WO1998008774A1

WO1998008774A1 - Siebeindickverfahren

Info

Publication number: WO1998008774A1
Application number: PCT/EP1997/004618
Authority: WO
Inventors: Lucia Baumann-Schilp; Uwe Zacher
Original assignee: Baumann Schilp Lucia; Uwe Zacher
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1997-08-25
Publication date: 1998-03-05
Also published as: DE19634579C1; EP0861213A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die Vorrichtung zum Eindicken und Behandeln von Schlämmen vor der Faulung mit einer Siebeindickvorrichtung (17) und einem anschließenden Zerkleinerer (38), mit denen der Schlamm (16) vor der Faulung über seine Fließfähigkeit hinaus durch vermehrten Flüssigkeitsentzug (42) sehr hoch aufkonzentiert wird und anschließend die Viskosität des eingedickten Feststoffes (43) durch den Zerkleinerer (38) auf eine pump- und umwälzfähige Zähigkeit (44) herabgesetzt wird. Durch die Reduzierung der Vikosität des eingedickten Feststoffes (44) werden eine bessere Faulraumnutzung, geringere Druckverluste, weniger Verstopfungen und eine Reduzierung des Energiebedarfes bei der weiteren Schlammbehandlung erreicht.

Description

Siebeindickverfahren

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Eindicken und Behandeln von Schlämmen vor der Entwässerung insbesondere von Klärschlämmen, die bei der Reinigung von Abwasser in einer Kläranlage anfallen.

Das Abwasser wird nach dem Stand der Technik in mehreren Stufen einem Reinigungsund Abbauprozess unterworfen, bei dem eine Menge Schlamm anfällt, der abgetrennt und entsorgt werden muß. Es wird in einer mechanischen Reinigungsstufe durch einen Rechen von absiebbaren Grobstoffen befreit, bevor in einem Sandfang der Sand abgetrennt wird. In einem anschließenden Vorklärbecken wird die sedimentierbare Schmutzfracht abgetrennt, oder das Abwasser gelangt direkt in ein Belebungsbecken, in dem die Schmutzfracht durch Mikroorganismen aufgenommen und vom Wasser abgetrennt wird. In einem Zwischen klärbecken werden die überschüssigen Mikroorganismen in Form von Überschußschlamm abgetrennt. Der Wassergehalt des Überschußschlammes ist sehr hoch und beträgt normalerweise mehr als 99 % , d. h. der Gehalt an Trockensubstanz in diesem Schlamm ist sehr gering und liegt unter 10 g / L. Durch Deπitrifrzierung und Phosphatentzug wird das Abwasser weiter gereinigt und gelangt nach dem Passieren einer evtl. dritten chemischen Reinigungsstufe als gereinigtes Abwasser in den Vorfluter und zurück in den Naturkreislauf. Der im Vorklärbecken abgetrennte Primärschlamm besitzt ebenso einen hohen Wassergehalt von ca. 97 % . Die Masse der anfallenden Schlamm- Trockensubstanz stammt etwa zur einen Hälfte aus dem Primärschlamm, zur anderen Hälfte aus dem Überschußschlamm. Beide Schlämme werden zum weiteren Abbau der organischen Substanz meist in sogenannte Faultürme gepumpt, dort unter anaeroben Bedingungen bei ca. 38 °C und mehrwöchiger Aufenthaltszeit, unter ständiger Umwälzung und unter Gewinnung von wertvollem Klärgas ausgefault und stabilisiert. Hierbei wird ein Teil der im Schlamm enthaltenen organischen Substanz zu Methangas umgewandelt. Bei aerober Stabilisierung ohne Faulprozeß fällt ebenso ein Gemisch aus Schmutzfracht und Biomasse aus der hoch belasteten Biologie an, das einen Wassergehalt von ca. 97 % besitet.

In Deutschland gibt es ca. 8000 Kläranlagen, in denen pro Jahr etwa 60 Mio m3 Klärschlamm mit ca. 3 Mio t Trockensubstanz anfällt, der entsorgt werden muß. Für eine möglichst kostengünstige Entsorgung durch landwirtschaftliche Verwertung, Kompostierung, Deponierung oder Verbrennung müssen die Schlämme soweit wie möglich entwässert werden. Die Verminderung der Trockensubstanzmenge schon während des Klärprozesses, sowie eine Verringerung der flüssigen Schlammassen vor der Faulung ist eine ebenso dringende Aufgabe wie die möglichst weitgehende mechanische Entwässerung des dünnflüssigen Klärschlammes nach der Faulung.

