DE20023962U1

DE20023962U1 - Device for mechanical disintegration of biogenic sewage sludge

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Publication number: DE20023962U1
Application number: DE20023962U
Authority: DE
Original assignee: JF Knauer Industrie Elektronik GmbH
Current assignee: JF Knauer Industrie Elektronik GmbH
Priority date: 2000-08-18
Filing date: 2000-08-18
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2010-08-19

Abstract

Vorrichtung zur mechanischen Desintegration von biogenem Klärschlamm,
a) bei der der Klärschlamm in einem Ausgangszustand Mikroorganismen in Form von Zellen und einen Feststoff aufweist, der im wesentlichen von Aggregaten aus den Zellen und Schwebstoffen gebildet ist,
b) und bei der ein Desintegrationsvorgang Zerstörung von Aggregaten und zur Zerstörung von Zellen verursacht,
dadurch gekennzeichnet,
c) dass ein erstes Desintegrationsgerät (3) und ein zweites Desintegrationsgerät (4) vorgesehen sind, wobei der Klärschlamm dem ersten Desintegrationsgerät (3) und danach dem zweiten Desintegrationsgerät (4) zugeführt wird oder zuführbar ist,
d) dass das erste Desintegrationsgerät (3) primär zur Zerstörung von Aggregaten vorgesehen Ist oder in einem ersten Desintegrationsvorgang in dem ersten Desintegrationsgerät (3) primär Zerstörung von Aggregaten verursacht wird und
e) dass das zweite Desintegrationsgerät (4) primär zur Zerstörung von Zellen vorgesehen ist oder in einem dem ersten Desintegrationsvorgang nachfolgenden, gesonderten, zweiten Desintegrationsvorgang in dem zweiten Desintegrationsgerät (4) primär...Device for mechanical disintegration of biogenic sewage sludge,
a) in which the sewage sludge in a starting state comprises microorganisms in the form of cells and a solid which is essentially formed by aggregates of the cells and suspended solids,
b) and in which a disintegration process causes destruction of aggregates and destruction of cells,
characterized,
c) that a first disintegration device (3) and a second disintegration device (4) are provided, wherein the sewage sludge is supplied to the first disintegration device (3) and then to the second disintegration device (4) or can be fed,
d) that the first disintegration device (3) is intended primarily for the destruction of aggregates or in a first disintegration process in the first disintegration device (3) primary destruction of aggregates is caused and
e) that the second disintegration device (4) is primarily intended for the destruction of cells or in a disintegration process subsequent to the first disintegration process, a separate, second disintegration process in the second disintegration device (4) primarily ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mechanischen Desintegration von biogenem Klärschlamm, bei der der Klärschlamm in einem Ausgangszustand Mikroorganismen in Form von Zellen und einen Feststoff aufweist, der im wesentlichen von Aggregaten aus den Zellen und Schwebstoffen gebildet ist, und bei der ein Desintegrationsvorgang Zerstörung von Aggregaten und Zerstörung von Zellen verursacht.The The invention relates to a device for mechanical disintegration of biogenic sewage sludge, at the sewage sludge in an initial state microorganisms in the form of cells and has a solid consisting essentially of aggregates the cells and suspended matter is formed, and during the disintegration process destruction of aggregates and destruction caused by cells.

Der hier zur Rede stehende Klärschlamm besteht aus Feststoff und Flüssigkeit und befindet sich in einer biologischen Reinigungsstufe, bei der leicht abbaubare organische Bestandteile zu anorganischen Endprodukten wie z. B. H₂O, CO₂ oder N₂ verwandelt werden. Um diesen Vorgang zu beschleunigen, enthält der Klärschlamm beigemischte Mikroorganismen, wobei Schlammflocken bzw. Aggregate aus feinsten Schwebstoffen und Mikroorganismen gebildet sind. Diese Aggregate umfassen von Mikroorganismen gebildete Zellen. Die Wirksamkeit der biologischen Reinigungsstufe wird durch eine Desintegration des Klärschlamms verbessert. Unter Desintegration des Klärschlamms versteht man das Zerstören von Aggregaten und Zellen.The sewage sludge in question here consists of solid and liquid and is in a biological purification stage, in the readily biodegradable organic components to inorganic end products such. B. H ₂ O, CO ₂ or N _{2 are} transformed. To accelerate this process, the sewage sludge contains admixed microorganisms, wherein mud flakes or aggregates of the finest suspended matter and microorganisms are formed. These aggregates include cells formed by microorganisms. The effectiveness of the biological treatment stage is improved by a disintegration of the sewage sludge. Disintegration of sewage sludge is the destruction of aggregates and cells.

Die Wirkungen einer Desintegration können grundsätzlich gemessen werden und sind:

– die Partikelgrößenverteilung Q₃(x) mit den integralen Kennwerten der Partikelgrößenverteilung "mittlerer Durchmesser xm" (Bewertung des Grobanteils) und "Sauterdurchmesser xst" (Bewertung des Feinanteils)
– CSBgel
– Esterasenaktivität EA (extrazelluläre hydrolytisch wirkende Enzyme)
– Konzentration an leichtflüchtigen organischen Säuren als Essigsäureäquivalente HAcäq.

