DE4438765C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Tensiden aus Klärschlämmen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von biologisch abbaubaren Tensiden aus Klärschlämmen, bei dem die Verarbeitung des anfallenden Klärschlammes in nur einer Reaktionsstufe erfolgen kann und der dafür entwickelte Reaktor durch seinen Aufbau und seine Funktion zum Einsatz in verschiedenen Aufbereitungsanlagen für Klärschlämme, Faulschlämme aus der Bereinigung von Seen und anderen Gewässern oder anderen tierischen und pflanzlichen Abprodukten geeignet ist.

Aus der Literatur sind eine Vielzahl von Verfahren und Ausrüstungen zur Behandlung von Klärschlamm, Gülle und Abwasserprodukten aus der Landwirtschaft bekannt, wovon ein großer Teil bisher umgesetzter Modelle mit zu hohem technischen Aufwand realisiert wurden. So zum Beispiel durch den Einsatz der Membranfiltertechnik, Verfahren der Schlammeindickung sowie kostenaufwendige chemische Verfahren zur Schadstoffelimina­ tion.

In DE 38 43 789 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung besonders von Gülle beschrieben, das sich dadurch auszeichnet, daß die Gülle einer anaeroben Vergärung unter Erzeugung von Biogas unterworfen wird. Hierzu werden aus der Gülle die Feststoffe abgetrennt, die Dünngülle kontinuierlich einem mit Bakterien immobilisierten Festbett-Durchfluß-Reaktor zugeführt, wobei aus diesem das anfallende Biogas und die Abfallprodukte abgeführt werden.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist es, daß die gesamte Gülle auf einen pH-Wert < 11 eingestellt werden muß. Die gewonnenen Feststoffe müssen nach der vorgeschlagenen zwei- oder mehrstufigen Zentrifugation (die einen hohen anlagen­ technischen Aufwand darstellen) neutralisiert werden, um als Düngemittel Verwendung finden zu können, das erhaltene Filtrat muß ebenfalls neutralisiert werden, bevor es einer üblichen Wasseraufbereitung unterzogen werden kann. Desweiteren ist durch die mehrfache starke pH-Wert-Regulierung der Aufwand an zuzugebenden Chemikalien, die wieder als Abfall beseitigt werden müssen, sehr hoch.

In DE-OS 37 23 851 wird ferner ein Biogasreaktor mit trichter­ förmigen Trennelementen beschrieben. Der Trichter ist von einem zylinderförmigen Mantel derart umgeben, daß zwischen Mantel und Reaktorwand ein Ringkanal und zwischen Mantel und Trichter ein Gassammelraum ausgebildet ist, aus dem Gas über eine Abführleitung abgeführt wird. Hierbei wirkt sich nachteilig aus, daß durch die Ansaugwirkung der Zirkulationsstromung auf dem Weg von der Trichterspitze zum außen liegenden Ringkanal die aufsteigenden Gasblasen abgefangen und direkt in den äußeren Ringkanal geleitet werden, so daß die Abscheideleistung verringert wird.

DE-OS 39 19 001 beschreibt ein Verfahren und eine Anlage zur Verwertung von Klärschlamm, nach denen Klärschlamm mit saugfähigen zellulosehaltigen Faserstoffen aus Abfallaufberei­ tungsanlagen vermischt wird, dadurch entwässert und anschließend als stapel- oder schüttfähiges Material biogen getrocknet wird, um so als Bodenverbesserungsmittel Verwendung zufinden.

Eine Trocknungsanlage und ein Verfahren zum Trocknen von Klärschlamm wird in DE-OS 40 16 100 beschrieben, wonach der Klärschlamm in einem Behälter in Form einer stabil geschichteten Klärschlammsäule im Gegenstrom mit Luft getrocknet wird, DE-OS 41 41 639 beschreibt ein Verfahren zur Umwandlung von Klärschlamm unter Zusatz verschiedener organischer oder anorganischer Flockungsmittel in ein deponiefähiges Substrat und nach DE-OS 42 26 487 wird Klärschlamm aus kommunalen oder industriellen Abwässern thermisch entsorgt.