Deshalb wird der Schlamm, bevor er im Faulturm ausgefault wird, möglichst weitgehend aufkonzentriert. Hierzu werden neben anderen bekannten Verfahren und Vorrichtungen wie beispielsweise Flotation, Sedimentation, Filtration, Zentrifugen, Eindickbehälter usw. auch vor allem an sich bekannte Siebeindicker wie Seihbänder, Siebtrommeln, Preßapparate erfolgreich eingesetzt. Der Eindickung und Aufkonzentrierung von Schlämmen mit diesen Verfahren und Apparaten sind jedoch Grenzen gesetzt, vor allem durch die stark steigende Viskosität des eingedickten Schlammes, die dann in den nachfolgenden Stationen der Behandlungskette zu großen Schwierigkeiten und Problemen führt. So ist zum Beispiel eine entscheidende Voraussetzung für die störungsfreie Funktion des Faulprozesses eine ausreichend gute Umwälzung der auszufaulenden Schlammassen im voluminösen Faulturm. Ebenso spielen die Pumpfähigkeit und die Druckverluste in den Förderleitungen eine wichtige Rolle. Deshalb wird gegenwärtig die Eindickung von Überschußschlamm auf etwa 4 - 6 % TR beschränkt. Der hohe Wasseranteil von etwa 95 % hat andererseits den Nachteil, daß durch das begrenzte Volumen des Faulraumes die Aufenthaltszeit des niedrig konzentrierten, aber dafür noch fließfähigen Schlammes, im Faulturm durch den großen Volumenstrom stark reduaert wird, die Faulgasproduktion beschränkt ist und der Abbau der organischen Masse des Schlammes nur unvollkommen erfolgt. Ein weiterer Nachteil der bisherigen Schlammbehandlung ist eine nur begrenzte mechanische Entwässerbarkeit des so ausgefaulten Schlammes, bedingt durch den verbliebenen hohen Organikanteil in der Schlammtrockenmasse sowie die unnötig großen anfallenden Schlammmeπgen. Femer müssen durch die niedrige Feststoffkonzentration des Schlammes bei der anschließenden Entwässerung in den Entwässerungsmaschinen, wie beispielsweise Zentrifugen oder Kammerfilterpressen, mit hohem Energieaufwand große Flüssigkeitsmengen durch die Maschinen geschleust werden, wodurch auch der Verbrauch an teuren Flockungsmitteln steigt. Zu diesem Probiemkreis sind deshalb eine Reihe von Verbesserungen vorgeschlagen worden:

In der DE 39 19 176 wurde beispielsweise vorgeschlagen, durch Methanbildner den anaeroben Abbau im Faulbehälter zu beschleunigen und die Faulzeit zu verkürzen. In der DE 40 30668 wird eine Minimierung des biologisch gebildeten Schlammes dadurch erreicht, daß der Schlamm vor der biologischen Behandlung mechanisch desintegriert wird. In der DE 40 13 259 wird ein Verfahren zur Reduzierung von Inhaltsstoffen aus Suspensionen vorgeschlagen, bei dem durch Mischung von Schlamm mit faserigen Stoffen die Entwässerbarkeit verbessert wird. In der DE 38 36 906 wird ein Behandlungsverfahren vorgeschlagen, in dem, durch eine Rührkugelmühle freigesetzte Enzyme die Ausfaulung und Entwässerbarkeit des Schlammes verbessern. In der DE 195 02 856 wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verminderung der Schlammproduktion und zur Steigerung der Faulgasproduktion vorgeschlagen, in dem ein Teil der Mikroorganismen lysiert werden und das Zellysat als Katalysator für die Beschleunigung der Ausfaulung benutzt wird. Ebenso sind eine Reihe von Verbesserungen an Eindickmaschinen vorgeschlagen worden. In der PS DE 37 19 441 ist eine Vorrichtung in Form eines Wirbeltrenners zur Zerlegung von verklammerten Bestandteilen von Abwässern zur Verbesserung der Abscheidung vorgeschlagen worden. In der PS DE 36 37425 wird ein Siebeindicker zum filtrierenden Eindicken von Abwasserschlämmen vorgeschlagen, bei dem das Entwässe- rungsergebnis dadurch verbessert wird, daß dem Seihband eine Siebtrommel nachgeschaltet ist. In der PS DE 43 02 922 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum mehrstufigen Eindicken von geflockten Dünnschlämmen durch zwei hintereinandergeschaltete Siebbänder vorgeschlagen worden, um höhere Feststoffgehalte und höhere Durchsatzleistungen erzielen zu können.