The effects of disintegration can basically be measured and are:

The particle size distribution Q ₃ (x) with the integral characteristic values of the particle size distribution "mean diameter xm" (evaluation of the coarse fraction) and "Sauter diameter xst" (evaluation of the fine fraction)
- CSBgel
Esterase activity EA (extracellular hydrolytic enzymes)
Concentration of volatile organic acids as acetic acid equivalents HAcq.

Für den großtechnischen Einsatz geeignete Desintegrationsgeräte sind die Rührwerkskugelmühle, der Hochdruckhomogenisator, der Ultraschallhomogenisator, das Hochleistungspulstechnikgerät und die Lysat-Zentrifuge. Jedes Desintegrationsgerät bewirkt einen Desintegrationsvorgang. Bei einer durch die Praxis bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art wird nur ein Desintegrationsvorgang auf den Klärschlamm angewendet, wobei primär eine Zerstörung von Aggregaten verursacht wird und Zellen nur in einem geringen Umfang zerstört werden. Auf diese Weise lassen sich Desintegrations-Ergebnisse erreichen, die zu einer Verbesserung der weiteren Behandlung des desintegrierten Klärschlamms führen.For the large-scale Useful disintegration devices are the agitator ball mill, the High pressure homogenizer, the ultrasonic homogenizer, the high performance pulse processing machine and the Lysate centrifuge. Each disintegration device causes a disintegration process. In a device known by the practice of the aforementioned Species becomes just a disintegration process on the sewage sludge applied, being primary a destruction is caused by aggregates and cells only in a small amount Scope destroyed become. In this way disintegration results can be achieved which leads to an improvement in the further treatment of the disintegrated Sludge lead.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Desintegration verbessert ist.A The object of the invention is therefore to provide a device of the initially to create said type in which improves the disintegration is.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist, diese Aufgabe lösend, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Desintegrationsgerät und ein zweites Desintegrationsgerät vorgesehen sind, wobei der Klärschlamm dem ersten Desintegrationsgerät und danach dem zweiten Desintegrationsgerät zugeführt wird oder zuführbar ist, dass das erste Desintegrationsgerät primär zur Zerstörung von Aggregaten vorgesehen ist oder in einem ersten Desintegrationsvorgang in dem ersten Desintegrationsgerät primär Zerstörung von Aggregaten verursacht wird und dass das zweite Desintegrationsgerät primär zur Zerstörung von Zellen vorgesehen ist oder in einem dem ersten Desintegrationsvorgang nachfolgenden, gesonderten, zweiten Desintegrationsvorgang in dem zweiten Desintegrationsgerät primär Zerstörung von Zellen verursacht wird.The inventive device is, solving this task, characterized in that a first disintegration device and a second disintegration device are provided, the sewage sludge the first disintegration device and then supplied to the second disintegration device or can be supplied, that the first disintegration device provided primarily for the destruction of aggregates is or in a first disintegration process in the first disintegration device primarily destruction of Aggregates is caused and that the second disintegration device primarily for the destruction of Cells is provided or in a the first disintegration process subsequent, separate, second disintegration process in the second disintegration device primary destruction caused by cells.