Bekannt ist ferner ein in der GB 2 172 898 dargestelltes Verfahren zur Herstellung von oberflächenaktiven Substanzen aus Klärschlämmen, wobei diese Substanzen in einem mikrobiologischen anaeroben Prozeß gebildet werden, in dem der Klärschlamm nur teilweise einer Umwandlung zugänglich ist.

Alle Lösungen richten sich dabei auf die Behandlung von Klärschlamm durch anlagentechnisch aufwendige Mehrschritt- Verfahren, nicht aber darauf, den Klärschlamm in ein flächendeckendes, bisher meist nur synthetisch hergestelltes Produkt umzuwandeln.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Reaktor zur Herstellung von Tensiden aus Klärschlamm zu entwickeln, welche in den verschiedensten Aufbereitungs­ anlagen zur Entsorgung oder Umwandlung anfallender Abfallmassen einsetzbar sind, seriell oder partiell in den in vorhandenen Aufbereitungsanlagen ablaufenden Prozeß zuschaltbar sind und damit aus mikrobiellen Abfallmassen hochwertige Tenside in einem einzigen Verfahrensschritt unter aeroben Bedingungen herstellbar sind.

Diese Aufgabe wird durch die Festlegung der kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Weitergehende konstruktive Merkmale des Reaktors sind im Unteranspruch 2 gekennzeichnet.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sowohl das Verfahren als auch der Reaktor wirkungsvoll in den Funktionsablauf bestehender Aufbereitungsanlagen für unter­ schiedliche Abfallmassen einsetzbar sind und entsprechend des Bedarfes an hochwertigen Tensiden dauernd oder zeitweise in den Verfahrensablauf einbezogen werden können, so daß sich deren Anwendung auch insbesondere für die Nachrüstung bestehender Anlagen eignet.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispieles, der Zeichnung und den Ansprüchen zu entnehmen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 den Reaktoraufbau im Schnitt und

Fig. 2 die zugehörigen Anlagenteile.

Der dargestellte Tensidreaktor 1 aus einem gegenüber basischen Medien beständigen Edelstahlblech ist mit einer Bodenplatte 2 und einem Behälterdeckel 3 verschlossen, wobei der Behälterdeckel 3 lösbar auf einem, mit der Reaktorwand 1 fest verbundenen Montagering 4 angeordnet ist.

Im unteren Teil des Tensidreaktors 1 ist eine elektrische Heizung 6 zur Einstellung der erforderlichen Prozeßtemperatur, die Austragsleitung 11 sowie ein Rückschlagventil 13 zum Propylenoxideintrag angeordnet.

Auf dem Behälterdeckel 3 ist ein Rührwerk 5 zur intensiven Vermischung des Ausgangsproduktes und der Zusatzstoffe, eine verschließbare Eintropföffnung 10 für die Zufuhr eventuell erforderlicher Katalysatoren, ein Füllstandsmesser 12 und ein Edelstahlrohr 7 zur Ableitung eventuell entstehender Gase, angeordnet.

Der Tensidreaktor 1 wird über die Einfüllöffnung 8 mit dem zu verarbeitenden Klärschlamm oder anderen Ausgangsprodukten gefüllt, die zur Neutralisierung geeigneten Zusatzstoffe werden über die Eintropföffnung 10 und bei einer eventuell notwendigen Propoxilierung zur Erhöhung der Wasserlöslichkeit der Tenside das Propylenoxid über das Rückschlagventil 13 zugegeben und mittels Rührwerk 5 intensiv vermischt, wobei über die elektrische Heizung 6 die erforderliche Prozeßtemperatur eingestellt wird.

Eine sich durch den Verarbeitungsprozeß eventuell bildende Schaumdecke wird mittels der Schaumzerstörer 9 beseitigt. Die aufsteigenden Gase werden durch das Edelstahlrohr 7 teilweise kondensiert und gelangen in den Reaktor 1 zurück. Nicht kondensierende Gase werden über eine mit dem Edelstahlrohr 7 verbundene flexible Leitung 15 in den Vorlagebehälter 16 zurückgeführt und können über das Rückschlagventil 13 wieder in den Prozeß eingebracht werden.