Alle vorgenannten Verbesserungen sind entweder relativ aufwendig oder sind in ihrer Eindickfähigkeit für auszufaulende Schlämme dadurch begrenzt, daß die hoch eingedickten Schlämme für die Umwälzung im Faulraum nicht mehr fließfähig genug sind. Nach dem Stande der Technik werden deshalb für den Transport des eingedickten Schlammes langsam laufende Dickstoffpumpen, wie beispielsweise Exzenterschnecken-, Kolben-, oder Membranpumpen eingesetzt und der eingedickte Schlamm wird aus Verschleißgründen langsam und schonend gefördert. Trotz der künstlich beschränkten Eindickung gibt es wegen zu hoher Viskosität im Fauiturm mit mehreren Tausend m³ Inhalt oftmals Probleme. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit einem einfachen und kostengünstigen Eindickverfahren die Leistung des Faulraumes zu erhöhen, die Umwälzprobleme zu verringern, die Schlammengen zu reduzieren und vor allem die Entwässerbarkeit der ausgefaulten Schlämme zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß nach den Verfahrens- und Vorrichtungsansprüchen dadurch erreicht, daß der auszufaulende Schlamm in einem Eindicker sehr hoch eingedickt und aufkonzentriert wird, anschließend nach Abtrennung der großen Wassermenge der eingedickte Feststoff in seiner Viskosität herabgesetzt wird durch das Nachschalten eines Zerkleinerers oder einer schnell rotierenden Pumpe, wodurch aus dem eingedickten, zähen Feststoff trotz hohem TR- Gehaltes wieder ein fließfähiger, im Faulraum umwälzbarer Schlammbrei wird.

Die Vorteile der Erfindung durch diese Reduzierung der Viskosität der eingedickten Schlämme liegen in einer nun möglichen drastischen Erhöhung des Feststoffgehaltes des eingedickten Schlammes mit der damit verbundenen Reduzierung des Volumenstromes vor der Faulung, einer längeren Ausfaulzeit, einer gesteigerten Gasproduktion im Faulraum, einer Verringerung der Druckveriuste, einer Verminderung von Sandablagerungen im Faulraum, sowie einer Verringerung der zu entsorgenden Schlammengen, einer gravierenden Verbesserung der Entwässerbarkeit der ausgefaulten Schlämme, einer Reduzierung des Organikgehaltes des ausgefaulten Schlammes, einer starken Verringerung des Energieverbrauches bei der anschließenden weiteren Schlammbehandfung durch Entwässerung, Trocknung oder bei der Schlammverbrennung und in einer Reduzierung von Störungen durch Verstopfungen durch zu dicke Schlämme. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich durch die Beschreibung der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.

Es zeigen in den Figuren:

