DE10058191A1 - Verfahren und Anlage zur Herstellung lagerbeständiger Pellets aus Klärschlamm - Google Patents

Abstract

Um aus Klärschlamm, der krankheitserregende Bakterien enthält und der in einer Vollmantelschneckenzentrifuge (11) entwässert und anschließend im Zentrifugengehäuse (14) thermisch getrocknet worden ist, in wirtschaftlich vertretbarer Weise Pellets bzw. Agglomerate herzustellen, welche die Bedingungen der hygienischen Unbedenklichkeit erfüllen und lagerbeständig sind, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die durch die thermische Klärschlammtrocknung noch heißen bzw. warmen Klärschlamm-Pellets (25) in einem Hygienisierungsapparat (26) über eine Verweilzeit von wenigstens 10 min auf ihrer Temperatur gehalten und dabei hygienisiert und nachgetrocknet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung lagerbeständiger Pellets aus Klärschlamm, der in einer Zentrifuge mechanisch entwäs­ sert, anschließend im Zentrifugengehäuse mit Heißgas thermisch ge­ trocknet und außerhalb der Zentrifuge zu Pellets geformt wird. Au­ ßerdem betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durchführung des Ver­ fahrens.

Der in Abwasserkläranlagen in großen Mengen anfallende Klär­ schlamm muß vor seiner Verwertung in der Landwirtschaft, durch Verbrennung, Deponierung bei immer knapper werdenden Depo­ nieräumen oder durch anderweitige Entsorgung behandelt werden, nämlich durch mechanische, meist zentrifugale Entwässerung, ther­ mische Trocknung und Formung des Klärschlamms zu Agglomeraten wie Granulat oder Pellets, welche den Transport, die Handhabung und die Lagerung des Klärschlammprodukts ermöglichen bzw. er­ leichtern.

Um eine Marktverwertung des so behandelten Klärschlamms zu er­ möglichen, müssen neben einer weitgehenden Staubfreiheit auch eine hygienische Unbedenklichkeit des Klärschlammproduktes, d. h. eine weitestgehende Freiheit von gefährlichen Krankheitserregern, sowie eine dauerhafte Lagerbeständigkeit des Produktes gegeben sein, wobei die dauerhafte Lagerbeständigkeit, d. h. die Vermeidung von biologischen Reaktionen wie Schimmelbildung, durch eine wei­ testgehende Durchtrocknung auf einen Trockensubstanzgehalt TS von über 92% mit entsprechender Absenkung des Restfeuchtegehalts erzielt werden kann. Selbst bei einer Verwertung von Klärschlamm durch Verbrennung wird vom Abnehmer aus Sicherheitsgründen oft die hygienische Unbedenklichkeit gefordert, um eine Infizierung des Betriebspersonals mit eventuell enthaltenen Krankheitskeimen auf jeden Fall auszuschließen.

Sofern eine Hygienisierung des Klärschlamms nicht in den der Trocknung vorausgehenden Behandlungsschritten gesichert erzielt wird, wie z. B. durch Faulung des Schlamms, muß die Hygienisierung durch die thermische Behandlung im Zuge der Trocknung bzw. eine weitere Nachbehandlung erfolgen.

Hierzu gibt es Vorgaben verschiedener Institute und staatlicher Stel­ len mit jeweils leicht unterschiedlichen Zeit-/Temperatur-Angaben zur thermischen Behandlung, bei deren Einhaltung eine gesicherte Hygienisierung des Klärschlamms zu erwarten ist. International anerkannt sind z. B. die Vorgaben der amerikanischen Umweltschutzbehörde Environmental Protection Agency, kurz EPA, die für eine Pasteurisierung eine thermische Behandlung von pumpfähigem Klärschlamm von mindestens 30 Minuten bei einer Temperatur von mindestens 180°C verlangen, oder indem Feststoff wie getrockneter Klärschlamm bei einer Temperatur von mindestens 70°C über einen Zeitraum von mindestens 30 Minuten gehalten wird.