Durch die Anwendung von zwei gesonderten Desintegrationsgeräten bzw. Desintegrationsvorgängen wird eine erhebliche Verbesserung der Desintegration erreicht, da dem zweiten Desintegrationsvorgang weniger Aggregate als vielmehr Zellen zugeführt werden. Die gesteigerte Zerstörung von Zellen bringt die Verbesserung der Desintegration. Bei dem biogenen Klärschlamm handelt es sich um einen durch die Mikroorganismen belebten Klärschlamm und nicht um einen Rohklärschlamm und geht es darum, die Wirksamkeit der Mikroorganismen zu steigern. Durch die Zerstörung der Zellen wird Kohlenstoff freigesetzt, der Nahrung für die Mikroorganismen ist, die durch zur Verfügung Stellen von Nahrung verstärkt wirksam werden. Bei dem ersten Desintegrationsvorgang werden Zellen unmittelbar nur in einem sehr geringen Umfang zerstört und werden durch Zerstörung von Aggregaten Enzyme freigesetzt, die Zellen zerstören. Durch den zweiten Desintegrationsvorgang selbst werden Zellen unmittelbar und in einem erheblichen Umfang zerstört. Der Desintegrationsvorgang ist ein Behandlungsvorgang, der primär nur der Desintegration des Klärschlammes dient und nicht eine andere Art von Behandlungsvorgang ist.By the use of two separate disintegration devices or disintegration processes a significant improvement in disintegration is achieved because the second disintegration process less aggregates than rather Cells supplied become. The increased destruction of cells brings the improvement of disintegration. At the biogenic sewage sludge it is a sewage sludge activated by the microorganisms and not a raw sewage sludge and is about increasing the effectiveness of microorganisms. By the destruction The cells release carbon, the food for the microorganisms is that available through Reinforced placement of food be effective. The first disintegration process becomes cells immediately destroyed only to a very small extent and are by destruction released from aggregates enzymes that destroy cells. By the second disintegration process itself becomes cells immediately and destroyed to a considerable extent. The disintegration process is a treatment process that is primarily only the disintegration of the Sewage sludge serves and not another type of treatment process.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Vorrichtung geht die Menge an zuletzt verbleibendem Restschlamm merklich zurück. Der erfindungsgemäßen Vorrichtung folgt eine Abbaustufe, die aerob oder anaerob ist und bei der Gas erzeugt wird. Die Abbaustufe ist vorzugsweise ein Faulturm. Aufgrund der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Gasausbeute gesteigert und wird die Qualität des Restschlammes, der ein abgebautes organisches Produkt ist, verbessert. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Verbesserung der Desintegration durch Erhöhung des zur Verfügung stehenden Kohlenstoffgehalts erreicht. Der Kohlenstoffgehalt des Klärschlamms wird durch den messbaren Wert CSB wiedergegeben. Wenn im ersten Desintegrationsvorgang primär Zerstörung von Aggregaten erfolgt, so bedeutet dies, dass von den am Eingang des ersten Desintegrationsvorgangs feststellbaren Aggregaten am Ausgang des ersten Desintegrationsvorgangs mindestens 60 %, vorzugsweise mindestens 80 % zerstört sind. Wenn im zweiten Desintegrationsvorgang primär Zerstörung von Zellen erfolgt, so bedeutet dies, dass von dem am Ausgang des zweiten Desintegrationsvorgangs feststellbaren Zellen am Ausgang des zweiten Desintegrationsvorgangs mindestens 30 % zerstört sind.Due to the device according to the invention, the amount of residual sludge remaining last noticeably decreases. The apparatus according to the invention is followed by a decomposition stage which is aerobic or anaerobic and in which gas is generated. The degradation stage is preferably a digestion tower. Due to the device according to the invention, the gas yield is increased and the quality of the residual sludge, which is a degraded organic product, is improved. In the device according to the invention, the improvement of disintegration is achieved by increasing the available carbon content. The carbon content of the sewage sludge is represented by the measurable value CSB. If primary destruction of aggregates occurs in the first disintegration process, this means that at least 60%, preferably at least 80%, of the aggregates detectable at the entrance of the first disintegration process are destroyed at the exit of the first disintegration process. If, in the second disintegration process, primary cell destruction takes place, this means that at least 30% of the cell detectable at the output of the second disintegration process is destroyed at the output of the second disintegration process.

