DE19617973C1 - Faulkammer, insbesondere für biologische Kläranlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Faulkammer, insbesondere für biologische Kläranlagen, mit einem oberhalb der Oberfläche von in der Faulkammer enthaltenem Schlamm ange­ ordneten feststehenden Schlammbeschickungsrohr eines Schwimmdeckenzerstörers, das mindestens eine auf die Oberfläche des Schlammes gerichtete Spritzdüse auf­ weist.

Derartige Faulkammern werden beispielsweise dazu verwendet, Primär- und Sekun­ därschlamm (Belebtschlamm) aus der mechanischen biologischen Behandlungsstufe von Kläranlagen aufzubereiten. Der Schlamm enthält sogenannte Biomasse, d. h. eine Mischpopulation von verschiedenen Mikroorganismen (z. B. Bakterien, Protozoen, Pil­ zen und Metazoen) und einen hohen Anteil an organischen Substanzen überwiegend aus Organismen bzw. ihren Resten sowie aus biogenen Ausscheidungs- und Abbau­ produkten. Um diesen Schlamm beseitigungsfähig zu machen, wird er in Faulkammern der oben angegebenen Art aufbereitet. Im Rahmen dieser Schlamm-Aufbereitung fin­ det eine kontrollierte anaerobe Schlammfaulung statt, bei der die organischen Sub­ stanzen durch Mikroorganismen zersetzt werden und Biogas und Faulschlamm entste­ hen. Das Biogas besteht überwiegend aus Methan und kann zur Energieversorgung genutzt werden. Um das Biogas in der Faulkammer zur Weiterverwendung auffangen zu können, ist die Faulkammer gasdicht ausgebildet. Der Faulschlamm ist leicht ent­ wässerbar und kann aufgrund seines Phosphat- und Nitratgehaltes zur Bodenver­ besserung in der Forst- und Landwirtschaft eingesetzt werden.

Ein Problem bei diesem Aufbereitungsverfahren besteht darin, daß sich an der Ober­ fläche des Schlammes nach einiger Zeit eine verhältnismäßig dicke Schwimmdecke ausbildet, die aus biologisch abbaubaren und nicht abbaubaren Leichtstoffen besteht. Die Schwimmdecke ist spezifisch leichter als der Schlamm und verbleibt infolgedessen ständig an der Oberfläche des Schlammes. Die in die Schwimmdecke eingebundenen Leichtstoffe nehmen nur noch unzureichend an der anaeroben Zersetzung teil. Aus diesem Grunde muß die Schwimmdecke kontinuierlich zerstört und in den Schlamm eingerührt werden. Nur so läßt sich eine gleichmäßige Zersetzung der gesamten in der Faulkammer befindlichen Biomasse erreichen.

Nach dem Stand der Technik erfolgt die Zerstörung dieser Schwimmdecke durch ein in die Faulkammer eingebautes Rührwerk oder durch Rotieren des Schlammbe­ schickungsrohres, über dessen Spritzdüsen Schlamm aus der Faulkammer auf die Schwimmdecke gespritzt wird. Dabei erfolgt der Antrieb des Rührwerkes bzw. der rotie­ renden Schlammbeschickungsrohre durch einen Elektromotor, der aus Sicherheits­ gründen für den Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen ausgelegt sein muß. Pro­ blematisch ist weiterhin die aus dem Behälter herausgeführte gasdichte Drehverbin­ dung, die verschleißanfällig ist und deren Wartung einen erheblichen Aufwand bedeu­ tet.

Nach dem Stand der Technik ist es auch bekannt, ein rotierendes Schlammbe­ schickungsrohr zu verwenden, welches oberhalb der Oberfläche des Schlammes an­ geordnet ist und mindestens eine auf die Oberfläche des Schlammes gerichtete Spritz­ düse aufweist, die in Umfangsrichtung der Faulkammer ausgerichtet ist. Bei dieser Ausführungsform des Schwimmdeckenzerstörers wird die Drehbewegung des rotieren­ den Schlammbeschickungsrohres durch die an den Spritzdüsen auftretenden Rück­ stoßkräfte erzeugt. Allerdings benötigt man für diese Art des Drehantriebes immer noch eine gasdichte Drehverbindung zwischen dem rotierenden Schlammbeschickungsrohr und den feststehenden Schlammzuführungsleitungen.

