DE102005032854A1 - Process for the treatment of sewage sludge - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zur Behandlung von Klärschlamm, bei dem durch Verfaulen von Rohschlamm (2) in einem Faulbehälter (1) Faulschlamm (5) und Faulgas (3) erzeugt wird, wird erfindungsgemäß im Hinblick auf eine optimale Faulgasausbeute verbessert, indem ein Teil des Faulschlammes (6) aus dem Faulbehälter (1), vorzugsweise aus dem Sumpf des Faulbehälters (1), herausgeleitet, in einer Entgasungsvorrichtung (7, 8, 13, 16, 19) unter Niederdruck entgast und in den Faulbehälter (1) zurückleitet wird.A process for the treatment of sewage sludge in which digested sludge (5) and biogas (3) is produced by fouling of raw sludge (2) in a digester (1) is improved according to the invention with regard to an optimum fermentation gas yield by removing a portion of the digested sludge ( 6) out of the digester (1), preferably out of the sump of the digester (1), out in a degassing (7, 8, 13, 16, 19) degassed under low pressure and in the digester (1) is returned.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Klärschlamm, bei dem durch Verfaulen von Rohschlamm in einem Faulbehälter Faulschlamm und Faulgas erzeugt wird.The Invention relates to a method for treating sewage sludge, in which by rotting of raw sludge in a digester sludge and digester gas is generated.

Klärschlamm aus kommunalen Kläranlagen wird durch die Einwirkung von Bakterien im Faulbehälter organisch abgebaut, wobei Faulgas entsteht, dessen Energieinhalt genutzt werden kann. Im günstigsten Fall kann nicht nur der Energiebedarf des Klärwerks gedeckt werden. Bei positiver Energiebilanz könnte sogar ein Teil des Faulgases verstromt und in das Stromnetz eingespeist werden. Um eine positive Energiebilanz zu erzielen, sind jedoch zusätzlich Maßnahmen zur Verbesserung des organischen Abbaugrades erforderlich und bereits verschiedentlich vorgeschlagen worden. Allerdings wird dabei die Energiebilanz zwar verbessert, bleibt jedoch immer noch negativ, denn zur Aufbereitung des Klärschlammes wird mehr Strom verbraucht als durch die zusätzliche Gasproduktion erzeugt werden kann. Daher sind solche Prozesse nicht wirtschaftlich anwendbar.sewage sludge from municipal sewage treatment plants organically degraded by the action of bacteria in the digester, wherein Digester gas is produced whose energy content can be used. In the cheapest In this case not only the energy demand of the sewage treatment plant can be covered. at positive energy balance could even a part of the digester gas is converted into electricity and fed into the power grid become. However, to achieve a positive energy balance are additionally activities required to improve the organic degradation and already been proposed on various occasions. However, while the Energy balance improved, but still negative because for the treatment of sewage sludge More power is consumed than generated by the additional gas production can be. Therefore, such processes are not economically viable.

Aus der DE 199 40 994 B4 ist ein Verfahren zur Behandlung von Klärschlamm bekannt, bei dem durch Behandlung von Faulschlamm mit einem Hochdruckhomogenisator eine Steigerung der Gasausbeute erzielt wird. Allerdings war die Verbesserung für eine positive Energiebilanz noch nicht ausreichend. Erst durch eine vorgeschaltete Eindickung (Wasserentzug) des Faulschlamms konnten die spezifischen Gaserträge bezogen auf den Energieeintrag soweit gesteigert werden, dass eine positive Energiebilanz erzielt wurde.From the DE 199 40 994 B4 For example, a process for the treatment of sewage sludge is known in which an increase in the gas yield is achieved by treating digested sludge with a high-pressure homogenizer. However, the improvement for a positive energy balance was still insufficient. Only by an upstream thickening (dehydration) of the digested sludge, the specific gas yields were increased relative to the energy input so far that a positive energy balance was achieved.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Behandlung von Klärschlamm der eingangs genannten Art im Hinblick auf eine höhere Faulgasausbeute zu verbessern.task The invention is a process for the treatment of sewage sludge of the type mentioned in terms of a higher Faulgasausbeute to improve.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass ein Teil des Faulschlammes aus dem Faulbehälter, vorzugsweise aus dem Sumpf des Faulbehälters, herausgeleitet, in einer Entgasungsvorrichtung unter Niederdruck entgast und in den Faulbehälter zurückgeleitet wird. Durch die Entgasung unter Niederdruck wird nicht nur zusätzliches Faulgas gewonnen, sondern auch die Effektivität des Faulprozesses im Faulbehälter erhöht, sodass dort zusätzliche Faulgasmengen entstehen. Bei Tests stellte sich heraus, dass Schlammproben, die vor ihrer Behandlung mit einem Hochdruckhomogenisator bei 50 bar bis 400 bar einer intensiven Entgasung unterzogen wurden, bei gleichem Energieeintrag eine um ein Drittel erhöhte spezifische Gasproduktion aufwiesen. Offenbar wird der Verfaulungsprozess durch die Erzeugung von Mikroblasen aus Faulgas, die sich an Schlammagglomeraten binden, behindert. Die erfindungsgemäße Entgasungsvorrichtung führt diese Mikroblasen zusammen, sodass ein zusammenhängendes Gasvolumen entsteht, welches sich leicht von dem Faulschlamm separieren lässt.The Invention solves this task in that a part of the digested sludge from the digester, preferably from the bottom of the digester, led out in a degasser under low pressure degassed and returned to the digester becomes. By degassing under low pressure is not only additional But also increases the effectiveness of the digestion process in the digester, so that there additional Faulgasmengen arise. Tests have shown that mud samples, the before their treatment with a high pressure homogenizer at 50 Bar up to 400 bar were subjected to intensive degassing, at same energy input, a one-third increase in specific gas production exhibited. Apparently, the digestion process is due to the generation of microbubbles from biogas, which bind to sludge agglomerates, with special needs. The degassing device according to the invention leads this Micro bubbles together, creating a coherent volume of gas, which can be easily separated from the digested sludge.