Verschiedene der bekannten Verfahren zur thermischen Klär­ schlammtrocknung erfüllen die obigen Voraussetzungen nicht, nur ungenügend oder nur mit relativ großem apparatetechnischen Auf­ wand. So ist z. B. aus der EP-B-0 396 852 bekannt, nassen Klär­ schlamm in einer Zentrifuge zu entwässern, anschließend in einem Kontakttrockner bzw. Muldentrockner bis auf einen Trockensubstanz­ gehalt TS von etwa 50% zu trocknen und den vorgetrockneten Schlamm in einer Einrichtung zu würstchenförmigen Agglomeraten zu formen, die dann auf einem von Heißgas durchströmten Bandtrockner auf einen TS-Gehalt von 90% getrocknet werden. Allerdings können sich durch nicht zu vermeidende ungleichmäßige Aufgabe des Klär­ schlamms auf dem Band lokale Agglomerathaufen bilden, die eine Durchtrocknung sowie auch eine Durchwärmung verhindern. Ande­ rerseits ist es ein bekannter Effekt einer solch ungleichmäßigen Ver­ teilung des Klärschlamms auf dem Band, daß es Bereiche mit größe­ rer Beladungshöhe und Bereiche mit geringerer Beladungshöhe gibt, so daß die Heißluftdurchströmung und damit die Ausnutzung der thermischen Energie über die Bandfläche gesehen ungleichmäßig ist. Damit ist auch eine Kontrolle der tatsächlichen Trocknungsvorgänge und der erzielten Verweilzeit des Klärschlammproduktes oberhalb der erforderlichen Temperatur nicht mehr gegeben.

Bekannt ist auch die kombinierte zentrifugale Entwässerung und thermische Trocknung von Klärschlamm in einer kompakten Bauein­ heit in Gestalt einer Vollmantelschneckenzentrifuge (DE-A-198 51 612), die als Dispergierorgan für einen unmittelbar nachgeschalteten mit Heißgas bzw. Trocknungsgas betriebenen Konvektionstrockner verwendet wird in der Weise, daß das Feststoff-Auslaßgehäuse sowie das gesamte übrige Gehäuse der Zentrifuge vom Trocknungsgas durchströmt und als Stromtrockner genutzt wird. Dabei wird der aus den Dickstoff-Austragsöffnungen der Zentrifugentrommel abge­ schleuderte zentrifugal entwässerte Dickstoff vom Trocknungsgas dispergiert in Spiralbahnen verwirbelt, auf einen Trockensubstanzge­ halt TS von z. B. etwa 70% getrocknet und außerhalb der Zentrifuge in einem Zyklon vom Trocknungsgas abgetrennt. Infolge seiner Rest­ feuchte von z. B. etwa 30% läßt sich der Klärschlamm in einer Pelle­ tierpresse ohne Einsatz eines Bindemittels zu relativ formbeständigen Schlammpellets formen, die allerdings den o. g. Bedingungen der hy­ gienischen Unbedenklichkeit ebenfalls nicht genügen, schon deswe­ gen, weil die Verweilzeit des Klärschlamms im Stromtrocknerteil der Zentrifuge sehr kurz ist. Zwar läßt sich mit diesem Verfahren auch ein Klärschlammprodukt mit einem Restfeuchtegehalt auch von weniger als 10% erzielen; allerdings werden auch dann durch die dabei verwendete kurze Verweilzeit des Klärschlammproduktes im Stromtrock­ nerteil die oben angeführten Forderungen nicht erfüllt. Eine Verweil­ zeit in der Größenordnung von 30 Minuten und mehr ist bei diesem Verfahren praktisch ausgeschlossen. Aus einem durchgetrockneten feinteiligen, praktisch staubförmigen Feststoffmaterial lassen sich mit herkömmlichen Methoden erfahrungsgemäß keine Pellets herstellen, wie ausgiebige Versuche ergeben haben. Ein Zusatz von Bindemit­ teln verbietet sich aus wirtschaftlichen Gründen und schränkt unter Umständen die Verwertbarkeit des getrockneten Klärschlamms ein.

Es ergibt sich also die Situation, daß das Verfahren nach der DE-A- 198 51 612 die Herstellung eines lagerfähigen Produktes ermöglichen würde, welches jedoch nicht in Pellets gepresst werden kann, wobei die Pelletformung aber notwendig ist, um das Klärschlammprodukt weitestgehend staubfrei zu machen. Andererseits ist die Herstellung von Klärschlammpellets möglich, die dann jedoch wegen zu hoher Restfeuchte keine Lagerbeständigkeit aufweisen. Sofern der Klär­ schlamm nicht durch Vorbehandlung wie z. B. Faulung hygienisiert worden ist, ist das Klärschlammprodukt keinesfalls als hygienisch einwandfrei zu betrachten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus Klärschlamm, der in einer Vollmantelschneckenzentrifuge entwässert und anschließend im Zentrifugengehäuse thermisch getrocknet worden ist, in wirtschaftlich vertretbarer Weise Pellets bzw. Agglomerate herzustellen, welche die Bedingungen der hygienischen Unbedenklichkeit erfüllen und lager­ beständig sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung verfahrensmäßig mit den Maßnahmen des Anspruchs 1 und vorrichtungsmäßig mit den Merk­ maien des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Er­ findung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die Pellets bzw. Agglo­ merate, welche aus dem dem Zentrifugen-Trockner nachgeschalteten Pelletiergerät kommen, nicht etwa abgekühlt, sondern sie werden ganz im Gegenteil in einem geschlossenen Hygienisierungsapparat auf ihrer Temperatur von wenigstens etwa 50°C beim Austritt aus dem Pelletiergerät unter Nutzung der Pelletrestwärme über eine län­ gere Zeit von z. B. wenigstens etwa 10 Minuten gehalten, so daß die nach Ablauf dieser Verweilzeit aus dem Hygienisierungsapparat aus­ tretenden Klärschlammpellets hygienisch unbedenklich geworden sind. Kommen die heißen bzw. warmen Pellets mit einer Temperatur von z. B. etwa 80°C aus der Pelletierpresse, brauchen die Pellets im Hygienisierungsapparat über ihre Verweilzeit gar nicht oder allenfalls nur noch geringfügig erwärmt zu werden.