Bei Bedarf kann über die Eintropföffnung 10 entsprechend Menge und Zusammensetzung des zu verarbeitenden Abfallproduktes ein geeigneter Katalysator zugesetzt werden. Das fertige Tensid wird nach einer definierten Verweildauer über die Austragsleitung 11 abgeführt.

Man erhält auf diese Art und Weise homogene Substrate, die ohne Phasenbildung eingesetzt werden können.

Bezugszeichenliste

1 Tensidreaktor
2 Bodenplatte
3 Behälterdeckel (lösbar)
4 Montagering
5 Rührwerk
6 elektrische Heizung
7 Edelstahlrohr
8 Einfüllöffnung
9 mechanische Schaumzerstörer
10 Eintropföffnung
11 Austragsleitung
12 Füllstandsmessung
13 Rückschlagventil
14 kombiniertes Temperatur-/pH-Wertmeßgerät
15 flexible Leitung
16 Vorlagebehälter

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von Tensiden aus Klärschlämmen in einem Tensidreaktor aus einem gegenüber basischen Medien beständigem Material, gekennzeichnet dadurch, daß der Klärschlamm aus einem Sammelbehälter über eine Förderpumpe im oberen Teil des Reaktors (1) über die Ein­ füllöffnung (8) eingebracht und mittels Rührwerk (5) mit weiteren Einsatzstoffen vermischt wird,
daß der Klärschlamm sowie die weiterhin eingebrachten Ein­ satzstoffe über eine im unteren Teil des Reaktors (1) ange­ ordnete Heizeinrichtung (6) auf die zur Reaktion erforder­ liche Prozeßtemperatur aufgeheizt werden,
daß als Einsatzstoffe Natronlauge oder Natriumhydroxid in einem Verhältnis von 3,00 kg bis 3,94 kg, Recyclingfett in einem Verhältnis von 1,86 kg bis 2,44 kg und Wasser in einem Verhältnis von 3,48 kg bis 4,56 kg je 10 kg Klärschlamm mit einem Trockensubstanzgehalt von 35% zugesetzt werden,
daß in Abhängigkeit des zu verarbeitenden Ausgangsstoffes zur Verbesserung der Tensidlöslichkeit während des Ver­ arbeitungsprozesses Propylenoxid in einem Verhältnis von 0,73 kg je 10 kg Klärschlamm zugesetzt werden,
daß zur optimalen Verarbeitung der Ausgangsstoffe in Abhängigkeit ihrer Zusammensetzung eine Prozeßtemperatur von 20°C bis 85°C, bei einer Verweilzeit im Reaktor bis zu 6 Stunden, eingestellt wird und
daß das Tensidendprodukt über die Austragsleitung (11) abgeführt wird.

2. Reaktor zur Herstellung von Tensiden gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Reaktor aus Behältermantel (1), einer Bodenplatte (2) und einem Behäl­ terdeckel (3) besteht, der Behälterdeckel (3) lösbar mit einem, am Reaktormantel (1) fest angeordnetem Montage­ ring (4) verbunden ist, auf dem Behälterdeckel (3) sich ein Rührwerk (5) zur intensiven Vermischung der Inhalts­ stoffe, ein Füllstandsmesser (12) zur Füllstandskontrolle, ein Edelstahlrohr (8) zur Rückkühlung und Ableitung sich eventuell bildender Gase sowie eine verschließbare Ein­ tropföffnung (10) zum Einbringen eventuell erforderlicher Katalysatoren befindet, an der Reaktorwand (1) sich ein kombiniertes pH-Wert-/Temperaturmeßgerät (14) und der Einfüllstutzen (8) zum Klärschlammeintrag befinden, im unteren Teil des Reaktors (1) eine elektrische Heizung (6) zur Einstellung der erforderlichen Prozeß­ temperatur, ein Rückschlagventil (13) zum Propylenoxid­ eintrag und die Austragsleitung (11) angeordnet und an der Behälterinnenwand (1) übereinander drei eingeschnittene, wechselseitig hoch- bzw. heruntergebogene und zusätzlich verdrehte Edelstahlringe (9) als mechanische Schaumzerstörer angebracht sind.