22.
Das Rohr 6 kann eine Länge von 40 - 200 m aufweisen und ist im
15 Belüftungsbereich mit Ventilen 7 ausgerüstet, die im Abstand von 50 cm am Rohr 6 montiert sind. Jedes einzelne Ventil 7 besteht aus einer hochelastischen Manschette 16, die über Öffnungen 15, die in einer Nut 43 am PE Rohr 6 angeordnet sind, gestülpt wird und so einerseits das Eindringen von Wasser in das Rohr 6 behindert, anderseits den Austritt des Sauerstoffs unter entsprechendem Druck ermöglicht.
20 Zwei fest mit dem Rohr 6 verpreßte Ringe 28 (Stützring) hindern die
Manschette 16 am Verrutschen. Das Rohr 6 ist auf der einen Seite mit einer Mischkammer 33 (Fig. 9, 10) versehen, auf der anderen mit der Zündvorrichtung 8 (Fig. 11).
Aus Hauptversorgungsleitungen 51, 52 und 53 wird Gas in die Mischkammer
25 33 geleitet. Aus der Leitung 51 mit Sauerstoff angereichterte Luft, aus der Leitung 52 die Wasserstoffgrundlast und aus der Leitung 53 die Zündgasmenge. Um Flammenrückschläge zu vermeiden, sind nach der Mischkammer 33 Rückschlagsicherungen 32 angebracht. Die am anderen Ende des Rohres 6 montierte Zündvorrichtung 8 besteht aus einer Brennkammer mit einer einstellbaren Drossel
30 30, der Glühkerze 54 zum Zünden des Gasgemisches und einem Entlastungsventil 31,
ERSATZBLAπ (REGEL 26) das dafür sorgt, daß nach jeder Verbrennung der Ausgangszustand wieder erreicht wird.
Im wesentlichen funktioniert das System wie ein Zweitaktmotor. Nach der Verbrennung herrscht im Rohr 6 ein geringer Überdruck. 5 Aus den Leitungen 51 und 52 strömt über Drosseln und Rückschlagventile Luft und Wasserstoffgrundlast mit einem relativ hohen Vorspanndruck in die Mischkammer 33. Aus der Leitung 53 eine zusätzliche Wasserstoffmenge mit einem geringfügigen Überdruck über dem im Rohr 6 herrschenden Druck. Da das Entlastungsventil 31 am anderen Ende des Rohres 6 geschlossen ist, kann das Restgas
10 nur über die Drossel 30 in der Brennkammer abströmen. Der Druck im Rohr 6 steigt daher rasch an, so daß nach kurzer Zeit aus der Zündgasleitung 53 kein Gas mehr nachströmen kann, weil der Druck in der Gaszuführung gleich oder kleiner ist wie im Rohr 6. Die Zündgasmenge wandert daher wie ein Kolben in einem Zylinder zur Zündvorrichtung 8. Das Gemisch aus Wasserstoff und Luft wird von der Glühkerze
15 54 gezündet und infolge der Druckwelle verbrennt auch im übrigen Rohr 6 die geringe Wasserstoffmenge (Grundlast). Das bewirkt einen Druckanstieg im Rohr 6 bis zu 20 bar, wodurch die Ventile 7 geöffnet werden und der Sauerstoff in den Schlamm 22 (Fig. 7) austreten kann. Auch das Entlastungsventil 31 öffnet sich und stellt die Ausgangssituation her. Die Rohre 6 sind über drei Gasanschlüsse 34, 35
20 und 36, die in die Mischkammer 33 führen und über die zu den Gasanschlüssen 34, 35 und 36 führenden Hauptleitungen 51, 52 und 53 mit der Gasversorgung verbunden. Die Hauptleitungen 51, 52, 53 sind so dimensioniert, daß bei allen Rohren 6 der gleiche Druck ansteht. Damit ist sichergestellt, daß in allen Rohren 6 die gleichen Bedingungen herrschen. Zwischen der Mischkammer 33 und den
25 Gasanschlüssen 34, 35, 36 können Rückschlagsicherungen (Ventile) 37, 38, 39 angeordnet sein. Ebenso kann eine Rückschlag Sicherung 32 zwischen den Mischkammern 33 und dem Rohr 6 vorgesehen sein.