Schließlich ist aus der DE 35 24 896 A1 ein Verfahren zur Zerstörung der Schwimm­ decke bekannt, bei dem ein feststehendes Schlammbeschickungsrohr verwendet wird, welches oberhalb der Oberfläche des Schlammes angeordnet ist und mehrere senk­ recht auf die Oberfläche des Schlammes gerichtete Spritzdüsen aufweist. Von Zeit zu Zeit wird die Faulkammer unter Druck gesetzt, wodurch sich die Konzentration der in dem Schlamm gelösten Gase erhöht. Anschließend wird der Druck wieder auf den ur­ sprünglichen Wert reduziert, was zu einer kurzzeitigen Übersättigung an Gas in dem Schlamm führt. In der Folge tritt das übersättigte Gas in Form von Gasblasen aus dem Schlamm aus. Ein Gasstrom bestehend aus einer Vielzahl von Gasblasen durchströmt den Faulraum kurzzeitig von unten nach oben und sorgt für eine Zerstörung der Schwimmdecke.

Dieses vorbekannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß die gesamte Faulkammer gasdicht ausgebildet sein muß, um in dieser einen Überdruck erzeugen zu können. Die bekannte Faulkammer ist demnach aufwendig in Herstellung und Wartung. Bei dem bekannten Verfahren wird die Schwimmdecke zwar zerstört, nicht jedoch in den Schlamm eingerührt. Die in der Schwimmdecke eingebundenen Leichtstoffe nehmen nur unzureichend an der anaeroben Zersetzung teil. Eine rasche und gleichmäßige Zersetzung der gesamten in der Faulkammer befindlichen Biomasse kann nicht ge­ währleistet werden. Zudem benötigt dieses Verfahren aufwendige Steuerungs- und Regelungsvorrichtungen um für einen kontrollierten, kontinuierlichen Druckaufbau und -abbau zu sorgen.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, bei einer Faulkammer mit Schwimmdeckenzer­ störer der eingangs genannten Art den Herstellungs- und Wartungsaufwand zu verrin­ gern und schwer behebbare Betriebsstörungen zu vermeiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von der Faulkammer mit Schwimmdeckenzerstörer der eingangs genannten Art vor, daß die Spritzdüsen in Umfangsrichtung der Faulkammer ausgerichtet sind.

Die Faulkammer mit Schwimmdeckenzerstörer gemäß der Erfindung enthält in ihrem Innenraum in besonders vorteilhafter Weise keine beweglichen Teile mehr, die zur Auf­ rechterhaltung der Funktionsfähigkeit gewartet werden müssen. Dementsprechend ar­ beitet die Faulkammer mit Schwimmdeckenzerstörer gemäß der Erfindung besonders zuverlässig und weist eine hohe Verfügbarkeit auf. Trotz der äußerst einfachen Bau­ weise ergeben sich überraschenderweise keine Defizite im Hinblick auf die Funktion. Durch das feststehende Schlammbeschickungsrohr mit in Umfangsrichtung ausgerich­ teten Spritzdüsen zwingt der mittels der Spritzdüsen eingespritzte Schlamm dem in der Faulkammer befindlichen Schlamm eine Drehbewegung relativ zu dem feststehenden Schlammbeschickungsrohr auf, so daß immer wieder neue Bereiche der Schwimm­ decke in den Einwirkungsbereich der Spritzdüsen geraten und somit die Schwimm­ decke überall zerstört und in den darunter befindlichen Schlamm eingemischt wird. Für die Lehre der Erfindung ist es natürlich wesentlich, daß die eingespritzte oder in Umlauf gepumpte Menge Schlamm so groß gewählt wird, daß die von den Spritzdüsen aufge­ zwungenen Impulse ausreichen, zumindest die Schwimmdecke in eine entsprechende Rotationsbewegung zu versetzen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß entweder eine ausreichende Anzahl von Spritzdüsen an dem Schlammbeschickungsrohr oder aber ausreichend große Öffnungen der Spritzdüsen vorgesehen sind.

Ein weiteres Problem bei derartigen Faulkammern mit Schwimmdeckenzerstörer be­ steht darin, daß die Spritzdüsen leicht verstopfen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß sich in dem in Umlauf gepumpten Schlamm oft größere zusammenhängende Aggre­ gate befinden, die von einer Umwälzpumpe den Spritzdüsen zugeführt werden. Auch die durch solche Aggregate verursachten Verstopfungen der Spritzdüsen führen zu Be­ triebsstörungen und beeinträchtigen die Verfügbarkeit der Anlage.

