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DE4315321C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Trocknung von Schlämmen und verschmutzten Flüssigkeiten - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Trocknung von Schlämmen und verschmutzten Flüssigkeiten

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DE4315321C2
DE4315321C2 DE4315321A DE4315321A DE4315321C2 DE 4315321 C2 DE4315321 C2 DE 4315321C2 DE 4315321 A DE4315321 A DE 4315321A DE 4315321 A DE4315321 A DE 4315321A DE 4315321 C2 DE4315321 C2 DE 4315321C2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung von Schlämmen und verschmutzten Flüssigkeiten mit Unterstützung von Solarstrahlung im Inneren eines oder mehrerer Gebäude, die mit einer transparenten Gebäudehülle ausgestattet sind und nach außen gegen unkontrollierten Lufteintritt abgedichtet sind und in dem oder denen ein Absetz­ becken für flüssige und pastöse Stoffe vorgesehen ist, welches zum Untergrund abgedichtet und aus porösem Filtermaterial aufgebaut ist, in welchem Entwässerungsrohre sowie Belüftungsrohre eingebracht und eine Anschwemm- und Trocknungsfläche untergebracht sind, wobei die von dem zu trocknenden Gut abgegebene Feuchte durch Luft abtransportiert wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem Gebäude, das mit einer transparenten Gebäudehülle ausgestattet ist und nach außen gegen unkontrollierten Lufteintritt abgedichtet ist, mit einem Lufteintritt und einem Luftaustritt, einem Absetzbecken für flüssige und pastöse Stoffe, welche zum Untergrund abgedichtet und aus porösem Filtermaterial aufgebaut ist, in welchem Entwässerungsrohre sowie Belüftungsrohre eingebracht und eine Anschwemm- und Trocknungsfläche untergebracht ist.
Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus DE-GM 92 01 618.9 bekannt. Ferner ist ein vergleichbares Verfahren zur Erzeugung und Regelung eines Luftstromes insbesondere in Gewächshäusern aus DE 37 17 313 C2 bekannt, wobei an einem oder mehreren Gebäuden mit transparenten Gebäudehüllen eine turmartige Erhöhung angebaut oder durch Ausnutzung einer Geländeform erreicht wird, die Gebäudehülle gegen unkontrollierten Lufteintritt abgedichtet wird und die Regelung des Luftstromes durch Klappen erfolgt. Dabei kann solare Strahlungsenergie auf das Gebäude geleitet, dort absorbiert und thermisch gespeichert werden. Dieses Verfahren kann zur Trocknung bestimmter Güter eingesetzt werden, die in das oder die Gebäude eingebracht werden.
Es sind ferner verschiedene Trockner und Trocknungsverfahren für Schlämme und hochbelastete Abwässer bekannt, die auch industriell verwendet werden:
  • - WLB ENVITEC REPORT 1989 J. Manzei "Schlammtrocknung läßt alle Wege offen"; Zeitschrift für Umwelttechnik Vereinigte Fachverlage Krausskopf, Mainz
  • - VDI Bildungswerk VDI Verlag 1991
    Klärschlammentsorgung I ISBN 3-18-401023-6
  • - U. Möller
    Klärschlammtrocknung als Aufbereitungsmaßnahmen Abwassertechnik 1991.
Als nachteilig haben sich dabei die hohen Brennstoffkosten und der erforderliche große maschinelle Aufwand erwiesen. Besonders nachteilig stellt sich die Behandlung der Brüden dar, die bei industriellen Trocknern verfahrensbedingt durch Temperaturen über dem Wassersiedepunkt auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Vorteil beizubehalten, die Strahlungsenergie der Sonne für die Trocknung gezielt ausnutzen zu können, wobei der Abtransport der Feuchte durch die Auftriebs­ kräfte der Luft unterstützt werden soll, wobei die Verdunstung des Wassers nicht durch Krustenbildung auf dem Naßgut behindert und somit die Verdunstungsrate verbessert werden soll.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß das zu trocknende Gut in dem oder den Gebäuden transportiert und gewendet und am Ende des Gebäudes in einem Behälter gesammelt wird.