In der Regel lässt sich der jeweilige Gehalt des Klärschlamms an Aggregaten und Zellen nur schwierig unmittelbar messen, weshalb es angebracht ist, den Kohlenstoffgehalt CSB des Klärschlamms zu messen. Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es also, wenn am Eingang des ersten Desintegrationsgeräts oder -vorgangs der Kohlenstoffgehalt bis zu 200 mg/l CSBgel beträgt, am Ausgang des ersten Desintegrationsgeräts bzw. -vorgangs bzw. am Eingang des zweiten Desintegrationsgeräts bzw. -vorgangs der Kohlenstoffgehalt bis zu 400 mg/l CSBgel beträgt und am Ausgang des zweiten Desintegrationsgeräts- bzw. vorgangs der Kohlenstoffgehalt bis zu 2000 mg/l CSBgel beträgt. Im Rahmen dieser CSB-Werte wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in praktisch vorteilhafter Weise betrieben.In the rule leaves the respective content of sewage sludge on aggregates and cells are difficult to measure directly, which is why it is appropriate to reduce the carbon content of the sludge CSB to eat. Especially useful and advantageous So it is when at the entrance of the first disintegration device or process, the carbon content is up to 200 mg / l CSBgel, at the exit of the first disintegration device or process or at the entrance of the second disintegration device or process, the carbon content is up to 400 mg / l CSBgel and am Output of the second disintegration device or process, the carbon content up to 2000 mg / l CSBgel. in the Within the scope of these COD values, the device according to the invention becomes practical operated in an advantageous manner.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich mit zwei in der Maßnahmeart gleichen Desintegrationsvorgängen verwirklichen, wobei zwei gleichartige Desintegrationsgeräte in Reihe vorgesehen sind.The inventive device can be with you two in the way of action same disintegration processes realize, with two similar disintegration devices in series are provided.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn der zweite Desintegrationsvorgang von anderer Maßnahmeart ist als der erste Desintegrationsvorgang. Es lässt sich die erste Maßnahmeart auf die Zerstörung von Aggregaten ausrichten und die zweite Maßnahmeart auf die Zerstörung von Molekülen hin ausrichten und somit mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Desintegration verbessert durchführen. Insbesondere bei verschiedenen Maßnahmearten bzw. unterschiedlichen Wirkungsarten der beiden Desintegrationsvorgänge ist eine unerwartet große Verbesserung der Desintegration gegeben.Especially appropriate and It is advantageous if the second disintegration process of others of measure is considered the first disintegration process. It is the first type of action on the destruction of aggregates and the second type of action to destroy Molecules down align and thus with the device according to the invention the disintegration perform better. Especially with different types of measures or different Effects of the two disintegration processes is an unexpectedly great improvement given to disintegration.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es dabei, wenn der erste Desintegrationsvorgang eine Maßnahmeart aufweist, die den Klärschlamm mit Trennteilen beansprucht und/oder wenn der zweite Desintegrationsvorgang eine Maßnahmeart aufweist, die den Klärschlamm mit Energiefeldern beansprucht. Die Zerstörung von Aggregaten, die größer als Zellen sind, lässt sich besser mit Hilfe von Trennteilen bewirken; mit Trennteilen arbeiten z. B. Rührwerkskugelmühlen und Lysat-Zentrifugen. Nach dem ersten Desintegrationsvorgang mittels Trennteilen sind die Aggregate zu mindestens 90 %, häufig zu 99 % zerstört. Die Zerstörung von Zellen, die kleiner als Ag gregate sind, lässt sich besser mit Hilfe von Energiefeldern bewirken; mit Energiefeldern arbeiten z. B. Hochleistungspulstechnikgeräte und Ultraschallhomogenisatoren.Especially appropriate and it is advantageous if the first disintegration process a measure type that has the sewage sludge claimed with separating parts and / or if the second disintegration process a measure type that has the sewage sludge claimed with energy fields. The destruction of aggregates larger than Cells are, lets to do better with the help of separating parts; with separating parts work z. B. agitator ball mills and Lysate centrifuges. After the first disintegration process using Separators are the aggregates to at least 90%, often too 99% destroyed. The destruction cells that are smaller than Ag gregate can be better with the help of Effect energy fields; work with energy fields z. B. Hochleistungspulstechnikgeräte and ultrasonic homogenizers.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es dabei, wenn bei dem ersten Desintegrationsvorgang ein Rotationsflügelgerät verwendet wird und/oder wenn bei dem zweiten Desintegrationsvorgang ein Ultraschallhomogenisator verwendet wird. Das Rotationsflügelgerät, das im nachfolgenden noch näher geschildert wird, bewirkt die Desintegration von Aggregaten in verbesserter Weise. Der Ultraschallhomogenisator, der an sich bekannt ist, bewirkt die Desintegration von Zellen in verbesserter Weise. Die kombinierte Verwendung des Rotationsflügelgeräts und des Ultraschallhomogenisators bringt eine weitere Verbesserung der Desintegration durch Erhöhung des zur Verfügung stehenden Kohlenstoffgehalts mit sich. Der Ultraschallhomogenisator ist ein Hochleistungsultraschalltechnikgerät und das Rotationsflügelgerät ist ein Drehwirbeldesintegrator.Especially appropriate and it is advantageous if, in the first disintegration process Used rotary wing device and / or if in the second disintegration process an ultrasonic homogenizer is used. The rotary wing device used in the later described in more detail is, causes the disintegration of aggregates in improved Wise. The ultrasonic homogenizer, which is known per se, causes the disintegration of cells in an improved way. The combined Use of the rotary wing device and the Ultrasonic homogenizer brings a further improvement in disintegration by increasing the to disposal carbon content. The ultrasonic homogenizer is a high power ultrasound engineering device and the rotary wing device is a Drehwirbeldesintegrator.

Bei einer 2-stufigen Desintegrationsanlage an einem Rotationsflügelgerät (RFG) und einem Ultraschallhomogenisator ergeben sich folgende Kohlenstoffwerte:
Eingang 2-stufige Anlage RFG – 100 mg/l CSBgel.
Ausgang 2-stufige Anlage RFG – 200 mg/l CSBgel.
Eingang 2-stufige Anlage Ultraschall – 200 mg/l CSBgel.
Ausgang 2-stufige Anlage Ultraschall – 1072 mg/l CSBgel.
Nur Ultraschallanlage im einstufigen Betrieb CSB Erhöhung von 100 mg/l auf 456 mg/l.In a 2-stage disintegration system on a rotary vane apparatus (RFG) and an ultrasonic homogenizer, the following carbon values result:
Input 2-stage system RFG - 100 mg / l CSBgel.
Output 2-stage system RFG - 200 mg / l CSBgel.
Input 2-stage system Ultrasonic - 200 mg / l CSBgel.
Output 2-stage system Ultrasound - 1072 mg / l CSBgel.
Only single-stage ultrasound system COD increase from 100 mg / L to 456 mg / L.