Um hier Abhilfe zu schaffen, schlägt die Erfindung weiterhin vor, daß die Wandungen der Spritzdüsen aus einem verformbaren gummielastischen Material bestehen. Solche Spritzdüsen mit elastisch verformbaren Wänden aus gummielastischem Material haben den Vorteil, daß sie gewissermaßen selbstreinigend sind. Das ist darauf zurückzufüh­ ren, daß sich hinter der Verstopfung ein erhöhter Druck ausbildet, der die verstopfen­ den Aggregate durch die verstopfte Spritzdüse preßt, wobei die Öffnung der elastisch verformbaren Spritzdüse derart aufgeweitet wird, daß das verstopfende Aggregat durchtreten kann. Anschließend verformt sich die Spritzdüse wieder auf ihr Normalmaß zurück. Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß bei der Verwendung von derart ausgebildeten Spritzdüsen keine Verstopfungen mehr im Bereich der Spritzdü­ sen auftreten. Als gummielastisches Material für die Wandungen der Spritzdüse wird vorzugsweise ein mikroben- und faulgasbeständiges Elastomer, beispielsweise Polyurethan, verwendet.

Weiterhin sind zweckmäßig die Spritzdüsen an dem Schlammbeschickungsrohr in unterschiedlichen Abständen zur Mittelachse der Faulkammer angeordnet. Hierdurch ist es möglich, praktisch lückenlos alle Oberflächenbereiche des Schlammes zu errei­ chen.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Öffnun­ gen der Spritzdüsen spaltförmig ausgebildet sind, wobei die Längsachsen der Spalte in radialer Richtung zum Umfang der Faulkammer ausgerichtet sind. Durch die spaltför­ migen Spritzdüsen ist es möglich, mit wenigen an dem Schlammbeschickungsrohr an­ geordneten Spritzdüsen nahezu alle Oberflächenbereiche des Schlammes zu errei­ chen.

Besondere Vorteile ergeben sich dadurch, daß an den Enden des Schlammbe­ schickungsrohres jeweils eine spaltförmige Spritzdüse angeordnet ist. Aus dieser Aus­ gestaltung des Schlammbeschickungsrohres ergibt sich insbesondere eine konstruktive Vereinfachung, die überraschenderweise jedoch zu keinen Defiziten in der Funktion führt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Faulkammer in schematischer Darstellung in Seitenansicht;

Fig. 2 die erfindungsgemäße Faulkammer aus Fig. 1 in Draufsicht;

Fig. 3 eine Spritzdüse eines Schlammbeschickungs­ rohres der erfindungsgemäßen Faulkammer aus Fig. 1 in Seitenansicht.

In Fig. 1 ist eine Faulkammer zur Aufbereitung von Primär- und Sekundärschlamm für biologische Kläranlagen in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet. Sie weist eine Decke 2 auf, in der verschiedene Vorrichtungen angeordnet sind, bei­ spielsweise eine Schaumfalle 2a, eine Gasüber- und -unterdrucksicherung 2b und ein Mannloch 2c, auf deren Funktion hier nicht näher eingegangen wird. Um in biologi­ schen Kläranlagen anfallenden Schlamm 3 beseitigungsfähig zu machen, wird dieser beispielsweise in einer Faulkammer 1 aufbereitet. Im Rahmen dieser Schlamm-Aufbe­ reitung findet eine kontrollierte anaerobe Schlammfaulung statt, bei der organische Substanzen in dem Belebtschlamm 3 durch Mikroorganismen zersetzt werden und Biogas und angefaulter Schlamm entstehen. Bei diesem Aufbereitungsverfahren bildet sich an der Oberfläche des Schlammes 3 nach einiger Zeit eine verhältnismäßig dicke Schwimmdecke 3a aus, die aus biologisch abbaubaren und nicht abbaubaren Leicht­ stoffen besteht. Um auch die in die Schwimmdecke 3a eingebundenen Leichtstoffe an der anaeroben Zersetzung zu beteiligen, muß die Schwimmdecke 3a kontinuierlich zer­ stört und in den Schlamm 3 eingerührt werden. Dies geschieht in besonders vorteilhaf­ ter Weise mit einem an der Decke 2 der Faulkammer 1 feststehend angeordneten Schlammbeschickungsrohr 4. Dieses weist an seinen Enden auf die Oberfläche des Schlammes 3 gerichtete Spritzdüsen 4a auf, die in Umfangsrichtung der Faulkammer 1 ausgerichtet sind. Unterhalb der Schwimmdecke 3a wird aus einer Schlammentnahme­ leitung 1a Schlamm 3 aus der Faulkammer 1 entnommen. Dieser wird über eine Um­ wälzpumpe (nicht dargestellt) und eine Schlammzuführungsleitung 1b in das Schlamm­ beschickungsrohr 4 des Schwimmdeckenzerstörers gepumpt und aus den Spritzdü­ sen 4a in Umfangsrichtung schräg von oben auf die Schwimmdecke 3a gespritzt. Der mittels der Spritzdüsen 4a eingespritzte Schlamm 3b zwingt der Schwimmdecke 3a bzw. dem in der Faulkammer 1 befindlichen Schlamm 3 eine Drehbewegung 3c (s. Fig. 2) relativ zu dem feststehenden Schlammbeschickungsrohr 4 auf, so daß praktisch lückenlos alle Bereiche der Schwimmdecke 3a zerstört und in den darunter befindlichen Schlamm 3 eingemischt werden.

