DE19858187A1

DE19858187A1 - Apparatus for reducing organic components in clarified slurry

Info

Publication number: DE19858187A1
Application number: DE19858187A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Masuch; Oliver Nacke
Original assignee: ARCHEA GES fur UMWELTSCHONEND
Current assignee: Eisenmann SE
Priority date: 1998-03-16
Filing date: 1998-12-17
Publication date: 1999-09-30
Anticipated expiration: 2018-12-18
Also published as: DE19858187C2; DE19858187C5

Abstract

An apparatus arrangement for reducing the organic components in clarified slurry comprises a first container for sludge and a second container for thermal disintegration.

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung und einem Verfahren zur Reduzierung der organischen Anteile in einem ausfaulbaren Substrat, insbesondere mit ausfaulbarem Klärschlamm, wie er in üblichen Kläranlagen als Primär- und Überschußschlamm vorhanden ist.The present invention is concerned with an apparatus and a method for reducing the organic content in a rotting substrate, especially rotting Sewage sludge as used as primary and in conventional sewage treatment plants Excess sludge is present.

Derartige Verfahren zur Aufbereitung eines ausfaulbaren Sub strats in einem Fermenter bzw. von Klärschlamm in Kläranlagen sind im Stand der Technik wohlbekannt (DE 39 19 350). Hauptziel ist bei der Anaerob-Technik, die in kommunalen Klär anlagen in Faultürmen betrieben wird, die Verringerung der ge ruchsbildenden Inhaltsstoffe und die Verringerung der organi schen Schlammfeststoffe. Bei diesen Faulprozessen entstehen Gase, insbesondere Methan-Gas, das zum Betreiben sogenannter Blockheizkraftwerke (BHKW) verwendet werden kann. Die Hälfte der ursprünglichen 65% an organischen Schlamminhaltsstoffen je kg Trockensubstanz verlassen die Kläranlage jedoch noch auf dem Wege der Klärschlammentsorgung. Dabei bleibt ein Großteil ausfaulbarer organischer Trockensubstanz (etwa 50%) im Klär schlamm nach der ersten Faulung zurück.Such methods for the preparation of a rotting sub strats in a fermenter or sewage sludge in sewage plants are well known in the art (DE 39 19 350). The main goal is with the anaerobic technique, which in municipal clarification plants in digestion towers, reducing the ge odor-forming ingredients and reducing organi sludge solids. These foul processes arise Gases, especially methane gas, which are used to operate so-called Combined heat and power plants (CHP) can be used. The half of the original 65% organic sludge constituents each kg of dry matter still leave the treatment plant the way of sewage sludge disposal. A large part remains digestible organic dry matter (about 50%) in the clarifier mud back after the first digestion.

Selbst bei an sich vielversprechenden Pasteurisierungsmaßnah men von Klärschlamm bei einer Temperatur von etwa 70°C und einer Einwirkzeit von 25 bis 30 Minuten werden zwar Krank heitskeime und Wurmeier weitgehend vernichtet, ein Großteil ausfaulbarer Trockensubstanz bleibt jedoch im Klärschlamm wei terhin enthalten. Ende der 70er Jahre wurde erkannt, daß eine Pasteurisierung des Klärschlamms gravierende Nachteile auf weist. Durch die Pasteurisierung werden nicht nur die uner wünschten pathogenen Keime abgetötet, sondern auch die Methan bakterien, die zur Bildung von Biogas notwendig sind. Der pa steurisierte Klärschlamm ist also weitgehend frei von allen lebenden Mikroorganismen. Außerdem wird durch die Pasteurisie rung Substrat in Lösung gebracht. Wenn der nachpasteurisierte Schlamm wieder mit Keimen infiziert wird, können sich die ein getragenen Keime völlig ungehindert vermehren. Da unter diesen Keimen natürlich auch verschiedene pathogene Keime enthalten sein können, ist der Erfolg der Entseuchung in Frage gestellt.Even with a promising pasteurization measure of sewage sludge at a temperature of around 70 ° C and an exposure time of 25 to 30 minutes will get sick germs and worm eggs largely destroyed, a large part digestible dry matter remains white in the sewage sludge still included. At the end of the 1970s it was recognized that a Pasteurization of sewage sludge has serious disadvantages points. Pasteurization doesn't just make the un wish pathogenic germs were killed, but also the methane bacteria that are necessary for the formation of biogas. The pa So the controlled sewage sludge is largely free of all living microorganisms. In addition, pasteurization tion substrate brought into solution. If the pasteurized If mud is infected again with germs, the one can propagate carried germs completely unhindered. Because among these Germs naturally also contain various pathogenic germs the success of decontamination is questioned.