Es zeigt sich durch Versuche, dass sich durch Kombination des Engergiefelder-Desintegrationsvorgangs mit dem vorhergehenden Trennteile-Desintegrations-vorgang eine weitergehende Wirkung in Bezug auf die Veränderung der Partikelgröße einstellt. Die in lichtmikroskopischen Aufnahmen deutlich erkennbare vorzerkleinernde Wirkung des Trennteile-Desintegrationsvorgangs auf den Klärschlamm verbessert offensichtlich die desintegrierende Wirkung des Energie felder-Desintegrationsvorgangs. Die mechanische Desintegration des Klärschlamms durch die Trennteile führt zu einer Vergrößerung der spezifischen Oberfläche, so dass eine sofortige Wirkung des Energiefelder-Eintrags auf die bereits vorzerkleinerten Schlammteilchen erfolgen kann. Die Synergieeffekte, die sich bei Kombination der beiden Desintegrationsvorgänge einstellen, sind demzufolge anhand der stoffreisetzenden, der enzymstabilisierenden und der aggregatstrukturverändernden Wirkung des Energieeintrags in dem zuletzt anfallenden Klärschlamm nachweisbar.It is shown by experiments that can be achieved by combining the Engergiefelder disintegration process with the previous Trennteile disintegration process a more extensive Effect in terms of change the particle size sets. The clearly visible in light micrographs vorzerkleinernde Effect of the separator disintegration process on the sewage sludge obviously improves the disintegrating effect of energy fields disintegration process. The mechanical disintegration of the sludge through the partitions leads to an enlargement of the specific surface, so that an immediate effect of the energy field entry on the already pre-shredded sludge particles can be made. The synergy effects, which arise when the two disintegration processes are combined, are therefore based on the substance-releasing, the enzyme-stabilizing and the aggregate structural change Effect of energy input in the last sewage sludge detectable.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es noch, wenn der Klärschlamm vor dem ersten Desintegrationsvorgang auf mindestens 20° C, aber nicht über 45° C erwärmt wird. Durch Erwärmung des biogenen Klärschlamms wird die Desintegration erheblich verbessert. Die Enzymschädlichkeit der Temperatur begrenzt die Erwärmung nach oben hin.It is particularly useful and advantageous if the sewage sludge before the first Desin tegrationsvorgang to at least 20 ° C, but not above 45 ° C is heated. Heating the biogenic sewage sludge significantly improves disintegration. The enzyme harmfulness of the temperature limits the warming upwards.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erörtert und in der Zeichnung zeigtBased the drawing, the invention is discussed in more detail below and shown in the drawing

1 schematisch eine Vorrichtung zur mechanischen Desintegration von biogenem Klärschlamm, 1 schematically a device for the mechanical disintegration of biogenic sewage sludge,

2 schematisch ein Aggregat des Klärschlamms der Vorrichtung gemäß 1, 2 schematically an aggregate of sewage sludge of the device according to 1 .

3 eine grafische Darstellung von Messergebnissen an der Vorrichtung gemäß 1, 3 a graphical representation of measurement results on the device according to 1 .

4 eine schematische Draufsicht mit Aufbrüchen des Rotationsflügelgeräts der Vorrichtung gemäß 1, 4 a schematic plan view with risers of the rotary vane apparatus of the device according to 1 .

5 einen Schnitt gemäß Linie V–V in 4 in einem gegenüber 4 vergrößerten Maßstab und 5 a section along line V-V in 4 in one opposite 4 enlarged scale and

6 schematisch eine zweite Ausführungsform eines Rotationsflügelgeräts. 6 schematically a second embodiment of a rotary wing device.

Die Vorrichtung gemäß 1 umfasst eine Zufuhreinrichtung 1 für einen biogenen Klärschlamm in einem vorgewärmten Zustand, wobei die Vorwärmung des Klärschlamms sich auf dessen Desintegration vorteilhaft auswirkt.The device according to 1 includes a feeder 1 for a biogenic sewage sludge in a preheated state, the preheating of the sewage sludge having an advantageous effect on its disintegration.

Der Klärschlamm ist durch Zugabe von Flockmittel aufbereitet und besteht aus Flüssigkeit, die primär Wasser ist, und darin befindlichen Schaumflocken bzw. Aggregaten. Dieser Klärschlamm wird von einer Pumpe 2 weitergepumpt, die bereits eine Zerstörung von Aggregaten bewirkt, die jedoch bei der hier zur Rede stehenden Vorrichtung außer Betracht bleibt. Der Feststoff des die Pumpe verlassenden Klärschlamms umfasst also Aggregate, Mikroorganismen in Form von Zellen und freie feinste Schwebstoffe. Dieser Klärschlamm wird einem ersten Desintegrationsgerät 3 und danach einem zweiten Desintegrationsgerät 4 zugeführt. Diesem folgt eine Abbaustufe 5, die einen Faulturm umfasst und über einen Ausgang 6 Gas abgibt, über einen Ausgang 7 Flüssigkeit abgibt und über einen Ausgang 8 Restschlamm abgibt. Das erste Desintegrationsgerät 3 ist ein Rotationsflügelgerät und das zweite Desintegrationsgerät 4 ist ein Ultraschallhomogenisator.The sewage sludge is treated by the addition of flocculant and consists of liquid, which is primarily water, and therein foam flocs or aggregates. This sewage sludge is from a pump 2 pumped further, which already causes a destruction of aggregates, which, however, is disregarded in the device under discussion here. The solid of the sewage sludge leaving the pump thus comprises aggregates, microorganisms in the form of cells and free ultrafine suspended matter. This sewage sludge becomes a first disintegrating device 3 and then a second disintegration device 4 fed. This is followed by a degradation stage 5 which includes a digester and an exit 6 Gives off gas, via an exit 7 Gives off fluid and via an outlet 8th Releases residual sludge. The first disintegration device 3 is a rotary wing device and the second disintegration device 4 is an ultrasonic homogenizer.

