| Dokumentenidentifikation |
DE102006006165B3 20.09.2007 |
| Titel |
Verfahren zur Behandlung von Schlämmen |
| Anmelder |
Holm, Nils, Dr., 32427 Minden, DE |
| Erfinder |
Holm, Nils, Dr., 32427 Minden, DE |
| Vertreter |
BOEHMERT & BOEHMERT, 24105 Kiel |
| DE-Anmeldedatum |
10.02.2006 |
| DE-Aktenzeichen |
102006006165 |
| Veröffentlichungstag der Patenterteilung |
20.09.2007 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
20.09.2007 |
| IPC-Hauptklasse |
C02F 11/04(2006.01)A, F, I, 20060210, B, H, DE
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| IPC-Nebenklasse |
C05F 7/00(2006.01)A, L, I, 20060210, B, H, DE
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| Zusammenfassung |
Verfahren zur Behandlung von Schlämmen, bei dem das aus dem ausgefaulten Faulschlamm separierte Trübwasser abgeführt wird, sowie Aufkonzentrieren des abgeführten Trübwassers und Rückführen des Konzentratwassers in den ausgefaulten Schlamm.
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Schlämmen,
bei dem das sich oberhalb des ausgefaulten Faulschlamms absetzende Trübwasser
abgeführt wird.
Bei kommunalen, industriellen und gewerblichen Abwasseneinigungsanlagen
fallen im Rahmen der unterschiedlichen Behandlungsschritte unterschiedliche Mengen
an unterschiedlichen Überschussschlämmen an. Hierzu gehören beispielsweise
Primärschlämme aus Vorklärungen, Überschussschlämme aus
Belebtschlammbiologien, Fäkalschlämme aus Fäkalschlammbehandlungseinrichtungen
und Faulschlämme aus Faulbehältern. Als Endprodukte von weiteren Behandlungsschritten
– wobei hier die Faulung die dominierende Rolle spielt – mit dem Ziel
der Stabilisierung (i.e. weitgehende biologische Inaktivierung und Geruchsneutralisation)
dieser Schlämme fallen unvermeidlich große, zu entsorgende bzw. weiter
zu verwertende Schlammmengen an. Bei diesen weiteren Behandlungsschritten, insbesondere
der Faulung, fallen große Mengen an hochbelasteten Trüb- und Filtratwässern
an, die meistens in die Abwasserbehandlungsanlage zurückgeführt werden,
neuerdings allerdings immer öfter erst nach einem Wertstoffrückgewinnungsschritt
(z.B. Phosphor und oder Stickstoff) Die Schlammentsorgungs-/Verwertungsproblematik
rückt weltweit immer stärker ins Zentrum des Interesses sowohl der Umweltpolitik
als auch der Umwelttechnologie. Dies gilt für Deutschland sogar in verstärktem
Maße, da hier die rahmenpolitischen Vorgaben zur Klärschlammentsorgung
für die Zukunft den Pfad der landwirtschaftlichen Verwertung sehr stark einschränkt
und der Entsorgungspfad Deponie gänzlich entfallen wird. Somit bleibt für
zahllose Betreiber von Abwasserbehandlungsanlagen nur noch der Weg der thermischen
Entsorgung, der im Vergleich zur landwirtschaftlichen Verwertung und der Entsorgung
in einer Deponie meistens mit erheblichen Mehrkosten verbunden ist.
Daher sind in jüngster Zeit Verfahren mit dem Ziel, die anfallenden
Überschussschlammmengen zu reduzieren, entwickelt worden. Bekannt sind bereits
diverse Schlammaufschlussverfahren, wie z.B. der mechanische Aufschluss in so genannten
Zellmühlen, der Aufschluss mittels Ultraschall, Druck-Entspannungsaufschlüsse
sowie diverse thermische, chemische und enzymatische Verfahren.
Diese Verfahren werden meistens direkt vor der anaeroben Behandlung
in Faulbehältern als vorbereitende Stufe eingesetzt, weil die Aufschlüsse
den anaeroben Abbau begünstigen und beschleunigen und somit die zu entsorgenden
Faulschlammmengen reduziert werden.
Der Nachteil dieser Verfahren besteht darin, dass auch die Mengen
an zu behandelnden, mit Nährsalzen wie Stickstoff, Phosphor, Calcium, Magnesium,
Kalium u.a., hochbelasteten Trüb- und Filtratabwässern ansteigen und damit
auch die entsprechenden Behandlungskosten.
Daneben reduzieren auch unterschiedliche zweistufige Anaerobbehandlungsverfahren
mesophil → thermophil oder thermophil → mesophil (z.B. EP
0 730 031 mit einer Aufkonzentrierung der Feststoffe aus der ersten Stufe)
den Faulschlammanfall auch ohne separate Aufschlussstufe, da teilweise in beiden
Stufen gänzlich unterschiedliche Biozönosen vorhanden sind, die quasi
als Substrat der jeweils anderen Stufe dienen. Aber auch mit diesen Verfahren steigen
die entsprechenden Trüb- und Filtratwassermengen.
