DE3622750A1

DE3622750A1 - Process and apparatus for sanitising sludge

Info

Publication number: DE3622750A1
Application number: DE19863622750
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Wilhelm Roediger GmbH and Co
Current assignee: Wilhelm Roediger GmbH and Co
Priority date: 1986-07-07
Filing date: 1986-07-07
Publication date: 1988-01-21

Abstract

A process and an apparatus for sanitising sludge are proposed which operate in a two-stage manner. In a first stage, the sludge is heated by self-heating. In the subsequent second stage, external heat is supplied to the sludge.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Hygienisieren von Schlamm durch Erwärmung auf eine Temperatur von vorzugsweise über 60°C.The invention relates to a method and a Device for sanitizing sludge by heating a temperature of preferably above 60 ° C.

Es ist bekannt, insbesondere Klärschlamm vor der anaeroben Stabilisierung durch Wärmeeinwirkung zu hygienisieren, d. h. pathogene Keime, Viren, Wurmeier etc. abzutöten. Dieses Hygienisieren - oder auch Entseuchen genannt - kann durch Erwärmung des Schlamms ausschließlich dadurch erfolgen, daß Fremdwärme wie z. B. Warmwasser oder Dampf zugeführt wird. Die Hygienisierung kann aber auch durch eine aerobe wie aerob-thermophile Vorbehandlung des Schlammes erfolgen, wobei der Schlamm infolge der exothermen Reaktion des aeroben Abbaus erwärmt wird (siehe z.B. DE-PS 28 44 498).It is known, especially sewage sludge before anaerobic Hygienize stabilization by exposure to heat, d. H. to kill pathogenic germs, viruses, worm eggs etc. This Hygienizing - or also called disinfection - can be done by The sludge can only be heated in that External heat such as B. hot water or steam is supplied. The Hygiene can also be achieved through aerobic and aerobic thermophiles Pretreatment of the sludge take place, the Sludge due to the exothermic reaction of aerobic degradation is heated (see e.g. DE-PS 28 44 498).

Die Hygienisierung durch den aerob-thermophilen Abbau des Schlammes hat den Nachteil, daß bei Temperaturen zwischen 60°C und 70°C die aeroben Bakterien in ihrer Aktivität stark abnehmen, da die Temperaturen für diese zu hoch liegen. Deshalb ist die erreichbare Temperatur beim aerob-thermophilen Abbau begrenzt auf wenig über 60°C. The hygienization through the aerobic thermophilic degradation of the Sludge has the disadvantage that at temperatures between 60 ° C and 70 ° C the aerobic bacteria strong in their activity decrease because the temperatures are too high for them. That is why the achievable temperature is aerobic-thermophilic Degradation limited to a little over 60 ° C.

Man weiß jedoch, daß die Sicherheit der Hygienisierung mit steigender Temperatur zunimmt und die erforderliche Mindest verweilzeit deshalb kürzer wird. Beispielsweise beträgt die Mindestverweilzeit bei 50°C mindestens 20 Stunden, wohingegen bei 60°C die Verweilzeit auf 1 bis 2 Stunden und bei 70°C auf 20 bis 30 Minuten abnimmt.However, it is known that the safety of hygienization with increasing temperature increases and the minimum required dwell time therefore becomes shorter. For example, the Minimum residence time at 50 ° C at least 20 hours, whereas at 60 ° C the dwell time to 1 to 2 hours and at 70 ° C to 20 decreases by 30 minutes.

Die aerob-thermophile Behandlung hat den Vorteil, daß bei ihr Reaktionswärme erzeugt wird, daß der Schlamm also erwärmt wird und deshalb keine oder wenig Fremdwärme zugeführt werden muß.The aerobic thermophilic treatment has the advantage that with her Heat of reaction is generated so that the sludge is heated and therefore little or no external heat is supplied got to.