Der Klärschlamm, der dem ersten Desintegrationsgerät 3 zugeführt wird, enthält Schwebstoffe, Mikroorganismen, Flüssigkeit, Flockmittel und Aggregate 9, wie eines in 2 gezeigt ist. Das Aggregat 9 ist von einer Haut 10 umschlossen, in der wiederum Flüssigkeit, Schwebstoffe 11 und von Mikroorganismen gebildete Zellen 12, die jeweils von einer Haut 13 umschlossen sind, enthalten sind. In den Desintegrationsgeräten 3, 4 werden die Aggregate 9 und die Zellen 12 in einem mehr oder weniger großen Ausmaß zerstört. Die grafische Darstellung gemäß 3 gibt in einer Kurve 14 den CSB-Wert am Eingang des ersten Desintegrationsgeräts 3, in einer Kurve 15 den CSB-Wert am Ausgang des ersten Desintegrationsgeräts 3 und in einer Kurve 16 den CSB-Wert am Ausgang des zweiten Desintegrationsgeräts 4 an und zwar in Abhängigkeit vom Durchsatz an Klärschlamm. Eine Kurve 38 zeigt den Verlauf des CSB-Wertes nach alleiniger Desintegration mittels Ultraschall.The sewage sludge, the first disintegration device 3 is supplied, contains suspended solids, microorganisms, liquid, flocculants and aggregates 9 like one in 2 is shown. The aggregate 9 is from a skin 10 enclosed, in turn, liquid, suspended solids 11 and cells formed by microorganisms 12 , each from a skin 13 are enclosed. In the disintegration devices 3 . 4 become the aggregates 9 and the cells 12 destroyed to a greater or lesser extent. The graphic representation according to 3 gives in a curve 14 the COD value at the input of the first disintegration device 3 in a curve 15 the COD value at the output of the first disintegration device 3 and in a curve 16 the COD value at the output of the second disintegration device 4 depending on the throughput of sewage sludge. A curve 38 shows the course of the COD value after sole disintegration by means of ultrasound.

Die mechanische Beanspruchung des Klärschlamms durch das erste Desintegrationsgerät führt zur Zerschlagung der kompakten Aggregate und so zu einer Steigerung der Desintegrationswirkung des zweiten Desintegrationsgeräts. Die in 3 dargestellten Versuchsergebnisse bestätigen die positive Wirkung der Kombination aus erstem Desintegrationsgerät und zweitem Desintegrationsgerät. Im Vergleich zur alleinigen Desintegrationswirkung des zweiten Desintegrationsgeräts wird durch die Vorschaltung des ersten Desintegrationsgeräts eine Steigerung der CSB-Freisetzung erreicht. Dabei bewegt sich die Desintegrationsleistung des ersten Desintegrationsgeräts hinsichtlich der CSB-Freisetzung unabhängig vom Schlammdurchsatz auf einem Niveau, das etwa dem doppelten Wert des Ausgangsniveaus entspricht. Trotz der vergleichsweise niedrigen Desintegrationsleistung des ersten Desintegrationsgeräts wird in Kombination mit dem zweiten Desintegrationsgerät eine Verbesserung in Form einer erhöhten CSB-Freisetzung erreicht, die nicht allein durch eine einfache Addition der Desintegrationswirkung von erstem Desintegrationsgerät und zweitem Desintegrationsgerät begründet werden kann. Durch das vorgeschaltete erste Desintegrationsgerät wird eine CSB-Erhöhung um etwa 100 mg/l auf ca. 200 mg/l erzielt; die Gesamt-CSB-Erhöhung nach dem ersten und dem zweiten Desintegrationsgerät beträgt dagegen im Vergleich zur alleinigen Desintegration (Steigerung um 150 bis 456 mg/l) zwischen 420 und 1.072 mg/l, ist also nicht nur um die mit dem ersten Desintegrationsgerät erreichten 100 mg/l erhöht. Offenbar verbessert die mechanische Vorbehandlung des Klärschlamms mit dem ersten Desintegrationsgerät die Desintegrierbarkeit mittels des zweiten Desintegrationsgeräts.The mechanical stress of the sewage sludge by the first disintegration device leads to the destruction of the compact aggregates and thus to an increase in the disintegration effect of the second disintegration device. In the 3 The test results shown confirm the positive effect of the combination of the first disintegration device and the second disintegration device. Compared to the sole disintegration effect of the second disintegration device, an increase of the COD release is achieved by the upstream connection of the first disintegration device. In this case, the disintegration performance of the first disintegration device with regard to the COD release moves independently of the sludge throughput to a level which corresponds approximately to twice the value of the initial level. Despite the comparatively low disintegration performance of the first disintegration device, an improvement in the form of increased COD release is achieved in combination with the second disintegration device, which can not be justified by simply adding the disintegration effect of the first disintegration device and the second disintegration device. The upstream first disintegration device achieves a COD increase of about 100 mg / l to about 200 mg / l; the total CSB increase after the first and the second disintegration device, in contrast to the sole disintegration (increase by 150 to 456 mg / l), is between 420 and 1072 mg / l, ie not just 100% achieved with the first disintegration device mg / l increased. Apparently, the mechanical pretreatment of the sewage sludge with the first disintegration device improves the disintegratability by means of the second disintegration device.