Da in dem technisch ausgefaulten Substrat/Klärschlamm ein er heblicher Restanteil an organischen Feststoffen enthalten ist, erhebt sich die Frage, wie diese abbaubaren organischen Fest stoffe, die bei der Entsorgung erhebliche Probleme aufwerfen, weiter abgebaut werden können. Ziel aller Faulungsprozesse in kommunalen Kläranlagen ist es, den hohen Energiegehalt des Rohschlamms, der in Form von Kohlehydraten, Proteinen und Fet ten vorliegt, möglichst weit abzubauen, d. h. die hochmolekula ren reduzierten Verbindungen in niedermolekulare oxidierte Verbindungen zu überführen. Da im anaeroben Milieu kein Sauer stoff für eine vollständige Oxidation bis zum anorganischen Endprodukt (CO₂, NO₃) zur Verfügung steht, können die Abbau schritte nur bis zum energieärmeren Produkt führen. Um ein weitgehend stabilisiertes Substrat zu erhalten, müssen daher mehrere Abbauschritte, die von verschiedenen Organismengruppen durchgeführt werden, nacheinander ablaufen, um den Energiege halt schrittweise zu reduzieren. Im Falle des vollständigen anaeroben Abbaus (Faulung) wird als Endprodukt Methan gebil det, das gasförmig aus dem System entweicht und erst bei einer externen Verbrennung zu CO₂ und H₂O abgebaut wird.Since the technically digested substrate / sewage sludge contains a considerable amount of residual organic solids, the question arises as to how these degradable organic solids, which pose considerable problems in disposal, can be broken down further. The aim of all digestion processes in municipal wastewater treatment plants is to reduce the high energy content of the raw sludge, which is in the form of carbohydrates, proteins and fats, as far as possible, i.e. to convert the high molecular weight reduced compounds into low molecular weight oxidized compounds. Since there is no oxygen in the anaerobic environment for complete oxidation down to the inorganic end product (CO ₂ , NO ₃ ), the degradation steps can only lead to the lower-energy product. In order to obtain a largely stabilized substrate, several degradation steps that are carried out by different groups of organisms must therefore take place in succession in order to gradually reduce the energy content. In the case of complete anaerobic degradation (digestion), methane is formed as the end product, which escapes in gaseous form from the system and is only broken down to CO ₂ and H ₂ O during external combustion.

Die anaerobe Ausfaulung hat gegenüber der aeroben Kompostie rung den Vorteil, daß bei der anaeroben Ausfaulung eine Gas ausbeute erzielt werden kann. Ohne im einzelnen auf die biolo gischen Unterschiede bei den aeroben und anaeroben Abbaupro zessen einzugehen, ist zu erwähnen, daß die Lebensfähigkeit der Bakterien von bestimmten Umweltbedingungen stark abhängig ist. Eine äußere Beeinflussung des Abbauprozesses muß sich deshalb in der Hauptsache auf die optimalen Lebensbedingungen der Methanbakterien ausrichten, die äußerst empfindlich auf Umweltänderungen reagieren.The anaerobic digestion has compared to the aerobic compost tion has the advantage that a gas during anaerobic digestion yield can be achieved. Without going into detail on the biolo differences in aerobic and anaerobic degradation pro cessation, it is worth mentioning that viability the bacteria strongly depend on certain environmental conditions is. There must be an external influence on the mining process therefore mainly on the optimal living conditions align the methane bacteria that are extremely sensitive to Environmental changes react.

Der Arbeitsbereich der Methanbakterien liegt zwischen 0 und 70°C. Bei höheren Temperaturen werden sie bis auf wenige Stämme, die bis zu 90°C leben können, abgetötet. Die Tempera tur beeinflußt in hohem Maße biologische Vorgänge. Durch die Erhöhung der Temperatur innerhalb eines für die in Frage kom menden Bakterien verträglichen Temperaturbereichs wird der ma ximale Stoffwechselumsatz dieser Bakterienart eingestellt. Die Lage des optimalen Temperaturbereichs ist organismenspezifisch und kann je nach Organismusart unter 20°C und bis zu 90°C be tragen. Daher erfolgt häufig auch eine Einteilung der Mikroor ganismen nach Temperaturbereichen. Ferner spielt die Substrat zusammensetzung, das Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff und Phosphor, zur Aufrechterhaltung der Lebensfunktion und zum Aufbau neuer Zellsubstanzen eine entscheidende Rolle. Weiter hin ist die Kenntnis des aktuellen pH-Wertes im Substrat für den kontinuierlichen Verlauf der Faulung von ausschlaggebender Bedeutung.The working range of methane bacteria is between 0 and 70 ° C. At higher temperatures, they become a few Strains that can live up to 90 ° C are killed. The tempera tur influences to a large extent biological processes. Through the Increase in temperature within a for the in question bacteria-compatible temperature range, the ma ximal metabolic rate of this type of bacteria stopped. The The location of the optimal temperature range is organism-specific and can be below 20 ° C and up to 90 ° C depending on the type of organism carry. This is why the microor is often classified mechanisms according to temperature ranges. The substrate also plays composition, the ratio of carbon to nitrogen and phosphorus, to maintain vital functions and to Building new cell substances plays a crucial role. Next is knowledge of the current pH in the substrate for the continuous course of digestion is crucial Meaning.