Fig. 1 ein Schema einer konventionellen Abwasserreinigungsanlage Fig. 2 eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Eindickungseinrichtung Fig. 3 eine Skizze einer Viskositätserniedrigenden Zerkleinerungseinrichtung Fig. 4 eine Skizze eines zähigkeitsverringemden hochtourigen Cutters für die Mikroorganismen des hoch eingedickten Überschußschlammes oder des Schlammbreies. Fig. 1 zeigt ein Schema einer Abwasserreinigungsanlage mit zwei Reinigungsstufen, einer umfangreichen Schlammbehandlung und Schlammentsorgung durch Trocknung und Verbrennung sowie der Energiegewinnung aus dem erzeugten Faulgas. Im Einzelnen durchläuft das der Kläranlage zufließende Abwasser 1 ein Hebewerk 2 , wird in einem Grob- und Feinrechen 3 von mitgeführten Grobstoffen befreit und gelangt dann in einen Sandfang 4 , in dem der sedimentierbare und verschleißende Sand herausgeholt wird. Das Schmutzwasser gelangt dann in den letzten Teil der mechanischen Reinigung, dem Vorklärbecken 5 , in dem der sedimentierbare Primärschlamm 6 durch Sedimentation im Erdschwerefeld abgetrennt wird. Das mechanisch vorgereinigte Abwasser 7 fließt anschließend in das Belebungsbecken 8 , in dem es mit einer Brühe von Mikroorganismen vermischt, mit Sauerstoff versorgt und gut gerührt wird. Die im Abwasser enthaltenen gelösten und kolloidalen organischen Schmutzstoffe, das sind etwa 2 / 3 der gesamten Schmutzfracht, werden größtenteils durch die Mikroorganismen und Bakterien biologisch abgebaut, welche sich durch diese Nahrung rasch vermehren und den sogenannten Belebtschlamm bilden. Ein Teil der umgewälzten Brühe 9 wird kontinuierlich abgezogen und in ein Nachklärbecken 10 ohne Verwirbelung zentral 11 eingeführt, in welchem sich der Belebtschlamm am Beckengrund absetzt und von langsam kreisenden Bodenschabern zum Beckensumpf 12 in der Mitte gekratzt wird. Das gereinigte Abwasser 13 fließt am Beckenrand ohne Turbulenzen über und wird dem Vorfluter des Flusses übergeben. Der abgetrennte Belebtschlamm 14 wird größtenteils zum Belebungsbecken als Impfschlamm oder Rücklaufschlamm 15 zurückgeführt, der überschüssige Belebtschlamm wird als sog. Überschußschlamm 16 einer weiteren Schiammbehandfung zugeführt. Dieser weiteren Schlammbehandlung des Überschußschlammes 16 und des Primärschlammes 6 gebührt das Interesse dieser erfindungsgemäßen Verbesserungsmaßnahme. Wie eingangs bereits beschrieben, wird der größtenteils aus Wasser bestehende Überschußschlamm zur weiteren Behandlung im dargestellten Siebeindicker 17 , der stellvertretend für alle gängigen Eindickapparate beispielhaft gezeichnet ist, aufkonzentriert und vom Wasserballast größtenteils befreit. Das im Eindicker 17 abgetrennte Ballastwasser wird durch eine Pumpe direkt in die Biologie 8 zurückgeführt, im eingedickten Zustand wird der Schlammbrei 18 ebenso wie der Primärschlamm 6 mit Exzenterschneckenpumpen 19 in den Faulturm 21 gedrückt. Dieser Schlammbrei 18 ist beim Stande der Technik nur so hoch aufkonzentriert, daß er mit langsam laufenden Exzenterschneckenpumpen 19 oder ähnlichen Fördergeräten unter hohem Druck gerade noch in den Faulturm 21 gefördert werden kann. Der aufzuwendende Druck ist direkt proportional der hohen Zähigkeit des eingedickten Schlammbreies 18 mit fadenförmigen und aπde- ren Zähigkeitserhöhenden Mikroorganismen. Im Faulraum 21 wird der Schlamm dann unter anaeroben Bedingungen von anderen Bakterienkulturen in seiner organischen Masse abgebaut und verweilt dort unter ständiger Umwälzung 20, 21 mehrere Wochen. Das dabei produzierte wertvolle Faulgas 22 wird in dem Gasbehälter 23 gespeichert und schließlich dem Gasmotor 24 zugeführt, der einen Generator 25 zur Stromerzeugung antreibt. Der ausgefaulte Schlamm 27 ist in seinem organischen Anteil gegenüber dem Eintritt in den Faulraum etwas reduziert. Er wird einer Entwässerungsmaschine 28 , meist einer Zentrifuge, Kammerfilterpresse, oder anderen Filtrationsmaschine zugeführt und dort von einem Teil seines Wassergehaltes befreit. Das abgetrennte Wasser ist nicht genügend sauber und mit Fiockmittel versetzt. Es wird deshalb in die Vorklärung 5 zurückgeleitet. Der abgetrennte feuchte Feststoff 30 wird in einem Schlammtrockner 31 getrocknet und wird mit niedriger Restfeuchte 32 in den Verbrennungsofen 33 transportiert. Die bei der Verbrennung gewonnene thermische Energie wird in einem Turbosatz 34 in elektrischen Strom 35 umgewandelt. Von der großen Schlammmenge 6 und 14 bleibt eine relativ geringe Menge Asche 36 zurück.