Die Fig. 2 zeigt die Faulkammer 1 aus Fig. 1 in Draufsicht entlang der gestrichelten Linie II-II. In Fig. 2 ist deutlich zu erkennen, wie der Schlamm 3b schräg in Umfangs­ richtung auf die Schwimmdecke 3a gespritzt wird. Der eingespritzte Schlamm 3b zwingt der Schwimmdecke 3a bzw. dem in der Faulkammer 1 befindlichen Schlamm 3 eine Drehbewegung 3c relativ zu dem feststehenden Schlammbeschickungsrohr 4 des Schwimmdeckenzerstörers auf.

Die Fig. 3 zeigt den Ausschnitt III aus Fig. 1 vergrößert. Es ist ein äußeres Ende des Schwimmbeschickungsrohres 4 dargestellt, das in eine nach unten gerichtete Spritz­ düse 4a mündet. Die Spritzdüse 4a weist eine Wandung 4b aus verformbarem gummielastischem Material auf. Dadurch können größere zusammenhängende Aggre­ gate (nicht dargestellt) in dem in Umlauf gepumpten Schlamm 3b die Spritzdüse 4a nicht verstopfen. Hinter der Verstopfung einer Spritzdüse 4a bildet sich ein erhöhter Druck aus, der die verstopfenden Aggregate durch die verstopfte Spritzdüse 4a preßt, wobei die Öffnung 4c der elastisch verformbaren Spritzdüse 4a derart aufgeweitet wird, daß das verstopfende Aggregat durchtreten kann. Anschließend verformt sich die Spritzdüse 4a wieder auf ihr Normalmaß zurück. Die Öffnung 4c der Spritzdüse 4a ist spaltförmig ausgebildet, wobei die Längsachse des Spaltes 4c in radialer Richtung zum Umfang der Faulkammer 1 ausgerichtet ist.

Claims (5)

1. Faulkammer (1), insbesondere für biologische Kläranlagen, mit einem oberhalb der Oberfläche von in der Faulkammer (1) enthaltenem Schlamm (3) ange­ ordneten feststehenden Schlammbeschickungsrohr (4) eines Schwimmdeckenzer­ störers, das mindestens eine auf die Oberfläche des Schlamms (3) gerichtete Spritz­ düse (4a), aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzdüse (4a) in Umfangsrichtung der Faulkammer (1) ausgerichtet ist.

2. Faulkammer (1) mit Schwimmdeckenzerstörer nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Wandungen (4b) der Spritzdüsen (4a) aus einem ver­ formbaren gummielastischen Material bestehen.

3. Faulkammer (1) mit Schwimmdeckenzerstörer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzdüsen (4a) an dem Schlammbeschickungs­ rohr (4) in unterschiedlichen Abständen zur Mittelachse der Faulkammer (1) angeord­ net sind.

4. Faulkammer (1) mit Schwimmdeckenzerstörer nach einem der Ansprü­ che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (4c) der Spritzdüsen (4a) spaltförmig ausgebildet sind, wobei die Längsachsen der Spalte (4c) in radialer Rich­ tung zum Umfang der Faulkammer (1) ausgerichtet sind.

5. Faulkammer (1) mit Schwimmdeckenzerstörer nach einem der Ansprü­ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden des Schlammbeschickungs­ rohres (4) jeweils eine spaltförmige Spritzdüse (4a) angeordnet ist.