DE2844498C2

DE2844498C2 - Verfahren zum Stabilisieren von Schlamm

Info

Publication number: DE2844498C2
Application number: DE2844498A
Authority: DE
Inventors: Michael Stephen Dakar Gould; Ladislas Charles Amherst N.Y. Matsch
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1977-10-13
Filing date: 1978-10-12
Publication date: 1985-08-29
Also published as: IT1116823B; AT385979B; DE2844498A1; ES476599A1; JPS5464848A; CA1115432A; ATA732678A; DD140740A5; IT7851482A0; DK454978A; ES474110A1; FR2440920A2; PH17462A; SU973013A3; GB2006743A; FR2440920B2; BR7806742A

Description

dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt des Belüftungsgases mindestens 20 VoL-% beträgt, in der ersten Abbauzone eine Temperatur von mindestens 35 Grad C so lange aufrechterhalten wird, bis der Gehalt des Schlammes an organischer Trockensubstanz um 5 bis 20% vermindert ist, und daß in der zweiten Abbauzone eine Temperatur von mindestens 25 Grad C gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm und das Belüftungsgas in der ersten Abbauzone in solcher Menge und solchem Maße gemischt werden, daß eine Ausnutzung von mindestens 0,03 kg Sauerstoff je kg organische Trockensubstanz in dem eingeleiteten Schlamm erreicht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm und das Belüftungseinsatzgas in der ersten Abbauzone in solcher Menge und solchem Maße gemischt werden, daß eine Ausnutzung von 0,10 bis 035 kg Sauerstoff je kg organische Trockensubstanz in dem eingeleiteten Schlamm erreicht wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der in die erste Abbauzone eingeleitete Schlamm einen Trockensubstanzgehalt von mindestens 20 000 mg/1 hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Trockensubstanzgehalt des in die erste Abbauzone eingeleiteten Schlamms bis zu 80 000 mg/1 beträgt.

Das Häuptpätent betrifft ein Verfahren zum Abbau von Schlamm, bei dem wenigstens ein Teil des Schlamms durch mindestens zwei abgedeckte Abbauzonen geleitet und dabei unter Bildung von stabilisiertem Schlamm und Methangas nacheinander aeroben und anaeroben Bedingungen ausgesetzt wird.

Der Erfindung nach dem Hauptpatent liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schlammabbauverfahren mit aufein anderfolgender aerober und anaerober Schlammbehandlung zu schaffen, bei dem eine erhebliche Verkürzung der Behandlungszeit bei vollkommener Stabilisation unter möglichst geringem Energieaufwand erreicht wird.

Diese Aufgabe wird nach dem Hauptpatent dadurch gelöst, daß

• a) in eine erste abgedeckte Abbauzone der Schlamm ίο und ein mindestens 50 VoL-% Sauerstoff enthaltendes Belüftungsgas eingeleitet und unter Aufrechterhaltung eines Gehalts der Mischflüssigkeit an gelöstem Sauerstoff von mindestens 2 mg/1 sowie einer Gesamtschwebstoffkonzentration des Schlammes von mindestens 20 000 mg/1 gemischt werden,

b) der Schlamm in der ersten Abbauzone während des Mischvorgangs bei einer Temperatur im thermophilen Bereich von 45° C bis 75° C gehaltei. wird,

c) das Mischen im thermophilen Temperaturbereich für eine Schlammverweildauer von 4 bis 48 Stunden unter teilweiser Verminderung des Gehalts des in die erste Abbauzone eingeleiteten Schlammes an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen fortgeführt wird,

d) teilstabilisierter Schlamm und an Sauerstoff verarmtes Abbaugas mit einem Sauerstoffgehalt von mindestens 21% aus der ersten Abbauzone getrennt ausgetragen werden und e) der teilstabilisierte Schlamm aus der Verfahrens stufe d) in einer zweiten abgedeckten Abbauzone bei einer Temperatur von 30⁰C bis 60⁰C unter anaeroben Bedingungen für eine Feststoffverweildauer von etwa 4 bis 12 Tagen gehalten wird und die ausreicht, um den Gehalt des Schlammes an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen auf unter ungefähr 40% des Gehalts des in der Verfahrensstufe a) in die erste Abbauzone eingeleiteten Schlammes an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen weiter abzusenken.

Gemäß dem Hauptpatent müssen mithin Mindestwerte für die Behandlungstemperaturen in beiden Abbauzonen eingehalten werden. Außerdem muß das Belüftungsgas mindestens 50 Vol.-% Sauerstoff enthalten.