In vielen Fällen wird eine Hygienisierung des Schlamms vor dessen Faulung durchgeführt. Die aerob-thermophile Vorbehand lung zeigt dann den weiteren Vorteil, daß die Sedimentations eigenschaften des behandelten Schlamms nach der Faulung wesentlich besser sind als bei einer rein thermischen Vor behandlung. Als mögliche Erklärung hierfür wird angegeben, daß ein aerober Aufschluß von besonders viskoser organischer Substanz stattfindet, die bei der anaeroben Faulung nur schwer abgebaut werden kann.In many cases, the sludge is sanitized carried out its digestion. The aerobic-thermophile pretreatment then shows the further advantage that the sedimentation properties of the treated sludge after digestion are much better than with a purely thermal Vor treatment. As a possible explanation for this it is stated that an aerobic digestion of particularly viscous organic Substance takes place that is difficult with anaerobic digestion can be broken down.

Eine ausschließlich thermische Behandlung, d.h. Hygienisierung durch Fremdwärme zeigt den Nachteil, daß die gesamte Wärme zugeführt werden muß und daß die Verbesserung der Sedimentationseigenschaften im Vergleich zu aerob vorbehandeltem Schlamm weit schwächer ist. Allerdings kann durch die Fremdwärmebehandlung eine höhere Temperatur erreicht werden, so daß - wie zuvor aufgezeigt - eine kürzere Mindestverweilzeit des Schlamms zu dessen Hygienisierung erreicht wird.An exclusively thermal treatment, i.e. Sanitation by external heat shows the disadvantage that the entire heat must be supplied and that the improvement of Sedimentation properties compared to aerobically pretreated Mud is far weaker. However, through the External heat treatment a higher temperature can be reached so that - as shown above - a shorter minimum dwell time of the sludge to sanitize it.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Vorteile, die mit aeroben wie der aerob-thermophilen und rein thermischen Vorbehandlung des Schlamms erzielbar sind, genutzt, ohne daß deren Nachteile mit übernommen werden. The object of the present invention is a method and to design a device of the type mentioned in the introduction, that the benefits with aerobic like the aerobic thermophile and purely thermal pretreatment of the sludge can be achieved are used without their disadvantages being taken over.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das sich dadurch auszeichnet, daß das Hygienisieren zumindest in zwei Stufen erfolgt, in denen die Erwärmung durch auf unterschiedliche Weise erzeugte Energien erfolgt. Mit anderen Worten wird in Abkehr von dem bekannten Stand der Technik das Hygienisieren zweistufig durchgeführt, d.h. der Schlamm wird in den verschiedenen Stufen auf unterschiedliche Temperaturen erwärmt, um so die erforderliche Hygienisierung, d.h. Abtöten von Viren, Bakterien u. ä. zu erreichen.The task is solved by a method which is characterized by distinguishes that hygienizing at least in two stages takes place in which the heating is due to different Wise generated energy takes place. In other words, in Moving away from the known state of the art of hygienizing carried out in two stages, i.e. the mud is in the different stages heated to different temperatures, the necessary sanitation, i.e. Killing viruses, Bacteria and to achieve.