Gleichzeitig ist mit dem Halten der Klärschlammpellets auf dem oben angegebenen Temperaturniveau eine Nachtrocknung der Klär­ schlammpellets verbunden, die dadurch härter und somit noch lager­ beständiger werden. Damit geht die Gefahr der Schimmelbildung bei den erfindungsgemäß behandelten Klärschlammpellets gegen Null, weil die Restfeuchte solcher Pellets gegen Null geht.

Nur dann, wenn im Hygienisierungsapparat die Mindesttemperatur der Klärschlammpellets nicht über die volle Verweilzeit gehalten wer­ den kann, ist der Einsatz von Fremdenergie, z. B. der Einsatz eines Heißgasstroms im Hygienisierungsapparat erforderlich.

Im Hygienisierungsapparat werden nach einem besonderen Merkmal der Erfindung die durch die thermische Klärschlammtrocknung noch heißen bzw. warmen Klärschlamm-Pellets über eine Verweilzeit von wenigstens 30 min auf einer Temperatur von wenigstens 70°C ge­ halten. Wird der Hygienisierungsapparat von einem Heißgas durch­ strömt, werden damit auch noch die weiteren Vorteile erzielt, daß durch geeignete Wahl von Volumenstrom und Temperatur des Heiß­ gases ein zu schnelles Austrocknen und Zerfallen der Pellets vermieden wird und daß gleichzeitig der Abrieb der zu hygienisierenden Pellets mit dem Heißgasstrom aus dem Hygienisierungsapparat aus­ getragen werden kann.

Sofern im Hygienisierungsapparat Heißgas benötigt wird, soll dazu Abgas verwendet werden, welches die Trocknung nach dem Verfah­ ren der DE-A-198 51 612 zur Verfügung stellt, also ein ansonsten un­ genutzes Abgas, welches die Trocknungsanlage typischerweise mit einer Temperatur von ca. 120 bis ca. 210°C verläßt. Nach Durch­ strömen des Hygienisierungsapparates gelangt dieses Abgas in die ohnehin vorhandene Abgasreinigungsanlage des Trocknungsprozes­ ses. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Hygienisierung und Er­ zielung der Lagerbeständigkeit von Pellets aus getrocknetem Klär­ schlamm ist erfindungsgemäß integrierter Bestandteil der Klär­ schlammtrocknung, wodurch keine zusätzliche Energie erforderlich ist und kein zusätzliches Abgas entsteht, welches unter Umständen noch nachzubehandeln wäre.

Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden an­ hand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbei­ spiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch das Fließbild der erfindungsgemäßen Herstellung lagerbeständiger seuchenhygienisch unbedenklicher Pellets aus Klär­ schlamm unter Verwendung von Heißgas aus dem Trocknungspro­ zeß, und

Fig. 2 das Fließbild der Fig. 1 mit einer Variante der separaten Heiß­ gasversorgung des Hygienisierungsapparates.