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Eindickung von Überschuß- oder anderer Schlämme wie z. B. Primärschlamm und der anschließenden Erniedrigung der Viskosität des hocheingedickten Feststoffes vor einer weiteren Schlammbehaπdlung. Die Einrichtung besteht aus einer Eindickmaschine 17 , einer Zerkleinerungseinrichtung 38 und einer Förderpumpe 39 für den dann in der Viskosität reduzierten Feststoff 40 . Der Dünnschlamm 16 wird der beispielhaft gezeichneten Eindickmaschine 17 , meist mit Flockmittel vermischt, zugeführt und durch Filtration an Sieben 41 sehr viel Ballastwasser 42 abgetrennt. Der hoch aufkonzentrierte Feststoff 43 wird am Ausgang der Eindickmaschine 17 von einem Zerkleinerungsgerät 38 in seiner Viskosität drastisch reduziert, so daß der hoch eingedickte, zähe Feststoff 43 wieder zu einem fließfähigen und pump- und umwäizbaren Feststoffbrei wird. Die Reihenfolge der Geräte 38 und 39 kann auch vertauscht werden, wenn durch andere Maßnahmen sichergestellt ist, daß der aufkonzentrierte Feststoff 43 bis zum zähigkeitsverringemden Zerkleinerer 38 transportiert wird. Es kann eine volumetrische Förderpumpe, wie z. B. eine Exzenterschneckenpumpe, direkt mit einer zähigeitsverringernden Mahl- oder Zerkleinerungseinrichtung ausgerüstet oder kombiniert werden. Es ist auch nicht mehr erforderlich, daß die Förderpumpe 39 eine langsam laufende, schonend fördernde Feststoffpumpe wie beim Stande der Technik ist. Sie kann erfindungsgemäß eine schnell laufende volumetrische Pumpe, eine dynamische Kreiselpumpe oder Kanalradpumpe sein. Unter Umständen genügt auch eine mäßige Erniedπgung der Viskosität des eingedickten Feststoffes 43 , so daß nur ein Teil des Feststoffes zerkleinert werden muß In diesem Fall wird nur ein Teilstrom des Feststoffes 43 durch den Zerkleinerer 38 geleitet, oder die Intensität der Zerkleinerung reduziert. Um die Vorgänge im nachgeschalteten Faulraum 21 zu verbessern, kann aus dem Faulraum bei 20 oder oben, ständig oder zeitweise, nach Bedarf ein Teiistrom abgezogen werden, der herausgeführte Schlamm im Zerkleinerer behandelt und anschließend dem eingedickten Überschußschlamm 43 zugemischt oder direkt wieder in den Faulbehälter 21 zurückgeführt werden. Der Zerkleinerer 38 kann ein schneilaufender Zerhacker, eine Mahleinrichtung, eine Quetscheinrichtung, ein Mixer mit Schlageinπch- tung, ein Turbinenrührer, ein bisher ungewöhnlich schnell rotierender Macerator, eine Pumpe mit Drossel, eine Pumpe kombiniert mit einer Zerkleinerungsemπchtung, eine Schneideinπchtung, oder eine andere Einnchtung nach dem Stande der Technik sein, die sich zum Zerteilen von zähigkeitserhόhenden Flocken, Mikroorganismen, oder auch sehr kleinen Partikeln und Fäden eignet. Die Emdickvorπchtung 17 kann eine ein- oder mehrstufige Sieb-, Filtrations-, Flotations-, oder Sedimentationseinnchtung nach dem Stande der Technik sein, die in der Lage ist, den Schlamm 6 oder 16 zu einem Feststoff einzudicken, der nicht mehr ausreichend fließfähig oder umwalzbar ist. Fig. 3 zeigt schematisch eine Zerkleinerungseinrichtung, die aus einer modifizierten schnellaufenden Pumpe und einer Drosseleinrichtung besteht. Die viskositatserniedri- gende Zerkleinerung des Feststoffes 18 wird durch einen mit der Pumpenwelle 46 rotierenden Messer- oder Mahlvorsatz 47 bewirkt, der durch seine hohe Rotationsgeschwindigkeit eine zerschneidende, zerschlagende oder mahlende Zerkleinerungswirkung auf den durchströmenden Feststoff 18 besitzt. Der zerkleinerte Feststoffbrei wird anschließend in das Laufrad einer ein- oder mehrstufigen schnell rotierenden Kreiselpumpe 48 gesaugt und am Druckstutzen 49 in die Leitung 50 zum Faulturm gedruckt. Um die zerkleinernde Wirkung für den Schlamm 18 zu verstärken, kann der durchfließende Volumenstrom durch ein angebautes Drosselorgan 51 reduziert und die Verweilzeit in der Zerkleinerungseinrichtung 47 verlängert werden. Die Viskositätsverπngerung des Schlammbreies 18 wird durch den Drosselvorgang verstärkt. Bei einer ebenso möglichen Überdimensionierung der Förderpumpe 48 und des Antriebsmotors 52 kann ein Teilvolumenstrom des bereits zerkleinerten Schlammes aus dem Druckstutzen 49 über eine gedrosselte Rückführleitung 53 wieder zum Eingang der Zerkleinerungseinπchtung 54 zurückgeführt werden. Bei geeigneter Wahl der Abzugsstelle 55 aus dem Druckraum oder aus der Rohrleitung 50 lassen sich bevorzugt noch nicht genügend zerkleinerte Feststoffbestandteile zurückführen. Mit Hilfe eines gesteuerten Regelorganes 56 , das beispielsweise viskositätsabhängig von der Fließfähigkeit des Schlammbreies 50 geregelt wird, läßt sich eine gleichbleibende Viskosität und Umwälzbarkeit im anschließenden Faulraum 21 erreichen.