Im Hinblick auf die ständig steigenden Anforderungen zur Ver meidung und Minderung von Abfallstoffen, ist es unerläßlich, sich Gedanken zum weitergehenden Abbau energiehaltiger Stoffe im Klärschlamm zu machen. Zur Zeit werden ca. 25% des anfal lenden Klärschlamms landwirtschaftlich verwertet, 50% depo niert, 10% verbrannt und 15% gehen in sonstige Entsorgungs wege. Daher nehmen die entstehenden Kosten bei der Entsorgung des Klärschlamms einen Großteil des kommunalen Budgets ein.In view of the constantly increasing requirements for ver avoidance and reduction of waste materials, it is essential thoughts about further degradation of energy-containing substances to make in sewage sludge. Currently about 25% of the initial loins sewage sludge used for agriculture, 50% depo nier, 10% burned and 15% go to other waste disposal ways. Therefore, the costs incurred in disposal of the sewage sludge account for a large part of the municipal budget.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine erhebliche Verringerung der organischen Trockensubstanz in einem ausfaulbaren Substrat und einen energieautarken ko stengünstigen Betrieb der Anlage zu gewährleisten.It is therefore an object of the present invention to provide a method and to provide a device capable of a significant reduction in the organic dry matter in a digestible substrate and an energy self-sufficient ko to ensure the most economical operation of the system.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des unab hängigen Hauptanspruchs gelöst.This task is carried out with the characteristic features of the unab dependent main claim solved.

Die Methode zur Reduzierung der organischen Anteile in einem ausfaulbaren Substrat, wie beispielsweise Klärschlamm, ist er findungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das ausfaulbare Sub strat nach mindestens einer Faulstufe einer thermischen Desin tegration unterzogen wird. Die dazu benötigte Vorrichtung ist gekennzeichnet durch mindestens zwei Behältnisse, von denen ein Behältnis für Faulungen bestimmt ist und dessen anderes Behältnis zur thermischen Desintegration bestimmt ist.The method for reducing the organic content in one digestible substrate, such as sewage sludge, it is according to the invention characterized in that the rotting sub strat after at least one digestion stage of a thermal design tegration is subjected. The device required for this is characterized by at least two containers, one of which one container is intended for digestion and the other Container is intended for thermal disintegration.

Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Methode zur Reduzierung der organischen Anteile insbesondere bei bestehenden Kläranla gen, die ohne größeren technischen Aufwand eine Zwischenstufe, die thermische Desintegration, einschalten können. Dabei sind die für die erste Faulstufe benötigten Behältnisse bereits als sogenannte Faultürme vorhanden, in denen die erste anaerobe Faulung und anschließend eine weitere Faulung durchlaufen wird.The reduction method according to the invention is advantageous of the organic components, especially in existing sewage plants gene, which is an intermediate stage without major technical effort, thermal disintegration. Are there the containers required for the first digestion stage are already available as So-called digestion towers exist, in which the first anaerobic Go through digestion and then go through another digestion becomes.

In vielen Fällen ist bereits eine zweite anaerobe Faulstufe vorgesehen, so daß erfindungsgemäß lediglich die thermische Desintegrationsstufe zwischengeschaltet werden muß.In many cases there is already a second anaerobic digestion stage provided so that according to the invention only the thermal Disintegration level must be interposed.

Für den Fall, daß nur eine anaerobe Faulstufe vorhanden ist, ist es zweckmäßig, nach der ersten Faulstufe die thermische Desintegration zu installieren und die mit einer Restorganik behaftete Substanz abermals der ersten Faulstufe zuzuführen.In the event that there is only one anaerobic digestion stage, it is expedient, after the first digestion stage, the thermal To install disintegration and that with a residual organics add contaminated substance to the first digestion stage again.

Als äußerst praktisch hat es sich erwiesen, daß die thermische Desintegration in mindestens zwei Phasen erfolgt, wobei dem Substrat in der ersten Phase Wärme zugeführt wird und das Sub strat in der zweiten Phase über eine vorbestimmte Zeit (t) auf einer vorbestimmten Temperatur (T) gehalten wird und dem Sub strat anschließend wieder Wärme entzogen wird.It has proven to be extremely practical that the thermal Disintegration takes place in at least two phases, the Heat is applied to the substrate in the first phase and the sub occurred in the second phase for a predetermined time (t) a predetermined temperature (T) is maintained and the Sub strat heat is then withdrawn again.

Vorteilhaft ist es ferner, bei normalem Klärschlamm, die Ver weilzeit zwischen 10 und 120 Minuten und die Verweiltemperatur (T) zwischen 60°C und 90°C zu wählen.It is also advantageous, with normal sewage sludge, the Ver time between 10 and 120 minutes and the residence temperature (T) to choose between 60 ° C and 90 ° C.

Um das ausfaulbare Substrat für eine weitere Faulung aufzube reiten, ist es notwendig, dem Substrat die zugeführte Wärme mit einem geeigneten Wärmetauscher im Anschluß an die thermi sche Desintegration wieder zu entziehen.To open up the rotting substrate for further rotting riding, it is necessary to apply heat to the substrate with a suitable heat exchanger following the thermi remove disintegration.