Dabei wird in besonders hervorgehobener Ausgestaltung der Erfindung in der ersten Stufe der Schlamm durch dessen insbesondere aerob-thermophilen Abbau erwärmt, wohingegen in der zweiten Stufe die weitere Erwärmung durch Zufuhr von Fremdwärme erfolgt. Durch die erste, aerobe Stufe wird gewährleistet, daß eine Selbsterwärmung erfolgt und daß die Sedimentationseigenschaften des so vorbehandelten Faulschlamms wesentlich besser werden. Durch das Zuführen von Fremdwärme und damit weitere Erwärmen des Schlamms auf die gewünschte Temperatur wird erreicht, daß die Mindestverweilzeit des Schlamms zum Hygienisieren reduziert wird, so daß demzufolge die den einzelnen an und für sich bekannten Verfahren zum Hygienisieren von Schlamm immanenten Vorteile vollständig übernommen werden.In this case, the Invention in the first stage of the mud by its in particular heated aerobic-thermophilic degradation, whereas in the second stage further heating by supplying External heat occurs. Through the first, aerobic stage ensures that self-heating occurs and that Sedimentation properties of the digested sludge pretreated in this way get much better. By supplying external heat and thus further heating the sludge to the desired one Temperature is reached that the minimum residence time of the Sludge for sanitizing is reduced, consequently the individual methods known per se for Hygiene of sludge inherent benefits completely be taken over.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Schlamm vor Einleiten in einen Reaktionsraum, in dem der aerobe, insbesondere aerob-thermophile Abbau erfolgt, vorerwärmt. Dieses Vorerwärmen kann dadurch erfolgen, daß der zu hygienisierende Schlamm durch einen Wärmetauscher geleitet wird, der ebenfalls mit bereits hygienisiertem Schlamm beschickt wird. Hierdurch gibt der hygienisierte der zweiten Stufe entnommene Schlamm Wärme ab, die durch den zu hygienisierenden Schlamm aufgenommen wird. Als Folge kann der anschließend einem anaeroben Abbauprozeß unterworfene hygienisierte Schlamm einer vorzugsweise mesophilen Faulung unmittelbar zugeführt werden, und der zu hygienisierende Schlamm wird vorgewärmt, wodurch Wärme gespart und der aerobe Abbau beschleunigt wird.In a further embodiment of the invention, the sludge is before Introduction into a reaction space in which the aerobic, in particular aerobic-thermophilic degradation takes place, preheated. This Preheating can take place in that the to be hygienized Mud is passed through a heat exchanger, which is also is already loaded with hygienized sludge. Hereby gives the hygienized sludge taken from the second stage Heat from the sludge to be sanitized is recorded. As a result, he can subsequently hygienized sludge subjected to anaerobic degradation process preferably mesophilic digestion is fed directly, and the sludge to be sanitized is preheated, whereby Heat is saved and aerobic degradation is accelerated.

Vorzugsweise erfolgt in der ersten Stufe eine Erwärmung auf 30 bis 65°C, vorzugsweise auf 50 bis 60°C. Demzufolge kann in der ersten Stufe eine aerob-thermophile und/oder eine aerob-mesophile Behandlung des Schlamms erfolgen.The first stage is preferably heated to 30 to 65 ° C, preferably to 50 to 60 ° C. Accordingly, in the first stage an aerobic-thermophile and / or an aerobic-mesophile Treatment of the sludge is done.

In der zweiten Stufe wird die Temperatur vorzugsweise auf 60°C bis 75°C erhöht, wobei als besonders zu erwähnende Temperatur 70°C zu benennen ist.In the second stage, the temperature is preferably at 60 ° C increased to 75 ° C, being the temperature to be mentioned in particular 70 ° C is to be named.

Das erfindungsgemäße Verfahren verläuft dann besonders vorteilhaft ab, wenn in der ersten Stufe der Schlamm 8 bis 72 Stunden, vorzugsweise 14 bis 25 Stunden bei einer Temperatur von 50 bis 60°C verweilt und/oder der Schlamm in der ersten Stufe solange verbleibt, daß in der ersten Stufe ein Abbau von 3 bis 40%, vorzugsweise 5 bis 10% der organischen Substanz des Schlamms erfolgt, unter gleichzeitiger Erwärmung um 5 bis 20°C, insbesondere um 10°C.The method according to the invention then proceeds particularly well advantageous if the sludge 8 to 72 in the first stage Hours, preferably 14 to 25 hours at one temperature lingers from 50 to 60 ° C and / or the mud in the first Stage remains so long that in the first stage a reduction of 3 to 40%, preferably 5 to 10% of the organic substance of the Sludge takes place, while heating by 5 to 20 ° C, especially around 10 ° C.