Das Rotationsflügelgerät gemäß 4 und 5 ist an einem als Schlammrohr ausgebildeten Anschlussraum 17 vorgesehen, in dem eine Klärschlamm-Strömung gemäß einem Pfeil 18 abfließt. Die Vorrichtung ist mittels eines länglichen Flansches 19 an dem Anschlussraum 17 angebracht und weist außerhalb des Anschlussraumes eine von dem Flansch 19 wegragende Kuppelkammer 20 auf. Aus der Kuppelkammer 20 ragt in den Anschlussraum 17 ein Kopf 22, der mittels eines Antriebs 23 drehbar ist, der am anderen Ende der Kuppelkammer 20 angebracht ist und als Elektromotor ausgebildet ist. An der Kuppelkammer 20 mündet bei 28 eine Zufuhrleitung 24 für den Klärschlamm-Strom, in der ein Rückschlagventil 25 sitzt. Der Kopf 22 bildet schlitzartige Durchbrüche 26 und trägt streifenförmige Flügel 27.The rotary wing apparatus according to 4 and 5 is on a trained as a sludge tube connection space 17 provided in which a sewage sludge flow according to an arrow 18 flows. The device is by means of an elongated flange 19 at the connection room 17 attached and has outside the terminal compartment one of the flange 19 protruding dome chamber 20 on. From the dome chamber 20 protrudes into the terminal room 17 a head 22 that by means of a drive 23 is rotatable, at the other end of the coupling chamber 20 is attached and designed as an electric motor. At the dome chamber 20 joins in 28 a supply line 24 for the sewage sludge stream, in which a check valve 25 sitting. The head 22 makes slit breakthroughs 26 and carries strip-shaped wings 27 ,

Eine vom Antrieb 23 herkommende Wellenverlängerung 29 trägt über eine Buchse 30 ein Rohr 31 und in der Stirnwand der Kuppelkammer 20 ist eine Gleitringdichtung 32 vorgesehen, die die Wellenverlängerung 29 umfasst. Das Rohr 31 weist längliche Durchbrüche 33 auf, über die Klärschlamm aus der Kuppelkammer in das Rohr gelangt. In der Kuppelkammer 20 ist ein das Rohr 31 umgebender Anschlussraum 37 vorhanden, von dem der Klärschlamm in die Durchbrüche 33 gelangt. Das Rohr 31 dringt durch eine im Flansch 19 sitzende Gleitlagerbuchse 21 in den Anschlussraum 20 und geht dort materialeinheitlich in den Kopf 22 über, der rohrartig ausgebildet ist. Dem Kopf 22 ist eine gestrichelt angedeutete Rotationsebene 34 zugeordnet. Jeder Kopf 27 bildet eine kreisbogenartig gekrümmte Randkante 35, die, bei entsprechender Stellung des Flügels, einen Spalt 36 zum Anschlussraum 17 hin begrenzt, der im Querschnittkreis rund ist.One from the drive 23 coming wave extension 29 carries over a socket 30 a pipe 31 and in the front wall of the dome chamber 20 is a mechanical seal 32 provided that the shaft extension 29 includes. The pipe 31 has elongated breakthroughs 33 on, sewage sludge from the dome chamber enters the tube. In the dome chamber 20 is a the pipe 31 surrounding connection space 37 from which the sewage sludge into the breakthroughs 33 arrives. The pipe 31 penetrates through one in the flange 19 seated plain bearing bush 21 in the connection room 20 and goes there uniform material in the head 22 over, which is tubular. The head 22 is a plane of rotation indicated by dashed lines 34 assigned. Every head 27 forms a circular arc-like curved edge 35 , which, with appropriate position of the wing, a gap 36 to the connection room 17 limited, which is round in the cross-sectional circle.

Es erfolgt die spezielle Wirkung des Rotationsflügelgeräts, das vorwiegend der Aggregatezerstörung und der Korngrößenverteilung dient, durch Scher-, Beschleunigungs- und Prallkräfte. Diese Kräfte werden vom Gerät auf den biogenen Klärschlamm wie folgt übertragen: Scherung am Ein- und Austritt der Längsnuten in und aus der Rotations-Welle; Beschleunigungskräfte am Wellenaustritt zentrifugal zum Gehäuse; Prallkräfte durch die Flügel im Schlammgehäuse des Geräts. Weiterhin kann man eine Aussage machen über den Anteil der einzelnen Kräfte am Gesamtergebnis mit der Messgröße CSB als Charakteristik. Da durch die Hohlwelle nur Scherkräfte auf den biogenen Schlamm ausgeübt werden, kann daraus geschlossen werden, dass das Verhältnis von Scherkräften zu Beschleunigungs- und Prallkräften 1:3 besteht, d. h. 30 % der Wirkung eines Rotationsflügelgeräts werden durch die Scherkräften und 70 % durch Beschleunigungs- und Prallkräfte erzielt.It takes place the special effect of the rotary wing device, the predominantly the Aggregatezerstörung and the particle size distribution serves, by shear, acceleration and impact forces. These forces will be from the device on the biogenic sewage sludge transferred as follows: Shear at the entrance and exit of the longitudinal grooves in and out of the rotary shaft; acceleration forces at the shaft outlet centrifugal to the housing; Impact forces through the wings in the mud housing of the device. Furthermore, one can make a statement about the proportion of each personnel on the overall result with the measurand COD as Characteristics. Because of the hollow shaft only shear forces the biogenic mud can be concluded that the ratio of shear to acceleration and impact forces 1: 3, d. H. 30% of the effect of a rotary wing device by the shear forces and 70% achieved through acceleration and impact forces.