Nach Fig. 1 wird nasser Klärschlamm 10 in einer Vollmantel- Schneckenzentrifuge 11 auf einen Trockensubstanzgehalt TS von z. B. etwa 35% entwässert. Der am Feststoffaustragsende (linken Ende) von der rotierenden Zentrifugentrommel 11 abgeschleuderte Feststoff wird in dispergierter Form von einem Trocknungsgasstrom 13 erfaßt und im Ringraum zwischen Trommel 11 und Zentrifugengehäuse 14 verwirbelt und getrocknet, d. h. das Zentrifugengehäuse ist gleichzeitig das Gehäuse eines Stromtrockners. Das vom Feststoff abgetrennte Zentrat wird, wie schematisch angezeigt, bei 15 abgezogen. Das den Feststoff suspendierte Trocknungsgas 13 tritt bei 16 aus der Maschine aus und fördert pneumatisch den Feststoff, der im Ausführungsbeispiel auf einen TS-Gehalt von etwa 80% konvektiv getrocknet worden ist, zu einem Zyklonabscheider 17, durch welchen der Feststoff 18 aus dem Trocknungsabgas 19 ausgeschleust wird, das mit einer Temperatur von z. B. etwa 120 bis 210°C vom Saugzuggebläse 20 abgezogen wird. Ein Teil des Trocknungsabgases 19 kann zum Heißgaserzeuger 22 rezirkuliert werden, der das Trocknungsgas 13 erzeugt.

Der konvektiv getrocknete Feststoff 18 wird ohne Zwischenlagerung über ein Förderorgan 23 einem Pelletiergerät 24, z. B. Pelletierpresse aufgegeben, die aus dem Feststoff Klärschlamm-Pellets 25 formt, z. B. in Form von Würstchen, die z. B. etwa 5 bis 25 mm lang und etwa 2 bis 10 mm dick sind. Diese relativ stabilen Klärschlamm-Pellets 25 mit ihrer Restfeuchte von etwa 20% können eine Temperatur durch­ aus noch von z. B. etwa 80°C aufweisen, d. h. die Pellets 25 sind noch heiß bzw. sehr warm. Die in den Pellets gespeicherte Wärme wird erfindungsgemäß dazu ausgenutzt, daß die Klärschlamm-Pellets 25 in einen geschlossenen Hygienisierungsapparat 26 eingeführt und dort über eine Zeit von z. B. 30 min auf einer Temperatur von etwa über 70°C gehalten werden, so daß die nach dieser Verweilzeit aus dem Hygienisierungsapparat 26 ausgetretenen Klärschlamm-Pellets 27 hygienisch unbedenklich geworden sind. Gleichzeitig sind die Klärschlamm-Pellets im Hygienisierungsapparat 26 nachgetrocknet worden. Jedenfalls sind die erfindungsgemäß hergestellten Klär­ schlamm-Pellets 27 hygienisch und festigkeitsmäßig gesehen lager­ beständig.

Mit Vorteil wird der Hygienisierungsapparat 26 von einem Heißgas 28 durchströmt, mit dem zum einen die erforderliche Hygienisierungs­ temperatur der Pellets genau eingestellt werden kann, und mit dem als Abgasstrom 29 zum anderen das Gut, das durch Abrieb der zu hygienisierenden Klärschlamm-Pellets entstanden ist, zu einem Zy­ klonabscheider 30 transportiert wird, aus dem das Gut 31 zum Aufga­ begut des Pelletiergerätes 24 rezirkuliert wird.

Der geschlossene Hygienisierungsapparat 26 kann nach Art eines Karusselltrockners gebaut sein, bei dem die Pellets auf eine aus sieb­ artigen Segmenten zusammengesetzte und um eine vertikale Achse rotierende Scheibe aufgebracht und nach bestimmten Umdrehungen nacheinander auf gleichartige darunter liegende Drehscheiben abge­ worfen werden, bis die Pellets hygienisiert auf der untersten Dreh­ scheibe ankommen. Als Hygienisierungsapparat wäre auch ein Bandtrockner einsetzbar, bei dem ein mit den Pellets belegtes perfo­ riertes Band mäanderförmig durch ein geschlossenes Gehäuse be­ wegt wird. Als Hygienisierer können auf jeden Fall nur solche ge­ schlossenen Apparate zum Einsatz kommen, bei denen die Verweil­ zeit der gesamten Produktmenge durch mechanische oder sonstige Einrichtungen bestimmt ist. Rieselapparate oder siloähnliche Appa­ rate wären dazu nicht geeignet, da sich ein schnellerer Durchlauf ein­ zelner Produkt-Teilströme gegenüber der berechneten mittleren Durchlaufgeschwindigkeit nicht vermeiden bzw. nicht überwachen ließe und somit nicht gewährleistet ist, daß alle Pellets ausreichend lange dem erforderlichen Temperaturniveau ausgesetzt werden.