Vorteilhafterweise beträgt die Verweilzeit in der zweiten Stufe 20 bis 120 Minuten, insbesondere 30 bis 60 Minuten bei einer Temperatur von 60 bis 75°C, insbesondere 70°C.The dwell time in the second stage is advantageously 20 up to 120 minutes, especially 30 to 60 minutes for one Temperature from 60 to 75 ° C, especially 70 ° C.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird der Schlamm nach dem Hygienisieren einem anaeroben Abbau unterworfen, wobei der Schlamm erwähntermaßen zuvor abgekühlt werden kann.According to a further proposal of the invention, the sludge subjected to anaerobic degradation after hygienization, the sludge mentioned being cooled beforehand can.

Insbesondere kann der hygienisierte Schlamm zunächst einem anaerob-thermophilen und anschließend einem nach weiterer Abkühlung anaerob-mesophilen Abbau unterworfen werden. In particular, the hygienized sludge can initially be one anaerobic thermophiles and then one after another Cooling to be subjected to anaerobic-mesophilic degradation.

Eine Vorrichtung zum Hygienisieren von Schlamm durch Erwärmen auf eine Temperatur von vorzugsweise über 60°C zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß die Hygienisierung in einem zweistufigen Prozeß abläuft, die in unterschiedlichen Reaktions räumen durchführbar sind, von denen einer vorzugsweise als Aerobreaktor und der andere vorzugsweise als Pasteurisierungs behälter ausgebildet ist. Dabei kann nach einer Ausgestaltung der Vorrichtung der Schlamm vorzugsweise vor Einleitung in den zweiten Reaktionsraum auf oder nahezu auf die gewünschte zum Hygienisieren erforderliche Temperatur nach z. B. Durchlaufen eines Wärmetauschers erwärmbar sein. In diesem Fall wird der Wärmetauscher zusammen mit dem Reaktionsraum als Einheit betrachtet, in der die zweite Stufe des erfindungsgemäßen Prozesses realisiert wird.A device for sanitizing sludge by heating to a temperature of preferably above 60 ° C according to the invention in that the hygienization in one two-step process that takes place in different reaction rooms are feasible, one of which is preferably as Aerobreactor and the other preferably as a pasteurization container is formed. According to an embodiment the device the sludge preferably before introduction into the second reaction space on or almost to the desired to Hygienize required temperature after e.g. B. Go through of a heat exchanger can be heated. In this case the Heat exchanger together with the reaction space as a unit considered, in which the second stage of the invention Process is realized.

Sofern für die zweite Prozeßstufe ein Wärmetauscher Verwendung findet, kann dessen Rücklauf mit einem ersten in der zum ersten Reaktionsbehälter führenden Schlammleitung angeordneten Wärmetauscher verbunden sein, um auf diese Weise eine optimale Energieausnutzung zu ermöglichen.If a heat exchanger is used for the second process stage finds its return with a first in the first Reaction vessel leading sludge line arranged Heat exchangers can be connected in this way to ensure optimal To enable energy utilization.

Schließlich zeichnet sich die Vorrichtung dadurch aus, daß der von dem zweiten Reaktionsraum entnommene hygienisierte Schlamm durch einen weiteren Wärmetauscher führbar ist, durch den der zu hygienisierende Rohschlamm dem ersten Reaktionsbehälter leitbar ist, um eine zusätzliche Vorerwärmung zu ermöglichen.Finally, the device is characterized in that the hygienized sludge removed from the second reaction space is feasible through a further heat exchanger through which the raw sludge to be sanitized the first reaction tank is conductive to allow additional preheating.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung sind nicht nur den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen für sich und/oder in Kombination, sondern auch der nachfolgenden Beschreibung einer Prinzipdarstellung zu entnehmen, in dem eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben werden soll. Further details, advantages and features of the invention are not just the claims that can be extracted from them Features for themselves and / or in combination, but also the the following description of a schematic diagram remove in which a device for performing the inventive method is to be described.