Mit dem Verfahren nach der vorliegenden Zusatzerfindung soll das Verfahren nach dem Hauptpatent auch mit einem Belüftungsgas mit geringerem Sauerstoffanteil durchführbar sein. Die Zusatzerfindung betrifft daher ein Verfahren zum Stabilisieren von Schlamm durch mindestens einen aeroben und mindestens einen anaeroben Abbau, bei dem der Schlamm und ein Sauerstoff enthaltendes Belüftungsgas in einer ersten Abbauzone in für eine aerobe Teilstabilisierung ausreichender Menge und ausrei- chendem Maße gemischt werden und der Schlamm dort unter Aufrechterhaltung eines Trockensubstanzgehaltes von mindestens 20 000 mg/1 während einer Verweilzeit von 4 bis 48 Stunden auf einer Temperatur bis zu 75 Grad C gehalten wird, und bei dem der teilstabilisier te Schlamm in einer zweiten, abgedeckten Abbauzone bei einer Temperatur bis zu 60 Grad C Unter änäeroben Bedingungen und unter Erzeugung von Methan so lange gehalten wird, bis der Gehalt des Schlammes an biologisch abbaubarer organischer Trockensubstanz auf unter 40% seines Gehaltes beim Einleiten in die erste Abbauzone vermindert ist.

Die Lösung nach der Zusatzerfindung besteht darin, daß der Sauerstoffgehalt des Belüftungsgases minde-

stens 20 VoL-% beträgt, in der ersten Abbauzone eine Temperatur von mindestens 35 Grad C so lange aufrechterhalten wird, bis der Gehalt des Schlammes an organischer Trockensubstanz um 5 bis 20% vermindert ist, und daß in der zweiten Abbauzone eine Temperatur von mindestens 25 Grad C gehalten wird.

Beim Verfahren nach der Zusatzerfindung werden mithin neben dem unteren Grenzwert für den Sauerstoffgehalt des Belüftungsgases auch die unteren Grenzen für die Behandlungstemperaturen in beiden Abbauzonen herabgesetzt

Nicht notwendig ist ferner die Einhaltung der unteren Grenze des Sauerstoffgehaltes der Mischflüssigkeit in der ersten Abbauzone und der eingegrenzten Verweildauer in der zweiten Zone. Der Sauerstoffgehalt im aus der ersten Zone ausgetragenen Abbaugas ist zwangsläufig geringer. Außerdem ist es nicht erforderlich, die erste Zone abzudecken.

Zusätzlich zu den im Hauptpatent enthaltenen Maßnahmen ist jedoch vorgesehen, den aeroben Abbau so lange fortzuführen, bis der Gehalt des in die aerobe Abbauzone eingeleiteten Schlamms an organischer Trockensubstanz um 5 bis 20% vermindert ist

Weil das Belüftungsgas einen Sauerstoffgehalt bis herab zu 20 VoL-% haben kann, läßt sich als Belüftungsgas Luft oder mit Sauerstoff nur schwach angereicherte Luft verwenden. Dies gestattet eine Betriebskostenminderung. Durch den möglichen Fortfall der Abdeckung für die aerobe Abbauzone werden die Baukosten der Anlage gesenkt Die gegenüber dem Verfahren nach dem Hauptpatent niedrigeren Mindestwerte für die Behandlungstemperaturen erlauben er. die externe Wärmezufuhr zu verringern.

Luft oder ein anderes Belüftuagsgi -. von niedrigem Sauerstoffgehalt, d. h. 20 bis 50 Vol.-% Sauerstoff, eignet sich insbesondere in den Fällen, in denen ein autothermisches Erhitzen des Schlammes in der aeroben Abbauzone nicht notwendig ist, um die Temperatur des Schlammes dort in dem erforderlichen Bereich von 35°C bis 75°C zu halten. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn für das Erhitzen des Schlammes und das Aufrechterhalten der Temperatur in der aeroben Abbauzone externe Wärmeenergie zur Verfügung steht.

Ein Belüftungsgas mit höherem Sauerstoffgehalt als Luft ist dann vorzuziehen, wenn es darum geht, eine autotherme Schlammerhitzung in der aeroben Abbauzone zu fördern, die Menge des an Sauerstoff verarmten und Wärmeenergie aus dem Prozeß heraustragenden Abgases zu minimieren und das Maß des Sauerstoffüberganges von dem Belüftungsgas auf den Schlamm zu so steigern, um dadurch eine besonders intensive aerobe Abbauwirkung zu erzielen.