Während nach Fig. 1 das den Hygienisierungsapparat 26 durchströ­ mende Heißgas 28 vom Abgas 19 der Klärschlammtrocknung abge­ zweigt ist, wird bei der Variante der Fig. 2 der Hygienisierungsapparat 26 mit Heißgas eines separaten Heißgaserzeugers 32 versorgt. So­ wohl bei Fig. 1 als auch bei Fig. 2 wird das brüdenhaltige Abgas 33 des Hygienisierungsapparates 26, das vom Saugzuggebläse 34 ab­ gezogen wird, gemeinsam mit dem brüdenhaltigen Abgas 35 der Klärschlammtrocknung in einem Gaswäscher 36 mit Brüdenkonden­ sation gereinigt. Mit 37 ist das gereinigte Abgas angezeigt. Sofern wie bei Fig. 1 der im Hygienisierungsapparat 26 eingesetzte Heiß­ gasstrom 28 dem Abgas 19 der Klärschlammtrocknung entnommen wird, erhöht sich die zu behandelnde Gesamt-Abgasmenge nicht oder nur unwesentlich.

Die erfindungsgemäß hygienisierten warmen Pellets 27 werden in einem mit Kühlluft betriebenen Kühler 38 gekühlt, wodurch die Fe­ stigkeit der das Produkt 39 darstellenden Klärschlamm-Pellets noch erhöht wird. Die Kühlung der Pellets bewirkt auch eine Verminderung der Nachverdampfung der Restfeuchte, die in den Pellets noch vor­ handen ist, wodurch die Transport- und Lagerbeständigkeit der erfin­ dungsgemäß hergestellten Klärschlamm-Pellets weiter gesteigert wird. Die Abluft 40 des Kühlers 38 wird nach Entstaubung in einem Zyklon 41, dessen Feststoffaustrag zum Pelletiergerät 24 rezirkuliert wird, über Gebläse 42 in den Heißgaserzeuger 22 eingeführt und dort als vorgewärmte Brennluft genutzt.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung lagerbeständiger Pellets aus Klär­ schlamm, der in einer Zentrifuge (11) mechanisch entwässert, anschließend im Zentrifugengehäuse (14) mit Heißgas (13) thermisch getrocknet und außerhalb der Zentrifuge zu Pellets (25) geformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die thermische Klärschlammtrocknung noch heißen bzw. war­ men Klärschlamm-Pellets (25) in einem Hygienisierungsappa­ rat (26) über eine Verweilzeit von wenigstens 10 Minuten auf ihrer Temperatur gehalten und dabei hygienisiert und nachge­ trocknet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die thermische Klärschlammtrocknung noch warmen Klärschlamm-Pellets (25) während ihrer Verweilzeit im Hygie­ nisierungsapparat (26) auf einer Temperatur von wenigstens 50°C gehalten werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die thermische Klärschlammtrocknung noch warmen Klärschlamm-Pellets (25) im Hygienisierungsapparat (26) über eine Verweilzeit von wenigstens 30 min auf einer Temperatur von wenigstens 70°C gehalten werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Hygienisierungsapparat (26) zur Ein­ stellung der erforderlichen Temperatur der Klärschlamm-Pel­ lets von einem Heißgas (28) durchströmt wird, das vom Abgas (19) der Klärschlammtrocknung und/oder von einem eigenen Heißgaserzeuger (32) abgezweigt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas (29) des Hygienisierungsapparates (26) das Gut, das durch Abrieb der zu hygienisierenden Klärschlamm-Pellets entstanden ist, zu einem Zyklonabscheider (30) transportiert, aus dem das Gut (31) zum Aufgabegut des Pelletiergerätes (24) rezirkuliert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das brüdenhaltige Abgas (33) des Hygieni­ sierungsapparates (26) gemeinsam mit dem brüdenhaltigen Abgas der Klärschlammtrocknung in einem Gaswäscher (36) gereinigt wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Hygienisierungsapparat (26) ein Karuselltrockner oder ein Bandtrockner verwendet wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die hygienisierten warmen Pellets (27) in einem Kühler (38) gekühlt werden.

9. Anlage zur Herstellung lagerbeständiger Pellets aus Klär­ schlamm, mit einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge (11), de­ ren Gehäuse (14) mit einem Einlaß und Auslaß für ein Trocknungsgas (13) versehen ist, wobei der Trocknungsgas- Auslaß (16) zu einem Feststoffabscheider (17) führt, dessen Austrag für den getrockneten Klärschlamm mit einem Pelle­ tiergerät (24) zur Herstellung von Klärschlamm-Pellets verbun­ den ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrag des Pelletiergerätes (24) mit dem Einlaß eines heißgasdurch­ strömten Hygienisierungsapparates (26) verbunden ist, aus dessen Auslaß hygienisch unbedenkliche Klärschlamm-Pellets (27) austreten.