In der einzigen Figur sind zwei Reaktionsräume (10), (12) dargestellt, in denen Rohschlamm hygienisiert werden soll. Dieser Rohschlamm wird über eine Leitung (14) und über Wärmetauscher (16), (17) dem Reaktionsraum (10) zugeführt, der als Aerobreaktor ausgebildet ist. In den Reaktionsraum (10) mündet ferner eine Leitung (18), um sauerstoffhaltiges Gas in den Reaktionsraum (10) einzuleiten, um so den aeroben, vorzugsweise aerob-thermophilen Abbau des Schlamms zu ermöglichen. Die Verweilzeit in dem Aerobreaktor (10) kann 10 bis 48 Stunden, vorzugsweise 14 bis 24 Stunden betragen, wobei sich die Temperatur vorzugsweise auf 50 bis 65°C beläuft. Vorteilhafterweise wird die Verweilzeit des zu behandelnden Schlamms auch in Abhängigkeit von der abzubauenden organischen Substanz bestimmt, die 3 bis 20%, vorzugsweise 5 bis 10% bei einer gleichzeitigen Schlammerwärmung von 5 bis 20°C, vorzugsweise 10°C beträgt. Nachdem der Schlamm die erste Stufe, d. h. den Reaktionsraum (10) durchlaufen hat, wird dieser durch eine Leitung (20) in den zweiten Reaktionsraum (12) geleitet, wo eine weitere Erwärmung auf vorzugsweise 60 bis 75°C, insbesondere 70°C erfolgt, um die Hygienisierung des Schlamms abzuschließen. Dabei sind Mindestverweilzeiten von 20 bis 120 Minuten, vorteilhafterweise 30 bis 60 Minuten besonders zu erwähnen. Um in der zweiten Stufe die erforderliche Erwärmung gegenüber der ersten Stufe zu realisieren, kann entweder dem Reaktionsraum (12) unmittelbar Fremdwärme zugeführt werden oder aber der durch die Leitung (20) geförderte Schlamm vor Eintritt in den Reaktionsraum (12) einen weiteren Wärmetauscher (22) durchströmen. Bei Verwendung des Wärmetauschers (22) kann dessen Rücklauf über eine Leitung (24) mit dem Vorlauf des Wärmetauschers (17) verbunden werden, um so eine optimale Energieausnutzung zu gewährleisten.The single figure shows two reaction spaces ( 10 ), ( 12 ) in which raw sludge is to be hygienized. This raw sludge is fed via a line ( 14 ) and via heat exchangers ( 16 ), ( 17 ) to the reaction chamber ( 10 ), which is designed as an aerobic reactor. Into the reaction chamber (10) further opens a conduit (18) for oxygen-containing gas into the reaction chamber (10) to initiate, so the aerobic, preferably aerobic thermophilic degradation to allow the sludge. The residence time in the aerobic reactor ( 10 ) can be 10 to 48 hours, preferably 14 to 24 hours, the temperature preferably being 50 to 65 ° C. The residence time of the sludge to be treated is also advantageously determined as a function of the organic substance to be broken down, which is 3 to 20%, preferably 5 to 10% with simultaneous sludge heating of 5 to 20 ° C., preferably 10 ° C. After the sludge has passed through the first stage, ie the reaction space ( 10 ), it is passed through a line ( 20 ) into the second reaction space ( 12 ), where it is further heated to preferably 60 to 75 ° C., in particular 70 ° C. to complete the sanitation of the sludge. Minimum residence times of 20 to 120 minutes, advantageously 30 to 60 minutes, are particularly worth mentioning. In order to achieve the required heating in the second stage compared to the first stage, either external heat can be supplied directly to the reaction chamber ( 12 ) or the sludge conveyed through the line ( 20 ) can enter a further heat exchanger ( 22 ) before entering the reaction chamber ( 12 ) ) flow through. When using the heat exchanger ( 22 ), its return can be connected via a line ( 24 ) to the flow of the heat exchanger ( 17 ) in order to ensure optimal energy utilization.