Vorteilhaft ist es ebenfalls, die bei den Faulungsprozessen entstehende Gasmenge einem Gasmotor zuzuführen, der die frei werdende Energie mittels eines Generators in Strom umwandelt.It is also advantageous in the digestion processes to supply the resulting amount of gas to a gas engine, which is free converting energy into electricity using a generator.

Für den reibungslosen und betriebssicheren Ablauf der anaero ben thermischen Ausfaulung ist es vorteilhaft, die wichtigsten Parameter, wie organische Trockensubstanz-Konzentration, Tem peratur, pH-Wert und Gasmengenentwicklung automatisch mit ge eigneten Sonden zu messen und zu steuern. For the smooth and reliable operation of anaero beneath thermal digestion, it is advantageous the most important Parameters such as organic dry matter concentration, tem temperature, pH value and gas volume development automatically with ge to measure and control suitable probes.

Ferner ist es vorteilhaft, die einzelnen thermischen Behand lungsstufen des ausfaulbaren Substrats kontinuierlich zu be schicken.It is also advantageous to use the individual thermal treatments Stages of digestion of the substrate continuously send.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind den Unteransprü chen zu entnehmen.Further features essential to the invention are the dependent claims Chen to take.

Im nun folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen im Detail näher erläutert. Es zeigt:In the following the invention with reference to drawings in Detail explained in more detail. It shows:

Fig. 1a ein Flußdiagramm für eine zweistufige erfindungsgemäße Vorrichtung (1) mit einer thermischen Desintegrations stufe (2); Figure 1a is a flowchart for a two-stage device ( 1 ) according to the invention with a thermal disintegration stage ( 2 ).

Fig. 1b ein Flußdiagramm für eine einstufige erfindungsgemäße Vorrichtung (1') mit einer thermischen Desintegrations stufe (2'); FIG. 1b shows a flow chart for a one-stage device according to the invention (1 ') having a thermal disintegration stage (2');

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweistufigen erfin dungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Faultürmen (3, 4), zwischen die die thermische Desintegrationsstufe (2) geschaltet ist; Fig. 2 is a schematic representation of a two-stage device according to the invention with two digesters ( 3 , 4 ), between which the thermal disintegration stage ( 2 ) is connected;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Versuchsaufbaus zur erfindungsgemäßen Vorrichtung (1); Fig. 3 is a schematic representation of an experimental setup for the device ( 1 ) according to the invention;

Fig. 4 ein Diagramm, das die mittlere Verweilzeit (t) in Ab hängigkeit von der Verweiltemperatur (T) wiedergibt; Fig. 4 is a diagram showing the average residence time (t) as a function of the residence temperature (T);

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen zweistufigen Vorrichtung (1) mit deren peripheren Kom ponenten; Fig. 5 is a schematic representation of a two-stage device ( 1 ) according to the invention with its peripheral components;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer einstufigen erfin dungsgemäßen Vorrichtung mit thermischer Desintegra tion (2') und deren periphere Komponenten; Fig. 6 is a schematic representation of a one-stage device according to the invention with thermal disintegration ( 2 ') and its peripheral components;

Fig. 7 eine Darstellung des Behältnisses (2) zur thermischen Desintegration des ausfaulbaren Substrats mit einem Wärmetauscher (8) und einem Verweilreaktor (10). Fig. 7 is an illustration of the container ( 2 ) for thermal disintegration of the rotting substrate with a heat exchanger ( 8 ) and a residence reactor ( 10 ).

Die Fig. 1a zeigt das Flußdiagramm einer zweistufigen erfin dungsgemäßen Vorrichtung 1. Die erste anaerobe Faulstufe 3 wird mit primärem Überschußschlamm kontinuierlich beschickt. FIG. 1a shows the flow chart of a two-stage to the invention OF INVENTION device 1. The first anaerobic digestion stage 3 is continuously fed with primary excess sludge.

Der Primär- bzw. Überschußschlamm ist allgemein gesprochen das ausfaulbare Substrat, das in der ersten anaeroben Faulstufe 3 einer Faulung von etwa 20 bis 30 Tagen unterzogen wird. An schließend gelangt die ausgefaulte Substanz in eine thermische Desintegrationsstufe 2, in der das ausfaulbare Substrat einer weiter unten beschriebenen Aufschlußbehandlung unterliegt, in der der Aufschluß des Substrats erfolgt. Im Anschluß an die thermische Desintegration 2 erfolgt eine zweite anaerobe Fau lung 4, die eine weitgehende Verringerung der organischen Trockensubstanz im ausfaulbaren Substrat bewirkt. Das tech nisch ausgefaulte Substrat gelangt dann in den üblichen Kreis lauf, der an dieser Stelle nicht näher beschrieben wird.Generally speaking, the primary or excess sludge is the digestible substrate, which in the first anaerobic digestion stage 3 is subjected to a digestion of about 20 to 30 days. Then the digested substance enters a thermal disintegration stage 2 , in which the digestible substrate is subjected to a digestion treatment described below, in which the substrate is digested. Following the thermal disintegration 2 , a second anaerobic Fau treatment 4 takes place, which causes a substantial reduction in the organic dry matter in the digestible substrate. The technically digested substrate then goes into the usual cycle, which is not described here.