Entsprechend groß dimensioniert lassen sich alle diese Verfahren
auch bis zur völligen Elimination der Überschussschlämme einsetzen.
Eine entsprechende Realisierung kommt jedoch nicht in Frage, weil sich dann viele
Nährsalze im Abwasserstrom aufkonzentrieren würden. Dies wäre insbesondere
für Phosphor schlicht nicht zulässig und hinsichtlich der anderen Nährsalze
auf Grund der dann erfolgenden starken Aufsalzung der Abläufe aus den Abwasserbehandlungsanlagen
ökologisch sehr bedenklich.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren bereit zu stellen,
bei dem die Belastung der anfallenden Trüb- und Filtratwässer beispielweise
mit Phosphor und Stickstoff und anderen Nährstoffen verringert und der Faulschlamm
aber mit diesen Stoffen angereichert ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen
des Anspruchs 1, Anspruch 2 gibt eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens an.
Erfindungsgemäß wird der Faulschlamm in einem oder mehreren
parallel oder seriell betriebenen Faulreaktor(en) anaerob zersetzt und anschließend
durch statische Eindickung eine Schlamm-Wasser-Trennung vorgenommen. Die wässrige
Phase wird anschließend mittels einstufiger oder kombinierter Verfahren (beispielsweise
Membran-, Eindampf-, Ionenaustauscherverfahren) aufkonzentriert, wobei das anfallende
oder die anfallenden Konzentratwasser von unten durch den ausgefaulten Schlamm in
diesen hineingewaschen werden. Dabei wird das „ursprüngliche" Trübwasser
im Faulschlamm aus diesem verdrängt und auch der oben aufgeführten Konzentrierung
unterzogen. Der ausgefaulte Schlamm damit gleichsam als Filter für das bei
dem Ausfaulen sich aus diesem absetzende Trübwasser genutzt.
Für einen derart aufgewerteten Faulschlamm stehen zwei Verwertungswege
zur Verfügung:
- 1a) Im Rahmen einer landwirtschaftlichen Verwertung kann der „nur" statisch
auf ca. 6–8 % TS eingedickte und mit Nährstoffen angereicherte Faulschlamm
direkt verwertet werden. In diesem Fall ist nur eine vergleichsweise geringe Aufkonzentrierung
erforderlich, die gewährleistet, dass das gesamte Trübwasser (inklusive
des verdrängten Anteils) nur bis zu einer Menge aufkonzentriert wird, die kleiner/gleich
der nach statischer Eindickung anfallenden Faulschlammmenge sein wird. Das beinhaltet
in den meisten Fällen eine Aufkonzentrierung um den Faktor 1,5–4.
Das nährstoffarme Permeat ist entweder Vorfluter-reif, kann also als Brauchwasser
genutzt werden, in die Abwasserbehandlung zurück geführt werden oder im
Rahmen einer Indirekteinleitung entsorgt werden.
- 1b) Bei maschineller Entwässerung des mit Nährstoffen angereicherten
Faulschlammes (üblicherweise auf 18–32 % TS) muss (falls das ganze Konzentrat
im Faulschlamm verbleiben soll) eine stärkere Aufkonzentrierung erfolgen und
zwar auf eine Konzentratmenge, die kleiner/gleich der nach maschineller Entwässerung
anfallenden Faulschlammmenge sein wird. Das beinhaltet üblicherweise eine Aufkonzentrierung
um den Faktor 4–15.
Das Filtrat aus der maschinellen Entwässerung entspricht dann dem aufkonzentrierten
Trübwasser das wieder in den Schlamm hineingewaschen wird. Für das nährstoffarme
Permeat gilt das gleiche wie unter 1a.
- 2) Bei einer thermischen Verwertung des Faulschlamms erfolgt praktisch immer
eine Vorbehandlung wie unter 1b beschrieben. Die Vorteile hinsichtlich des Permeates
sind die gleichen wie unter 1a beschrieben. Hinsichtlich der thermischen Verwertung
ergibt sich aus der Anreicherung des Faulschlamms mit Stickstoff Vorteile für
den Verbrennungsprozess auf Grund der katalytisch vorteilhaften Wirkung des Stickstoffes;
bei einer Rückgewinnung der Nährstoffe aus der Asche ergeben sich Vorteile
auf Grund der höheren Nährstoffgehalte (insbesondere Phosphor) dieser
Schlämme.
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| Anspruch[de] |
Verfahren zur Behandlung von Schlämmen, bei dem das aus dem ausgefaulten
Faulschlamm separierte Trübwasser abgeführt wird,
gekennzeichnet durch
Aufkonzentrieren des abgeführten Trübwassers und
Rückführen des Konzentratwassers in den ausgefaulten Schlamm.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Aufkonzentrieren des
von dem Konzentratwasser aus dem Faulschlamm verdrängten Trübwassers.
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