Durch das Wenden und Transportieren wird die Verdunstungsrate gegenüber einem ruhenden System erheblich verbessert. Ferner kann dadurch keine Krustenbildung auf dem Naßgut entstehen. Vielmehr ergibt sich eine gute Belüftung des Materiales bei gleichzeitiger Zerkleinerung und Transport. Dies kann mit einer gewächshaus­ ähnlichen Konstruktion mit einem Abluftschacht erreicht werden. Das Wenden und Transportieren läßt außerdem eine Belüftung des Materials bei gleichzeitiger Zerkleinerung zu. Das Absetzbecken, welches zum Untergrund abgedichtet ist, ist bei flüssiger Konsistenz günstig. Mit bekannten Flockungsmitteln kann eine Sedimentierung der Schmutzteile ermöglicht werden. In einem porösen Filtermaterial, aufgebaut wie ein bekannter Sandfilter, liegen Drainagerohre, die die Flüssigkeit einem Auffangbecken zuführen. Dort wird die Flüssigkeit entweder mit geeigneten Verfahren neutralisiert oder in besonders zweckmäßiger Ausgestaltung des Verfahrens kann die Filterschicht mit den aus dem zu trocknenden Gut abgesetzten flüssigen Bestandteilen rückgespült werden.
Zur Verbesserung des Verfahrens kann die zum Trocknen dienende Zuluft mit Sonnenenergie oder mit Fremdenergie vorgewärmt werden. Insbesondere kann die Zuluft getrocknet werden. Solche erwärmte oder vorgetrocknete, durch das Filterbett geblasene Luft kann nunmehr Feuchte aufnehmen.
Von besonderem energetischem Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, daß zusätzlich zur Solarstrahlungsenergie auch die Abwärme aus anderen Quellen auch mit niedriger Temperatur zur Erwärmung der Trockenluft oder des Trockengutes genutzt werden kann. Bekanntlicherweise ist feuchte Luft leichter als trockene Luft, so daß die durch Auftriebskräfte bewirkte Bewegung der Luftmassen für den Abtransport der Feuchte vorteilhaft unterstützt wird.
Bei starken Geruchsemissionen, beispielsweise bei Gülletrocknung, besteht die Möglichkeit, daß die Abluft zur Eliminierung von Schadstoffen gefiltert wird. Dies kann mit Hilfe von mechanischen Geräte durch geeignete Luftfilter geschehen, durch welche die Luft gepreßt wird, wie sie zum Beispiel als Biofilter in Tierkörperverwertungsanlagen eingesetzt werden.
Besonders günstig ist es, wenn die Anschwemm- und Trocknungsflächen beheizt werden. Dies unterstützt den Trocknungsvorgang.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das zu trocknende Gut im Gegenstrom zur Luft transportiert wird.
Besonders vorteilhaft für die Entkeimung der verschmutzten Flüssigkeit ist der Einfluß der harten UV-Strahlung, die beim Einsatz von geeigneten Kunststoffen als transparente Gebäudehülle auf die zu trocknende Flüssigkeit einwirken kann.
Die eingangs genannte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist zur Lösung der Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Transport- und Wendevorrichtung zum Transportieren der festen Bestandteile des zu trocknenden Gutes in Richtung der Anschwemm­ fläche und von dort zu einem Behälter aufweist. Eine solche Vorrichtung kann auch an Infrastruktur schwachen Standorten ohne Stromanschluß errichtet und betrieben werden, wobei der Transport und das Wenden des Materials mit Geräten erfolgen kann, wie sie z. B. aus der Landwirtschaft bekannt sind. Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht im wesentlichen darin, daß die für die Verdampfung von Wasser aufzubringende Energie von der kostenlosen Strahlung der Sonne geliefert wird. Ein weiterer wirtschaftlicher Vorteil ist in dem möglichen einfachen apparativen Aufbau der Vorrichtung oder Anlage zu sehen, in der sich lediglich ein bewegtes Anlagenteil befindet, nämlich die Wende- und Transport­ maschine. Letztere wird beispielsweise für Anlagen zur Verrottung von Festmist bereits eingesetzt.
Zwischen der Anschwemmfläche und dem Behälter kann ein Grabensilo vorgesehen sein. Das Grabensilo kann als Teil der Transportstrecke für das zu trocknende Gut beheizt sein. Dies verbessert den Trocknungsvorgang, in dem die Vorrichtung mit einer Art Fußbodenheizung beheizt wird.
Als Transportvorrichtung kann eine sich drehende Paddelwalze vorgesehen sein, die gleichzeitig zum Transportieren und Zerkleinern des Gutes dient. Die Paddelwalze kann in Halterungen geführt und in Drehrichtung bewegbar sein. Dadurch ergibt sich in erwünschter Weise ein möglichst einfacher apparativer Aufbau. Es ist aber auch möglich, daß als Transportvorrichtung ein Kettenförderer vorgesehen wird, der ebenfalls einen einfachen Aufbau der Anlage ergibt.
Aus dem am Ende des Grabensilos angeordneten Behälter kann das getrocknete Gut schließlich abtransportiert werden.
Als sehr günstig für den Trocknungsvorgang erweist sich die Ausbildung des umschließenden Gebäudes mit einer transparenten Hülle, so daß die einfallende Strahlung der Sonne das zu trocknende Material direkt erwärmt. Dabei ist vorteilhaft, wenn zum Beheizen der Zuluft Sonnenenergiesammler vorgesehen sind.