Die Fig. 1b zeigt ein Flußdiagramm einer einstufigen erfin dungsgemäßen Vorrichtung 1'. Das primäre ausfaulbare Substrat gelangt zunächst in eine erste anaerobe Faulstufe 3' und wird dort einer 20- bis 30-tägigen Faulung unterzogen. Anschließend gelangt das ausfaulbare Substrat in die thermische Desintegra tionsstufe 2', in der erfindungsgemäße eine Aufschlußbehand lung des ausfaulbaren Substrats erst erfolgt, wenn der Roh schlamm die bisher übliche Faulung durchlaufen hat. In der Aufschlußbehandlung wird das ausfaulbare Substrat auf eine vorbestimmte Temperatur zwischen 60°C und 95°C erhitzt und etwa 30 Minuten auf dieser Temperatur gehalten, wodurch nicht nur Krankheitserreger und Parasiten weitgehend abgetötet wer den, sondern auch in der ersten Faulung nicht abgebaute Sub stanz zum Teil aufgeschlossen wird. Ganz besonders ist hierbei jedoch von Interesse, daß die im Schlamm enthaltene anaerobe Biozönose weitgehend abgetötet und somit selbst einem schnel leren anaeroben Abbau in einer folgenden zweiten Faulung, die in der ersten Faulstufe 3' durchgeführt wird, zugeführt wird. Das technisch vollständig ausgefaulte Substrat wird dem übli chen, hier nicht näher beschriebenen Kreislauf zugeführt, um endgültig entsorgt zu werden. FIG. 1b shows a flow chart of one-stage to the invention OF INVENTION device 1 '. The primary digestible substrate first reaches a first anaerobic digestion stage 3 'and is subjected to a 20 to 30-day digestion there. The digestible substrate then passes into the thermal disintegration stage 2 ', in which a digestion treatment of the digestible substrate takes place only when the raw sludge has undergone the usual digestion. In the digestion treatment, the digestible substrate is heated to a predetermined temperature between 60 ° C and 95 ° C and held at this temperature for about 30 minutes, which not only largely eliminates pathogens and parasites, but also does not degrade in the first digestion is partially unlocked. It is of particular interest, however, that the anaerobic biocenosis contained in the sludge is largely killed and thus even faster anaerobic degradation in a subsequent second digestion, which is carried out in the first digestion stage 3 '. The technically completely rotten substrate is fed to the usual cycle, not described in detail here, in order to be finally disposed of.

Die Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, in dem die wichtigsten Komponenten der Vorrich tung 1 schematisch dargestellt sind. Die erste anaerobe Fau lung findet in einem üblichen Faulturm 3 statt. Im Anschluß an die mehrtätige Ausfaulung gelangt das weiterhin ausfaulbare Substrat in ein Behältnis 2, in dem die thermische Desintegra tion durchgeführt wird. Dieses Behältnis 2 weist in der Regel mindestens einen Wärmetauscher 8 auf, der mit Hilfe einer Wär mequelle 9 das Substrat von etwa 35°C auf die substratspezifi sche Temperatur zwischen 60 und 95°C aufheizt. Nachdem das ausfaulbare Substrat auf die gewünschte vorbestimmte Verweil temperatur T gebracht ist, gelangt es in einen sogenannten Verweilreaktor 10, in dem die in der ersten Faulung nicht ab gebaute Substanz zum Teil aufgeschlossen wird. Um die Konti nuität der Beschickung der thermischen Desintegrationsstufe 2 zu gewährleisten, befindet sich am Ausgang 13 der thermischen Desintegrationsstufe 2 ein weiterer hier nicht gezeigter Wär metauscher, der die Temperatur des weiterhin ausfaulbaren Sub strats auf ca. 45 bis 50°C herabsetzt. Mit dieser Temperatur gelangt dann das Substrat in den zweiten Faulturm 4, in dem es einer weiteren Faulung bis hin zur vollständigen technischen Ausfaulung unterzogen wird. Fig. 2 shows a block diagram of the device 1 according to the invention, in which the most important components of the device 1 are shown schematically. The first anaerobic digestion takes place in a conventional digester tower 3 . Following the several days of digestion, the substrate, which can still be digested, enters a container 2 in which the thermal disintegration is carried out. This container 2 usually has at least one heat exchanger 8 , which heats the substrate from about 35 ° C. to the substrate-specific temperature between 60 and 95 ° C. with the aid of a heat source 9 . After the digestible substrate is brought to the desired predetermined dwell temperature T, it arrives in a so-called dwell reactor 10 , in which the substance not broken down in the first digestion is partially digested. In order to ensure the continuity of the loading of the thermal disintegration stage 2 , there is another heat exchanger (not shown here) at the output 13 of the thermal disintegration stage 2 , which reduces the temperature of the further digestible sub strate to approximately 45 to 50 ° C. At this temperature, the substrate then enters the second digester 4 , in which it is subjected to further digestion up to complete technical digestion.