Fig. 4 zeigt schematisch einen zähigkeitsverringernden hochtourigen Cutter für die Zer- teilung von Mikroorganismen des hoch eingedickten Überschußschlammes 43 . Durch die hohen Drehzahlen 59 der Schlag- und Zerteilmesser 58 wird im Mikrobereich sehr viel Scherenergie eingebracht, die zur Zerteilung derjenigen Formen von den Mikroorganismen führen, welche z. B. durch ihre fadenförmige Gestalt zum inneren Zusammenhalt und zur hohen Viskosität des eingedickten Schlammbreies 43 führen. Die Umfangsgeschwindigkeit der Messer 58 muß dabei umso höher sein, je kleiner die Mikroorganismen in 43 sind, die noch zerteilt werden sollen. Der Energieaufwand für die Zerteilung kann rechnerisch abgeschätzt werden. Er ist um Größenordnungen geringer, als wenn vergleichsweise der hoch eingedickte Überschußschlamm 43 ohne vorherige Zerteilung und Zähigkeitsverringerung über eine längere Rohrstrecke transportiert oder im Faulraum 21 umgewälzt werden muß. Um den optimalen Zerteilungsgrad einstellen zu können, kann die Drehzahl 59 des Cutters stufenlos variiert werden. Die Umfangsgeschwindigkeit der rotierenden Messer 58 sollte im Gegensatz zu bisher bekannten Grobstoff- Zerkleinerern sehr hoch sein. Die bisher bekannten Grobstoffzerkleinerer für Klärschlamm zur Zerkleinerung von sperrigen Grobstoffen wie Holz, Kunststoffteile usw. arbeiten mit einer Umfangsgeschwindigkeit der Zerteilorgane von 10 m/s bis max. 16 m/s. Die erforderliche Umfangsgeschwindigkeit für die Zerteilung von Mikroorganismen liegt dagegen viel höher im Bereich von 20 m/s bis 50 m/s und darüber. Deshalb sind herkömmliche Grobstoffzerkleinerer oder Mazeratoren nach dem Stande der Technik nicht geeignet zur Zerkleinerung von Mikroorganismen und zur Verringerung der Zähigkeit hoch eingedickter Überschußschlämme 43. Nach den Untersuchungen von Kolmogoroff ist eine volumenbezogene Mindest- Scherenergie erforderlich, um kleine Partikeln oder Mikroorganismen zu zerteilen und die Zähigkeit von Schlämmen zu reduzieren. Je höher die volumenspezifische Scherenergie im Zerkieinerungsraum 60 , desto kleinere Mikroorganismen werden gerade noch zerteilt. Die Einwirkzeit und geometrische Gestalt spielt natürlich ebenfalls eine Rolle. Deshalb kann man durch Einbringen einer ganz bestimmten volumenbezogenen Disssipationsenergie in 60 gezielt Mikroorganismen ab einer gewissen Größe und Form zerteilen und so die Zähigkeit und andere Eigenschaften verändern. Die in Fig. 4 beispielhaft gezeigte Ausführung besteht aus einem für den zähen Brei 43 strömungsgünstig gestalteten Gehäuse 61 , das von links nach rechts durchströmt wird. Der zähe Schlammbrei 43 passiert dabei eine Scherzone 60 mit hochtourig umlaufen- den Messern 58. Zur Erhöhung der Zerteilwirkung können zwischen den rotierenden Messern 58 auch nichtrotierende oder entgegengesetzt rotierende Gegenelemente 62 wie Messer, Barren oder Scheiben und Zylinder mit Durchbrüchen angebracht sein. Die Messer 58 und Gegenelemente 62 sind aus verschleißbeständigen Werkstoffen oder gepanzert. Um die räumliche Zerteilwirkung zu erhöhen, können die Messer 58 gerade, gebogen, abgewinkelt oder als Kombinationen davon ausgeführt sein. Die Messer 58 können mit Schneiden, Durchbrüchen und Abweisern versehen sein, starr oder pendelnd an der Welle 64 befestigt sein oder durch