Außerdem besteht in den Hauptleitungen 51, 52, 53 eine vollkommene Trennung von Luft und Wasserstoff, so daß die Bildung brennbarer oder explosiver
30 Gasgemische außerhalb der Rohre 6 ausgeschlossen ist.
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Die Gasversorgung besteht, wie Fig. 8 zeigt, aus einer Luftanreichungsanlage und einer Wasserstoffversorgung 58. Die Luftanreichungsanlage besteht aus einem Kompressor 55 mit einer Leistung von bevorzugt 300 NπvVh und einem Flüssigsauerstofftank 56 (Inhalt bevorzugt 11000 Liter), mit Verdampfer 57 und einer Lieferleistung von z.B. bis zu 150 N Vh. Die Sauerstoffanreicherung aus dem Tank 56 wird den Sauerstoffgehalt der Luft etwa verdoppeln, also 40 % betragen. Eine Regelstrecke und ein nachgeschalteter Pufferspeicher, Inhalt bevorzugt 6 m3, sorgen für gleichbleibende Anreicherung und Gasdruck.
Die Wasserstoffanlage 58 besteht aus einem Bündel von Wasserstoffflaschen (Batterien) auf einem Sattelanhänger und entsprechenden Druckminderern für die Belieferung der Grundlast (Leitung 52) und des Zündgases (Leitung 53).
ERSATZBLAπ (REGEL 26)

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur aeroben Behandlung von Schlämmen, beispielsweise Klärschlämmen in Kläranlagen und Schlammschichten aus absterbenden Organismen in Gewässern durch Eintragen von Sauerstoff in die Schlamm-Masse, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff schlagartig mittels Explosionsgasen aus der Zündung eines Gasgemisches, z.B. eines H2/O2-Gemisches, eines Methan/O2-Gemisches, eines Propan/O2-Gemisches od.dgl. als Transportmedium an örtlich begrenzten Stellen im Innern der Schlamm-Masse zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff dem Schlamm mit einem Druck zwischen 15 und 50, bevorzugt 20 bar intermittierend in einer Zeitspanne jeweils im Millisekundenbereich zugeführt wird, wobei die Intervalle zwischen den einzelnen Begasungen zwischen 10 sec und 30 min liegen können.
3. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine langgestreckte, z.B. von 40 bis 200 m lange, insbesondere von einem druckfesten Schlauch (6) bzw. Rohr gebildete Explosionskammer vorgesehen ist, in deren Mantel durch gegebenenfalls 5 bis 50 cm voneinander entfernte Ventile (7), die insbesondere als Überdruckventile ausgebildet sind, verschließbare Öffnungen (15) angeordnet sind und in der Explosionskammer, in an sich bekannter Weise mindestens eine Zündvorrichtung (8) vorgesehen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündvorrichtung (8) als Glühelement, z.B. Glühstab, ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündvorrichtung (8) sich in einer an einem Ende der länglichen Explosionskammer angeordneten Brennkammer (29) befindet, die mit einer insbesondere einstellbaren Drossel (30) und einem, nach jeder Verbrennung den Zustand vor der Verbrennung wieder herstellenden Entlastungsventil (31) versehen bzw. verbunden ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die längliche Explosionskammer mit ihrem von der Brennkammer (29)
ERSATZBLAπ (REGEL 26) abliegenden Ende bvorzugt über ein Sicherheitsrückschlagventil (32) mit einer Mischkammer (33) in Verbindung steht, der Wasserstoff und Sauerstoff, insbesondere als Luft, zuführbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (33) mit drei voneinander getrennten Gasanschlüssen (34, 35, 36) versehen ist, deren jeder bevorzugt über ein Rückschlagventil (37, 38, 39) mit der Mischkammer in Verbindung steht, wobei ein Gasanschluß (34) mit einer Sauerstoffquelle (40) und die beiden anderen Gasanschlüsse (35, 36) je mit einer Wasserstoffquelle (41, 42) in Verbindung stehen, von welchen die eine Wasserstoffquelle (41) die Wasserstoffgrundlast und die zweite Wasserstoffquelle (42) das Wasserstoff-Zündgas liefert.