In Fig. 3 wird eine ergänzende schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer Versuchsanlage ge zeigt. Das in einem Faulturm ausgefaulte Substrat wird zu nächst statisch entwässert und anschließend in einem isolier ten Behälter 11 für ca. 30 Minuten auf eine Temperatur zwi schen 70°C und 75°C erwärmt und mit einem Temperaturfühler 18 kontrolliert. Während der thermischen Behandlung wird mit Hilfe eines Rührwerks 19 das gesamte ausfaulbare Substrat gut durchmischt. Anschließend wird dieses Substrat zur Steigerung der biologischen Aktivität mit Impfschlamm vermischt und einem Rohrreaktor 20 zugeführt, in dem die weitere Umsetzung der or ganischen Substanzen zu Faulgas erfolgt. Eine Mantelheizung 21 sorgt für die Temperierung des Reaktors auf ca. 33°C. Die Gas ausbeute wird am oberen Ende 22 des Reaktors 20 abgeführt. Das technisch ausgefaulte Substrat enthält etwa 3,5% Trockensub stanz, wovon 36% organische Trockensubstanz ist. Der hier be schriebene Ablauf wurde nach Abkühlung einer statischen Ein dickung zugeführt, um die Entwässerbarkeit mit dem Entwässe rungsverhalten des Ablaufs aus dem Faulturm 3 zu vergleichen. Mit der hier beschriebenen erfindungsgemäßen Versuchsanlage wurden folgende Ergebnisse erzielt. Die organische Trockensub stanz (oTS) des Faulschlamms aus dem Faulturm 3 der kommuna len Kläranlage wurde innerhalb von 10 Tagen von 45% auf 36% verringert. Ferner wurden Gaserträge aus dem ausgefaulten Schlamm des Faulturms von ca. 200 bis 260 l/kg oTS erzielt, obwohl die Versuchsdurchführung infolge verhältnismäßig nied riger Außentemperaturen erschwert wurde. Infolge der thermi schen Behandlung des Faulschlamms mit anschließender mesophi ler Nachfaulung konnte die statische Entwässerbarkeit des Faulschlamms im Vergleich zum Schlamm aus dem Faulturm der Kläranlage um 28% verbessert werden.In Fig. 3, a supplementary schematic representation of the device 1 according to the invention is shown in a test facility. The digested in a digester is first statically dewatered and then heated in an insulated container 11 for about 30 minutes to a temperature between 70 ° C and 75 ° C and checked with a temperature sensor 18 . During the thermal treatment, the entire digestable substrate is mixed thoroughly with the aid of an agitator 19 . This substrate is then mixed with inoculation sludge to increase the biological activity and fed to a tubular reactor 20 , in which the further conversion of the organic substances into fermentation gas takes place. A jacket heater 21 ensures the temperature of the reactor to about 33 ° C. The gas yield is removed at the upper end 22 of the reactor 20 . The technically digested substrate contains about 3.5% dry matter, of which 36% is organic dry matter. The procedure described here was fed after cooling a static thickening in order to compare the drainability with the drainage behavior of the drain from the digester 3 . The following results were achieved with the experimental plant according to the invention described here. The organic dry matter (oTS) of the digested sludge from digestion tower 3 of the municipal sewage treatment plant was reduced from 45% to 36% within 10 days. Furthermore, gas yields from the digested sludge of the digestion tower of approx. 200 to 260 l / kg oTS were achieved, although the test was made more difficult due to the relatively low outside temperatures. As a result of the thermal treatment of the digested sludge with subsequent mesophilic post-digestion, the static drainage of the digested sludge was improved by 28% compared to the sludge from the digestion tower of the sewage treatment plant.

In Fig. 4 wird der funktionale Zusammenhang zwischen der Ver weilzeit (t) und der Verweiltemperatur (T) gezeigt. Die typi schen Verweilzeiten liegen zwischen 10 und 120 Minuten, wäh rend die typischen Temperaturen zwischen 60 und 95°C liegen. Die Verweilzeit ist die Zeit, in der das ausfaulbare Substrat mit einem gewissen oTS-Gehalt auf einer vorbestimmten sub stratspezifischen Verweiltemperatur (T) gehalten wird.In FIG. 4, the functional relationship between the residence time Ver (t) and the dwell temperature (T) is shown. The typical residence times are between 10 and 120 minutes, while the typical temperatures are between 60 and 95 ° C. The dwell time is the time in which the rotting substrate with a certain oTS content is kept at a predetermined substrate-specific dwell temperature (T).

In Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer zweistufigen erfin dungsgemäßen Vorrichtung mit ihren peripheren Aggregaten ge zeigt. Hier wird schematisiert der praktische Aufbau einer kommunalen Kläranlage wiedergegeben. Der Überschußschlamm wird zunächst in dem auf der Kläranlage vorhandenen Faulturm 3 20 Tage lang gefault. Dann erfolgt nach einem Schlammspeicher 23 und einem Eindicker 24 die thermische Desintegration in den speziellen Komponenten wie Wärmetauscher 8 und Verweilreaktor 10. Im Anschluß daran wird das Substrat einer zweiten Faulstu fe im zweiten Faulturm 4 zugeführt. Nach der zweiten Faulung gelangt der technisch ausgefaulte Schlamm in einen sogenannten Schlammspeicher 25 und anschließend in einen Dekanter 26 zur weiteren Entsorgung des Substrats. In Fig. 5 is a block diagram of a two-stage device to the invention OF INVENTION ge with their peripheral units is shown. The practical structure of a municipal wastewater treatment plant is shown here schematically. The excess sludge is first digested in the digestion tower 3 on the sewage treatment plant for 20 days. Then, after a sludge store 23 and a thickener 24, the thermal disintegration takes place in the special components such as heat exchanger 8 and residence reactor 10 . Subsequently, the substrate is fed to a second digester in the second digester 4 . After the second digestion, the technically digested sludge arrives in a so-called sludge storage 25 and then in a decanter 26 for further disposal of the substrate.

In Fig. 6 ist schematisch eine einstufige erfindungsgemäße Vorrichtung 1' mit einer thermischen Desintegrationsstufe dar gestellt. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform gelangt der Überschußschlamm direkt in den Faulturm 3' und wird dann dem Eindicker 24 zugeführt. Dem trichterförmigen unteren Ende 27 des Eindickers 24 wird das ausfaulbare Substrat entnommen und dem Wärmetauscher 8 zugeführt. Vom Wärmetauscher 8 gelangt das ausfaulbare Substrat in den Verweilreaktor 10, in dem es ca. 30 Minuten verweilt. Mit der hernach abgekühlten Substanz wird der Faulturm 3' erneut beschickt, so daß hier eine weite re Faulung des ausfaulbaren Substrats erfolgt. Das vollständig technisch ausgefaulte Substrat gelangt sodann in den Schlamm speicher 25 und anschließend in den Dekanter 26 zur weiteren Entsorgung des ausgefaulten Substrats.In Fig. 6, a one-stage device 1 'according to the invention with a thermal disintegration stage is shown schematically. In this embodiment according to the invention, the excess sludge goes directly into the digester 3 'and is then fed to the thickener 24 . The digestible substrate is removed from the funnel-shaped lower end 27 of the thickener 24 and fed to the heat exchanger 8 . From the heat exchanger 8 , the digestible substrate reaches the residence reactor 10 , where it remains for about 30 minutes. With the subsequently cooled substance, the digestion tower 3 'is loaded again, so that further digestion of the digesable substrate takes place here. The completely technically digested substrate then passes into the sludge reservoir 25 and then into the decanter 26 for further disposal of the digested substrate.

Die Fig. 7 zeigt ein erfindungsgemäßes Behältnis 2, in dem die thermische Desintegration des ausfaulbaren Substrats durchge führt wird. Der Wärmetauscher 8 ist im hier gezeigten Ausfüh rungsbeispiel mit Hilfe von Rohrschlangen 28 verwirklicht. Die Rohrschlangen, durch die das ausfaulbare Substrat langsam fließt, sind von einem Heizmantel 29 umgeben, der das Substrat auf die gewünschte vorbestimmte Temperatur bringt. Das aufge heizte Substrat gelangt anschließend in den sogenannten Ver weilreaktor 10, der ebenfalls mit Rohrschlangen 29' ausgeführt ist. Der Wärmetauscher 8 und der Verweilreaktor 10 sind mit einer Wärmeschutzschicht 30 isoliert. Die thermische Behand lungsstufe wird kontinuierlich beschickt. Der erwärmte Schlamm wird anschließend in den Faulturm 4 geleitet und wird dort weiter ausgefault. Das entstehende Gas wird über einen hier nicht gezeigten Kondensator, der ebenfalls in dem Behältnis 2 untergebracht ist, in die Gasleitung des Faulturms zum Gas speicher abgeführt. Fig. 7 shows an inventive container 2 , in which the thermal disintegration of the rotting substrate is performed. The heat exchanger 8 is realized in the example shown here with the help of pipe coils 28 . The coils through which the rotting substrate slowly flows are surrounded by a heating jacket 29 which brings the substrate to the desired predetermined temperature. The heated substrate then passes into the so-called Ver because reactor 10 , which is also carried out with coils 29 '. The heat exchanger 8 and the residence reactor 10 are insulated with a heat protection layer 30 . The thermal treatment stage is fed continuously. The heated sludge is then fed into the digester 4 and is further decayed there. The resulting gas is discharged into the gas line of the digestion tower to the gas storage via a condenser, not shown here, which is also housed in the container 2 .