Ein kaminartiger Abluftschacht zum Abtransport der feuchten Luft mittels Auftriebskraft und/oder mit Hilfe eines im Luftstrom angeordneten mechanischen Antriebes und/oder mittels einer Ablufthaube verbessert und verstärkt den Abtransport der feuchten Luft.
Am Ausgang für die Abluft kann ein Filter angeordnet sein. Dies ist dann vorteilhaft, wenn das zu behandelnde Trocknungsgut sehr geruchsbelästigend ist.
Die Wende- und Transportvorrichtung kann Kratzfüße aufweisen, deren Eindringtiefe in das Gut verstellbar ist. Es wurde schon erwähnt, daß durch die Wende- und Transportvorrichtung eine Krustenbildung an dem Naßgut behindert und dadurch die Verdunstung des Wassers verbessert werden.
An das Absetzbecken kann eine Druckerhöhungsanlage zum Rückspülen der Filterschicht vorgesehen sein. Dabei kann die Steuerung des Rückspül- und Belüftungsvorganges mit Hilfe von geeigneten Absperrorganen erfolgen.
Insgesamt kann mit dem vorbeschriebenen Verfahren und der vorbeschriebenen Vorrichtung die Strahlungsenergie der Sonne für die Trocknung gezielt ausgenutzt werden und die notwendige Bewegung des zu trocknenden Gutes sichergestellt werden, um den Abtransport der Feuchte durch die Auftriebskräfte der Luft zu unterstützen. Mit einer gewächshausähnlichen Konstruktion mit Abluftschacht kann dabei ein luftdichter Abschluß einer transparenten Gebäudehülle mit einem Höhenunterschied zwischen Eintritt der Frischluft und Austritt der feuchten Abluft erreicht werden.
Ein mögliches Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 gezeigt.
Über eine Zufuhr (1.1) wird das zu trocknende Material in ein Absetz­ becken (1.2) mit poröser Filterschicht (1.3) gebracht. Die Filterschicht ist zum Untergrund abgedichtet, und es sind Drainagerohre (1.4) einge­ legt. Die flüssigen Bestandteile können in ein Absetzbecken (1.5) gelei­ tet werden und über eine Druckerhöhungsanlage (1.6) zum Rückspülen der Filterschicht benutzt werden. Eine derartige Rückspülung ist aus der Schwimmbadtechnik bekannt und erprobt. Zur zusätzlichen Auflockerung und Reinigung der Filterschicht erweist sich als vorteilhaft, Luft mit Hilfe einer Luftdruckerhöhungsanlage (1.7) einzublasen. Wird die Zuluft (1.7) darüberhinaus erwärmt und/oder entfeuchtet, wirkt sich dies positiv auf die Entfeuchtung des zu trocknenden Materials aus. Die Luftvorerwärmung (1.8) kann vorteilhaft mit Abwärme oder Solarenergie in geeigneten Kollektoren erfolgen. Die Steuerung des Rückspül- und Belüftungsvor­ ganges kann mit Hilfe von geeigneten Absperrorganen (1.9) erfolgen. Die festen Bestandteile in der Flüssigkeit können mit Hilfe bekannter Flockungsmittel sedimiert werden. Eine bewegliche Transport- und Wendevor­ richtung (2.3) transportiert die festen Teile in Richtung einer schräg ansteigenden Anschwemmfläche (2.1) und von dort in ein Grabensilo (2.2) das für die Erhöhung des Trocknungsvorganges mit bekannten Vor­ richtungen in Art einer Fußbodenheizung auch beheizt werden kann. Der Transport kann entweder durch eine sich drehende Paddelwalze erfolgen, die sich langsam in Drehrichtung bewegt und mit geeigneten Halterungen geführt wird. Andere bekannte Transportvorrichtungen, wie etwa Ketten­ förderer, sind dafür ebenfalls einsetzbar. Am Ende des Grabensilos wird das getrocknete Gut (2.4) in einen Behälter (2.5) gegeben, um schließ­ lich abtransportiert zu werden. Als sehr günstig für den Trocknungsvor­ gang erweist sich die Ausbildung des umschließenden Gebäudes (3.1) mit einer transparenten Hülle, so daß die einfallende Strahlung das zu trocknende Material direkt erwärmt. Ein angebauter, kaminähnlicher Abluftschacht (3.2) ermöglicht den Abtransport der feuchten Luft durch Auftriebskräfte. Dieser Luftstrom (3.6) kann durch mechanische Antriebe (3.3) und/oder einer geeigneten Ablufthaube (3.4) verstärkt werden.