Anstellwinkel die Förderung des durchtretenden Schlammbreies 43 unterstützen. Die Messer 58 und Gegenelemente 62 sind leicht und schnell auswechselbar, ohne das Gehäuse 61 aus der Rohrleitung ausbauen zu müssen. Die Dichtung 63 der Welle 64 kann nach dem Stande der Technik als bekannte Gleitringdichtung 65 mit oder ohne Sperrmedium 66 als auswechselbares Modul 67 ausgebildet sein. Die Dichtung 63 kann auch als dynamische Dichtung ausgebildet sein, deren Dichtwirkung durch die rotierende Welle 64 oder andere Elemente erzeugt wird. Bei Leckage 68 der Dichtung 63 gelangen trotzdem keine Schlammteile aus dem druckfesten Gehäuse 61 in die Welleπlagerung 69 . Die Leckage 68 wird durch Austreten angezeigt. Um versehentlich in den Schlamm 43 geratene Fremdkörper, Metallteile, oder sperrige Grobstoffe von den schnell rotierenden Messern 58 fernzuhalten, kann dem Cutter eine Grobstoff- Falle vorgeschaltet werden. Antriebseitig 70 kann nach dem Stande der Technik eine Überlast- Sicherung oder eine automatische Vorwärts- / Rückwärts- Lauf- Sicherung vorgesehen werden. Der Antrieb 70 ist vorzugsweise ein robuster frequenzgesteuerter Elektromotor, der im Frequenzbereich von 20 bis 90 Hertz läuft, es kann aber auch ein Getriebemotor nach dem Stande der Technik eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Eindicken und Aufkonzentrieren von Schlämmen, insbesondere von mit Flockmitteln vermischten Überschußschlämmen oder Mischschlämmen aus Kläranlagen, mit einer filtrierenden, an sich bekannten Eindickvorrichtung, welche einem anaeroben Reaktor vorgeschaltet ist, die mindestens einem Teil des dem Faulturm zugeführten Schlammes vor der anaeroben Behandlung sehr viel Wasser entzieht, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm 6, 16 über seine Fließfähigkeit hinaus sehr hoch eingedickt wird und anschließend die Viskosität des eingedickten Feststoffes 43 durch einen Zerkleinerungsapparat 38 auf eine pump- und umwälzfähige Zähigkeit 44 herabgesetzt und erst dann in den Faulraum 21 gepumpt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Zerkleinerungsapparat 38 auch noch eine zweite Funktion des Pumpens übernimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur bei einem Teil des eingedickten Feststoffes 43 die Viskosität verringert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Viskositätsverringerung des Feststoffes 43 auch seine Temperatur und oder andere Eigenschaften des Feststoffes gezielt geändert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der viskositäts- verringerte Feststoff 44 zwischengelagert wird und diesem mindestens ein weiterer Schlamm 6, 16 zugemischt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem eingedickten Feststoff 43 noch vor dem Zerkleinerer 38 mindestens ein weiterer Stoff hinzugefügt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskositätsverringerung vor dem Pumpen und vor dem Umwälzen oder Wärmebehandeln erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil 53 des Feststoffes 43 die Zerkleinerungs- oder Pumpeinrichtung 38 mehrmals durchströmt.