Das Rotationsflügelgerät gemäß 6 ist gegenüber dem gemäß 4 und 5 im Aufbau und in der Wirkungsweise vereinfacht, indem es die schlitzartigen länglichen Durchbrüche 26, 33 nicht aufweist. Eine Zufuhrleitung 24 bringt den Klärschlamm in einen Anschlussraum 17, aus dem der Klärschlamm gemäß einem Pfeil 18 abfließt. In dem Anschlussraum 17 rotiert ein Kopf 22 an einer Welle 29 und der Kopf bildet Flügel 27. Die 90°-Umlenkung des Klärschlammstromes von der Zufuhrleitung 24 in den Anschlussraum 17 und die Behandlung des Klärschlamms mit den Flügeln ergibt eine beachtliche Trennteile-Desintegration.The rotary wing apparatus according to 6 is opposite to that 4 and 5 simplified in construction and in the operation, by the slot-like elongated openings 26 . 33 does not have. A supply line 24 brings the sewage sludge into a connection room 17 from which the sewage sludge according to an arrow 18 flows. In the terminal room 17 a head rotates 22 on a wave 29 and the head forms wings 27 , The 90 ° deflection of the sewage sludge stream from the supply line 24 in the connection room 17 and the treatment of the sewage sludge with the wings results in a considerable separation disintegration.

Claims

Device for the mechanical disintegration of biogenic sewage sludge, a) in which the sewage sludge in a starting state comprises microorganisms in the form of cells and a solid which is essentially formed by aggregates of the cells and suspended solids, b) and in which a disintegration process destroys aggregates and destroying cells, characterized in that c) that a first disintegration device ( 3 ) and a second disintegration device ( 4 ), wherein the sewage sludge the first disintegration device ( 3 ) and then the second disintegration device ( 4 ) or can be supplied, d) that the first disintegration device ( 3 ) is provided primarily for the destruction of aggregates Is or in a first disintegration process in the first disintegration device ( 3 ) primary destruction of aggregates is caused and e) that the second disintegration device ( 4 ) is intended primarily for the destruction of cells or in a separate, second disintegration process in the second disintegration device following in the first disintegration process ( 4 ) primary destruction of cells is caused.

Apparatus according to claim 1, wherein at the entrance of the first disintegrating device ( 3 ) the carbon content is up to 200 mg / l CSBgel, at the outlet of the first disintegration device ( 3 ) or at the entrance of the second disintegration device ( 4 ) the carbon content is up to 400 mg / l CSBgel and at the output of the second disintegration device ( 4 ) the carbon content is up to 2000 mg / l CSBgel.

Device according to one of the preceding claims, in of the two similar disintegration devices are provided in series for the realization of two similar disintegration processes in the type of measure.

Device according to claim 1 or 2, in which the disintegration process in the second disintegration device ( 4 ) is different than the disintegration process in the first disintegration device ( 3 ).

Device according to one of the preceding Claims in which the disintegration process in the first disintegration device ( 3 ) has a type of action that claims the sewage sludge with separating parts.

Device according to Claim 5, in which the first disintegration device ( 3 ) is a rotary wing device, in particular a Drehwirbeldesintegrator.

Apparatus according to claim 6, wherein the rotary vane apparatus Shearing, acceleration and impact forces on the sewage sludge acts.

Apparatus according to claim 6 or claim 7, in which the rotary vane apparatus comprises a fluid in the sludge by means of a drive ( 23 ) rotatable head ( 22 ), the strip-shaped wing ( 27 ) wearing.

Device according to one of claims 6 to 8, wherein the head ( 22 ) of the rotary vane device slit-like breakthroughs ( 26 ).

Device according to Claim 5, in which the first disintegration device ( 3 ) is a stirred ball mill or a lysate centrifuge.

Device according to one of the preceding claims, in which the disintegration process in the second disintegration device ( 4 ) has a type of action that claims the sewage sludge with energy fields.

Device according to Claim 11, in which the second disintegration device ( 4 ) is an ultrasonic homogenizer.

Device according to Claim 11, in which the second disintegration device ( 4 ) is a high performance pulse processing machine.

Device according to one of the preceding claims, in which means for heating the sewage sludge in front of the first disintegrating device ( 3 ) to at least 20 ° C, but not above 45 ° C are provided.