Fig. 2 zeigt den Querschnitt der Anlage.
Daraus wird die Funktion der Wende- und Transportvorrichtung ersicht­ lich. Die Eindringtiefe der Kratzfüße ist verstellbar.
Fig. 3 zeigt die gattungsgemäße Einrichtung, jedoch ohne einen Abluftschacht, dafür aber mit einem mechanischen Antrieb (3.3), der die Abluft (3.6) durch einen geeigneten Filter (3.5) preßt. Dies kann dann erforderlich sein, wenn das zu behandelnde Trocknungsgut zu sehr geruchsbelästigend ist.
Bezugszeichenliste
1.1 Zugabe, flüssig oder pastös
1.2 Absetzbecken
1.3 Filterschicht
1.4 Drainage und Rückspülrohr
1.5 Sammelbecken Abwasser
1.6 Druckerhöhungsanlage
1.7 Luftdruckerhöhungsanlage
1.8 Luftvorerwärmung
1.9 Absperrvorrichtung
1.10 Luftentfeuchtungsvorrichtung
2.1 Anschwemmfläche
2.2 Grabensilo
2.3 Wende- und Transportvorrichtung
2.4 Trockengut
2.5 Trockengutsammler
3.1 Transparente Gebäudehülle
3.2 Abluftschacht
3.3 Ventilator, Luftabzug
3.4 Abzugsverstärker
3.5 Biofilter
3.6 Feuchte Abluft
3.7 Frischluft

Claims (18)

1. Verfahren zur Trocknung von Schlämmen und verschmutzten Flüssigkeiten mit Unterstützung von Solarstrahlung im Inneren eines oder mehrerer Gebäude, die mit einer transparenten Gebäudehülle ausgestattet sind und nach außen gegen unkontrollierten Lufteintritt abgedichtet sind und in dem oder denen ein Absetzbecken für flüssige und pastöse Stoffe vorgesehen ist, welches zum Untergrund abgedichtet und aus porösem Filtermaterial aufgebaut ist, in welchem Entwässerungsrohre sowie Belüftungsrohre eingebracht und eine Anschwemm- und Trocknungsfläche untergebracht sind, wobei die von dem zu trocknenden Gut abgegebene Feuchte durch Luft abtransportiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zu trocknende Gut in dem oder den Gebäuden transportiert und gewendet und am Ende des Gebäudes in einem Behälter gesammelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Trocknen dienende Zuluft mit Sonnenenergie oder mit Fremdenergie vorgewärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuluft getrocknet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft zur Eliminierung von Schadstoffen gefiltert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschwemm- und Trocknungsflächen beheizt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zu trocknende Gut im Gegenstrom zur Luft transportiert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschicht mit den aus dem zu trocknenden Gut abgesetzten flüssigen Bestandteilen rückgespült wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem Gebäude, das mit einer transparenten Gebäudehülle ausgestattet ist und nach außen gegen unkontrolliertem Lufteintritt abgedichtet ist, mit einem Lufteintritt und einem Luftaustritt, einem Absetzbecken für flüssige und pastöse Stoffe, welches zum Untergrund abgedichtet und aus porösem Filtermaterial aufgebaut ist, in welchem Entwässerungsrohre sowie Belüftungsrohre eingebracht und eine Anschwemm- und Trocknungsfläche untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Transport- und Wendevorrichtung (2.3) zum Transportieren der festen Teile des zu trocknenden Gutes in Richtung der Anschwemmfläche (2.1) und von dort zu einem Behälter (2.5) aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Anschwemmfläche (2.1) und dem Behälter (2.5) ein Grabensilo (2.2) vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Grabensilo (2.2) als Teil der Transportstrecke für das zu trocknende Gut beheizt ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Transportvorrichtung eine sich drehende Paddelwalze vorgesehen ist, die gleichzeitig zum Transportieren und Zerkleinern des Gutes dient.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Paddelwalze in Halterungen geführt und in Drehrichtung bewegbar ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Transportvorrichtung ein Kettenförderer vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zum Beheizen der Zuluft Sonnenenergiesammler vorgesehen sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein kaminartiger Abluftschacht (3.2) zum Abtransport der feuchten Luft mittels Auftriebskraft und/oder mit Hilfe eines im Luftstrom (3.6) angeordneten mechanischen Antriebes (3.3) und/oder mittels einer Ablufthaube (3.4) vorgesehen ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang für die Abluft ein Filter (3.5) angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Wende- und Transportvorrichtung (2.3) Kratzfüße aufweist, deren Eindringtiefe in das Gut verstellbar ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß an das Absetzbecken (1.5) eine Druckerhöhungsanlage (1.6) zum Rückspülen der Filterschicht (1.3) vorgesehen ist.
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