Das Verfahren nach der Zusatzerfindung, bei dem das Ausmaß des aeroben Abbaus nicht durch Vorgabe der Schlammverweildauer sondern durch die Absenkung des Schwebstoffgehalts bestimmt wird, eignet sich insbesondere dort, wo mit stärker schwankenden Schlammengen und/oder mit variabler biologischer Abbaufähigkeit des eingeleiteten Schlammes gerechnet werden muß. se

Der Gehalt des in die aerobe Abbauzone einströmenden Schlammes an organischer Trockensubstanz wird dort um mindestens 5% gesenkt, um einen ausreichend teilstabilisierten Schlamm für die Weiterleitung zu der anschließenden anaeroben Abbauzone zu erzeugen. Ein solcher Mindestwert der Teilstabilisierung ist notwendig, um die anaerobe Abbauzone durch die aerobe Abbauzone ausreichend gegen Prozeßstörungen abzupuffern, die sich aus Änderungen der Art des Schlammes ergeben, der in das Gesamtsystem eingeführt wird. Andererseits erfolgt die Verminderung des organischen Trockensubstanzgehaltes des in die aerobe Abbauzone gelangenden Schlammes um maximal 20%, um eine hohe Methangasproduktion in der anaeroben zweiten Abbauphase zu gewährleisten.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Lösung nach der Zusatzerfindung enthalten die Unteransprüche 2—4.

In den Ansprüchen 2 und 3 sind Grenzwerte für die Ausnutzung des eingetragenen Sauerstoffes, d. h. dessen Aufnahme durch den Schlamm, angegeben. Der Kleinstwert nach Anspruch 2 ist zweckmäßig, um eine ausreichende Stabilisierung des Schlammes in der ersten Abbauzone zu gewährleisten, bevor anschließend der anaerobe Abbau erfolgt In der Praxis haben sich die Werte nach Anspruch 3 als zweckmäßig erwiesen. Sie sind besonders gut geeignet, den Gehalt des in die erste Abbauzone eingeleiteten Schlammes an organischer Trockensubstanz in der ersten Abbauzone auf aerobe Weise um den vorstehend genannten Wert von 5 bis 20% zu verringern.

In der aeroben Abbauzone wird der Trockensubstanzgehalt des Schlammes auf mindestens 20 000 mg/1 gehalten. Dies gewährleistet in der ersten Abbauzone die Aufrechterhalten«? einer ausreichend hohen Schlammtemperatur, um das notwendige Maß an Teilstabilisierung des Schlammes in der aeroben Abbauzone bei kurzen Verweildauern zu erzielen. Dabei beträgt vorteilhaft der Trockensubstanzgehalt des in die erste Abbauzone eingeleiteten Schlamms bis zu 80 000 mg/1. Durch diesen oberen Grenzwert wird sichergestellt, daß eine genügende Sauerstoffanreicherung des Schlammes erfolgen kann, ohne daß übermäßig Energie für das Mischen von Belüftungsgas und Schlamm aufgewendet zu werden braucht

Während bei Temperaturen in der ersten Abbauzone im thermophilen Bereich bis 75° C eine besonders rasche biologische Zerlegung der organischen Inhaltsstoffe erfolgt, sorgt ein aerober Abbau in dem nahezu thermophilen Temperaturbereich von 35" C bis 45° C noch immer für Abbaugeschwindigkeiten, die ausreichen, um eine genügende Schlammstabilisierung bei den niedrigen Schlammverweildauern zu erzielen, die für die erste Abbaustufe des vorliegenden Verfahrens typisch sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Stabilisieren von Schlamm durch mindestens einen aeroben und mindestens einen anaeroben Abbau,

— bei dem der Schlamm und ei α Sauerstoff enthaltendes Belüftungsgas in einer ersten Abbauzone in für eine aerobe Teilstabilisierung ausreichender Menge und ausreichendem MaBe gemischt werden und der Schlamm dort unter Aufrechterhaltung eines Trockensubstanzgehaltes von mindestens 20 OGO mg/1 während einer Verweilzeit von 4 bis 48 Stunden auf einer Temperatur bis zu 75 Grad C gehalten wird,

— bei dem der teilstabilisierte Schlamm in einer zweiten, abgedeckten Abbauzone bei einer Temperatur bis zu 60 Grad C unter anaeroben Bedingungen und unter Erzeugung von Methan so lange gehalten wird, bis der Gehalt des Schlammes an biologisch abbaubarer organischer Trockensubstanz auf unter 40% seines Gehaltes beim Einleiten in die erste Abbauzone vermindert ist, nach Patent 28 05 054,