8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Explosionskammer an eine Verteilerleitung (5) für das zündfähige Gasgemisch angeschlossen ist, wobei bevorzugt an der Anschlußstelle eine Rückschlagsicherung (9), z.B. eine mit einem gasdurchgängigen porösen Körper ausgebildete Rückschlagklappe, ähnlich dem Rückschlagschutz für Azetylengasleitungen, vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündvorrichtung (8) an jenem Ende der länglichen Explosionskammer angeordnet ist, das von der Anschlußstelle (19) der länglichen Explosionskammer an die Verteilerleitung (5) abliegt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die längliche Explosionskammer im Bereich ihres von der Anschlußstelle (19) an die Verteilerleitung (5) für das zündfähige Gasgemisch abliegenden Ende (20) an ein Sammelrohr (11) angeschlossen ist, das seinerseits an einen Wasserabscheider (13) bzw. an einen Abscheider für kohlenstoffhaltige Komponenten des ausgebrannten Gases angeschlossen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Wiederverwertung von in den ausgebrannten Gasen noch enthaltenem Sauerstoff, der Wasserabscheider (13) und/oder der Abscheider für kohlenstoffhaltige Komponenten
ERSATZBLÄTT {REGEL 26) (CO2) des ausgebrannten Gases im Falle der Verwendung kohlenstoffhaltiger Gase, wie z.B. Methan, Butan, Propan usw., an einen Kompressor (14) angeschlossen ist, dessen Ausgang mit einer Misch- und Regelkammer (4) für die insbesondere in Speichern (1, 2) enthaltenen Komponenten, z.B. H2 und O2 bzw. kohlenstoffhaltiges Gas und O2 in Verbindung steht.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die die Öffnungen (15) im Mantel der länglichen Explosionskammer verschließenden bzw. steuernden Ventile (7) von elastischen Manschetten (16) gebildet sind, die unter Spannung die längliche Explosionskammer umschließen, wobei nach Abheben der jeweiligen Manschette (16) unter dem über die Öffnung (15) im Mantel der länglichen Kammer auf die Manschetteninnenwand einwirkenden Druck, das den Sauerstoff mit sich führende Explosionsgas durch den Spalt (18) zwischen den beiden Stirnflächen (21) der Manschette (16) und dem Mantel der länglichen Explosionskammer entweicht.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede
Manschette (16) zwischen zwei am Mantel der länglichen Explosionskammer vorgesehenen ortsfesten Stützringen (28) angeordnet ist.
14. Anlage zur aeroben Behandlung von Schlämmen nach einem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der zu behandelnden Schlammschicht (22) mehrere längliche Explosionskammern mit Gasaustrittsöffnungen im Explosionskammermantel, deren Abstand voneinander bevorzugt zwischen 500 bis 700 mm, gegebenenfalls auch 50 bis 500 mm in Längsrichtung der Explosionskammer beträgt, eingebettet sind.
15. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jede längliche
Explosionskammer für sich, sohin völlig unabhängig von etwaigen weiteren, in der Anlage vorgesehenen Explosionskammern, eine Behandlungseinheit (Belüftungseinheit) für den Schlamm bildet.
16. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Explosionskammern an eine gemeinsame Verteilerleitung (5) für das
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Frischgasgemisch und ein gemeinsames Sammelrohr (11) für das ausgebrannte Gasgemisch angeschlossen sind.
17. Anlage nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettungstiefe der länglichen Explosionskammern in der Schlammschicht (22) zwischen 300 und 500 mm beträgt, jedoch insbesondere wenn voneinander völlig unabhängige Explosionskammern vorgesehen sind, auch bis 700 mm betragen kann.
18. Anlage nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das die längliche Explosionskammer bildende Schlauchmaterial unter der Einwirkung des Explosionsdruckes sich aufweitet und eine peristaltische Bewegung ausführt und auf das umgebende Medium zur Förderung der Belüftung eine Schockwelle überträgt.
ERSATZBLÄTT (REGEL 26)
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