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den zu behandelnden Schlamm 43 gezielt eine ganz bestimmte volumenbezogene Dissipationsener- gie eingebracht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schlamm 18, 43 im drucklosen Zustand am Eintritt in den Faulraum 21 zerteilende Scherenergie eingebracht wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ständig oder zeitweise aus dem Faulraum 21 ein Teil des Schlammes 20 wieder abgezogen wird, dessen Mikroorganismen gezielt zerkleinert werden und nach der Zerkleinerung der Schlamm 44 dem Faulraum 21 wieder zugeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Faulraum abgezogener Schlamm 20 zur Erzielung eines höheren Eindickgrades dem einzudickenden Überschußschlamm 16 noch vor der Eindickung hinzugefügt wird.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 12 zum Eindicken von Schlämmen aus Kläranlagen mit einem Siebeindicker 17 und einem nachgeschaltetem Behälter 21 , in dem der eingedickte Festtstoff 43 eine vorgebbare Zeit unter anaeroben Bedingungen gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß am Feststoffausgang des Siebeindickers 17 ein Mikroorganismen zerstörender Feststoffzer- kleinerer 38 nachgeschaltet ist und anschließend der zerkleinerte Feststoff 44 zu dem Behälter 21 transportiert wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffzerkiei- nerer 38 und der Transportapparat 39 für den Feststoff zu einem Kombinationsapparat kombiniert ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoff- zerkleinerer 38 eine schnell rotierende ein- oder mehrstufige Pumpe 48 ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoff- zerkleinerer 38 eine Kreisel- oder Kanalradpumpe 48 ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß Teile des Laufrades der hochtourigen, verschleißgeschützten Pumpe 48 im kavitierenden Betriebsbereich laufen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffzerklei- nerer 38 als Muncher-, hochtouriger Macerator-, Mixer-, oder Pumpe nach dem Stande der Technik, jedoch mit zusätzlichen Schneid-, Reibe-, Quetsch- oder Mahleinrichtungen 46 ausgerüstet ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffzerklei- nerer 38 eine Scheibenmühle ist mit mindestens einem Scherspalt, durch den in den Schlamm 43 Dissipationsenergie eingebracht wird.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Scherspalte in der Spaltweite veränderbar sind.

21. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Zerkleinerer 38 eine Rückführeinrichtung 53 für den zerkleinerten Feststoff 44 vorgesehen ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebeindik- ker 17 nach dem Stande der Technik aus mindestens einem Apparat besteht.

23. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Zerkleinerer 38 neben einem Transportapparat 39 noch mindestens ein weiterer Apparat nachgeschaltet 45 ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet daß dieser Apparat 45 ein Wärmetauscher oder eine Mischeinrichtung ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Zerkleinerer 38 oder nach dem Transportapparat 39 ein Drosselorgan 51 eingebaut ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerkleinerer 38 eine einstellbare, veränderliche Drehzahl 59 besitzt.

27. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Zerkleinerer 38 eine Grobstofffalle eingebaut ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißgeschützten Messer 58 oder Mahleinrichtungen auswechselbar in einem druckfesten Gehäuse 61 eingebaut und mit einer Überlastsicherung 70 versehen sind.