Sobald der Schlamm aus dem zweiten Reaktionsraum (12) entnommen, also hinreichend hygienisiert ist, wird dieser über eine Leitung (26) und den Wärmetauscher (16) einem weiteren nicht dargestellten Reaktionsraum zugeführt, in dem eine anaerobe Faulung erfolgt. Um diese im gewünschten Umfang durchzuführen, erfolgt zuvor eine Rückkühlung des Schlamms in dem Wärmetauscher (16), wobei gleichzeitig der über die Leitung (14) fließende Rohschlamm vorerwärmt wird, so daß der aerobe Abbau in dem Reaktionsraum (10) beschleunigt werden kann.As soon as the sludge is removed from the second reaction chamber ( 12 ), that is to say is sufficiently hygienized, it is fed via a line ( 26 ) and the heat exchanger ( 16 ) to a further reaction chamber, not shown, in which anaerobic digestion takes place. In order to carry this out to the desired extent, the sludge is previously cooled in the heat exchanger ( 16 ), at the same time the raw sludge flowing via the line ( 14 ) is preheated, so that the aerobic degradation in the reaction space ( 10 ) can be accelerated.

Claims

1. A method for sanitizing sludge by heating to a temperature of preferably above 60 ° C, characterized in that the sanitizing takes place at least in two stages in which the sludge is heated by energies generated in different ways.

2. The method according to claim 1, characterized, that in a first stage self-heating of the sludge by aerobic, preferably aerobic-thermophilic degradation and another in a subsequent second stage Heating takes place by supplying external heat.

3. The method according to claim 1, characterized, that the sludge is preheated before entering the first stage becomes.

4. The method according to claim 3, characterized, that the preheating of the sludge to be sanitized at least in part by extracting heat from already hygienized sludge takes place.

5. The method according to claim 1 or 2, characterized, that in the first stage the sludge heats up 20 ° C to 65 ° C, preferably at 50 ° C to 60 ° C.

6. The method according to claim 1 or 2, characterized, that in the second stage an increase in temperature up to 60 ° C to 75 ° C, preferably 70 ° C.

7. The method according to claim 1 or 2, characterized, that in the first stage the mud 10 to 72 hours, preferably 14 to 25 hours at a temperature of 30 up to 65 ° C, preferably 50 to 60 ° C.

8. The method according to claim 1 or 2, characterized, that the sludge remains in the first stage until a breakdown of 3 to 40%, preferably 5 to 10% organic matter of the sludge takes place under simultaneous heating by 5 to 50 ° C, preferably around 10 ° C.

9. The method according to claim 1 or 2, characterized, that the dwell time in the second stage is 20 to 120 minutes, preferably 30 to 60 minutes at a temperature of 60 to 75 ° C, preferably 70 ° C.

10. The method according to claim 1, characterized, that the sludge is anaerobic after sanitizing Is subjected to degradation, with the sludge being cooled beforehand becomes.

11. The method according to claim 10, characterized, that the heat released by the cooling to Preheating of sludge to be sanitized used becomes.

12. The method according to claim 10, characterized, that the hygienized sludge is first subjected to an anaerobic thermophilic and then an anaerobic-mesophilic Degradation is subjected.

13. Device for sanitizing sludge by heating to a temperature of preferably above 60 ° C, in particular for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the sanitizing takes place in a two-stage process which can be carried out in different reaction spaces ( 10 , 12 ) , one of which is preferably designed as an aerobic reactor ( 10 ) and the other preferably as a pasteurization container ( 12 ).

14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the sludge is preferably heated to or almost to the desired temperature required for sanitizing before introduction into the second reaction chamber ( 12 ).

15. The apparatus according to claim 14, characterized in that a heat exchanger ( 22 ) is arranged in the sludge line ( 20 ) leading to the second reaction chamber ( 12 ), the return line of which is preferably connected to a first in the sludge line ( 14 ) leading to the first reaction chamber ( 10 ) ) arranged heat exchanger ( 17 ) is connected.

16. The apparatus according to claim 13, characterized in that the sludge removed from the second reaction chamber ( 12 ) can be passed through a heat exchanger ( 16 ) through which sludge to be sanitized can be fed to the first reaction container ( 10 ).