Die Erfindung ist deshalb für die Praxis von ausschlaggebender Bedeutung, da in den kommunalen Klärschlämmen ein Anteil von ca. 45 bis 50% Organik enthalten ist. Ziel der erfindungsgemä ßen Vorrichtung bzw. Methode ist es neben der weitergehenden Reduzierung der organischen Schlamminhaltsstoffe (oTS), eine weitgehende Klärschlammentseuchung durchzuführen, wobei poten tielle Infektionsketten infolge von Krankheitserregern durch die Abtötung von Bakterien und die Schädigung von Parasiten unterbrochen werden. Klärschlamm enthält praktisch alle Krank heitserreger, die im Einzugsgebiet der Kläranlage in das Ab wasser gelangen, soweit sie nicht bereits im Abwasser selber oder bei der Klärschlammgewinnung und Behandlung absterben. Diese Zielsetzung wurde weitgehend mit der erfindungsgemäßen Anlage erreicht.The invention is therefore of crucial importance in practice Significance, since in the municipal sewage sludge a share of approx. 45 to 50% organic is contained. The aim of the invention ß device or method it is in addition to the more extensive Reduction of organic sludge content (oTS), a carry out extensive sewage sludge decontamination, whereby poten infection chains as a result of pathogens killing bacteria and damaging parasites to be interrupted. Sewage sludge contains practically all of the sick pathogens that enter the Ab water if they are not already in the wastewater itself or die from sewage sludge extraction and treatment. This objective was largely with the invention System reached.

Claims

1. A method for reducing the organic proportions of a rotting substrate, e.g. B. sewage sludge, characterized in that the digestible substrate is subjected to at least one stage of thermal disintegration ( 2 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that an anaerobic digestion stage ( 3 ) is to be carried out.

3. The method according to claim 1, characterized in that a second anaerobic digestion stage ( 4 ) is to be carried out.

4. The method according to claim 1, characterized in that the thermal disintegration ( 2 ) takes place between the first and the second anaerobic digestion stage.

5. The method according to claim 1 and 3, characterized in that after the first anaerobic digestion stage ( 3 ) the thermal disintegration ( 2 ) takes place and the substance with residual organics is again fed to the first anaerobic digestion stage ( 3 ).

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that only the digested substrate of a landfill ( 5 ) is supplied when the substrate was subjected to a thermal disintegration ( 2 ).

7. The method according to claim 1, characterized in that the thermal disintegration ( 2 ) takes place practically in at least two phases ( 6 , 7 ), heat being supplied to the moldable substrate in the first phase ( 6 ) and the moldable substrate in the second phase ( 7 ) is held at a predetermined temperature (T) for a predetermined time (t) and then heat is removed.

8. The method according to any one of the preceding claims, since characterized in that the predetermined time (t) and the predetermined temperature (T), which in one are functionally related, substance-specific to get voted.

9. The method according to claim 8, characterized in net that with normal rotten substrate (clar sludge) the residence time (t) between 10 and 120 minutes and the residence temperature (T) was between 60 ° C and 90 ° C gene.

10. The method according to claim 1, characterized in that a heat exchanger is switched between the thermal disintegration ( 2 ) and the subsequent digestion ( 4 ) of the digesable substrate.

11. The method according to any one of the preceding claims, since characterized by that the energy required is extracted from the entire escaping biogas.

12. The method according to claim 11, characterized in net that with the biogas obtained electrical current and heat is generated.

13. The method according to claim 1, characterized in that the process parameters such as

- organic dry matter concentration (oTS),
- temperature (T)
- PH value,
- gas volume development,

are automatically monitored and controlled.

14. The method according to claim 1, characterized in net that the thermal treatment stages continuously Lich can be loaded with rotten substrate.

15. Device for reducing the organic content in rotten substrates, for. B. sewage sludge, characterized by at least two containers ( 2 , 3 ), of which one container ( 3 ) is intended for digestion and the other container ( 2 ) is intended for thermal disintegration.

16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the first container ( 3 ) is a conventional fermenter / digester.

17. The apparatus according to claim 15, characterized in that the second container ( 2 ) has at least one heat exchanger ( 8 ).

18. The apparatus according to claim 15, characterized in that the second container ( 3 ) has at least one indwelling reactor ( 10 ).

19. The apparatus according to claim 15, characterized by a second digester ( 4 ) which is connected downstream of the thermal disintegration container ( 2 ).

20. The apparatus according to claim 15, characterized in that the temperature (T) in the residence reactor ( 10 ) is kept constant at a certain value between 60 ° C and 90 ° C.

21. The apparatus according to claim 15, characterized by measuring probes with which the most important parameters, such as B. Temperature (T), pH value, TS concentration continuous be measured nuously.

22. The apparatus according to claim 15, characterized in that the outlet ( 12 ) of the second container ses ( 2 ) with the inlet ( 14 ) of the first container ( 3 ) is connected by at least one pipe ( 15 ).

23. The device according to claim 15, characterized in that the outlet ( 12 ) of the second container ses ( 2 ) with the second digester ( 4 ) is connected by at least one pipe ( 15 ').

24. The device according to claim 15, characterized in that the generated gas (methane) is supplied to a block heating power plant ( 16 ).

25. The device according to claim 15, characterized in that a decanter ( 17 ) is installed at the end of the cycle of the rotting substrate.