Die Energieausbeute kann noch verbessert werden, wenn der aus dem Faulbehälter herausgeleitete Faulschlamm durch einen Niederdruckhomogenisator homogenisiert wird, bevor er in den Faulbehälter zurückgeleitet wird. Bei Verwendung eines Hochdruckhomogenisators muss nämlich der aus einem Schlamm-/Gasgemisch bestehende Faulschlamm auf hohen Druck verdichtet werden. Dabei ist isotherme Verdichtungsarbeit an dem im Faulschlamm enthaltenen Gas aufzuwenden. Diese für die Verdichtungsarbeit aufzuwendende Energieeinsatz kann beispielsweise bei einer Druckerhöhung von 150 bar etwa 15 % des gesamten Energieeintrages erreichen. Der für die Verdichtung aufgewandte Energieeinsatz steht nicht für die Homogenisierung des Faulschlammes zur Verfügung und ist deshalb verloren. Darüber hinaus wird die Effektivität des Hochdruckhomogenisators verringert, weil ein zweistelliger %satz des durchfließenden Schlamm-/Gasgemisches aus Gas besteht und deshalb bei gegebenem Volumendurchsatz pro Zeiteinheit ein entsprechender zweistelliger %satz weniger zur Behandlung des Faulschlammes zur Verfügung steht. Bei der Behandlung des Faulschlammes durch einen Niederdruckhomogenisator kann daher die Energiebilanz verbessert werden.The Energy yield can be improved if the led out of the digester Sludge is homogenised by a low-pressure homogenizer, before entering the digester returned becomes. When using a Hochdruckhomogenisators namely the from a sludge / gas mixture existing digested sludge to be compressed to high pressure. It is Isothermal compaction work on the gas contained in the digested sludge Spending. This for the Compaction work expended energy use, for example at a pressure increase of 150 bar reach about 15% of the total energy input. The one for the compression Expended energy use does not stand for the homogenization of digested sludge to disposal and is therefore lost. About that out comes the effectiveness of the high-pressure homogenizer, because a double-digit% rate of the flowing through Mud / gas mixture consists of gas and therefore for a given Volume throughput per unit of time a corresponding two-digit % less available for the treatment of sludge. In the treatment of the sludge by a low-pressure homogenizer Therefore, the energy balance can be improved.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Entgasungsvorrichtung einen Zerkleinerer zur Abscheidung von festen Störstoffen, der ein umlaufendes Messer, eine darüber angeordnete Lochplatte und darüber eine Beruhigungszone aufweist, in der sich ein aus dem Faulschlamm abgeschiedenes zusammenhängendes Faulgasvolumen ansammelt, welches über ein Gasauslassventil entnehmbar ist. Im Zerkleinerer werden die Mikrogasblasen durch das umlaufende Messer von festen Störstoffen im Klärschlamm getrennt und zu größeren Gasansammlungen vereinigt. Die darüber angeordnete Lochplatte hält größere Schlammteilchen zurück, bis diese zerkleinert sind und lässt nur den bereits entsprechend behandelten Faulschlamm in die Beruhigungszone eintreten, wo sich das Faulgas vom Faulschlamm trennt und nach oben durch das Gasauslassventil entnommen werden kann. Durch das Gasauslassventil wird im Innenraum der Entgasungsvorrichtung ein Mindestdruck aufrecht erhalten, sodass die gelösten Gasmengen in Lösung bleiben und nicht neue Mikrogasblasen bilden können.In a preferred embodiment According to the invention, the degassing device comprises a crusher for the separation of solid impurities, the a revolving knife, one above arranged perforated plate and above a calming zone, in which one of the digested sludge isolated coherent Faulgasvolumen accumulates, which can be removed via a gas outlet valve is. In the shredder, the micro gas bubbles are circulating through the Knife of solid contaminants in sewage sludge separated and to larger gas collections united. The above arranged perforated plate holds larger mud particles back, until they are crushed and leaves only the already appropriately treated sludge in the calming zone Enter where the biogas separates from the digested sludge and up can be removed through the gas outlet valve. Through the gas outlet valve is maintained in the interior of the degassing a minimum pressure get that solved Gas quantities in solution stay and can not form new microbubbles.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Entgasungsvorrichtung eine Förderpumpe, die vorzugsweise als Drehkolbenpumpe oder als Exzenterschneckenpumpe mit einem oberen Pumpeneingang und mit einem unteren Pumpenausgang ausgestaltet ist, und eine den Pumpenausgang mit dem Pumpeneingang verbindende Rückführungsleitung mit einem Gasauslassventil umfasst, wobei das sich in der Rückführleitung abscheidende Faulgas über das Gasauslassventil entnehmbar ist. In der Förderpumpe wird der Faulschlamm nicht nur gefördert, sondern auch entgast. Das aufsteigenden Faulgas entweicht nach oben und sammelt sich in der nach oben führenden Rückführleitung an, wo es durch das Gasauslassventil unter Druck gehalten und bei Bedarf entnommen wird.In Embodiment of the invention, it is provided that the degassing device a pump, preferably as a rotary lobe pump or as an eccentric screw pump with an upper pump inlet and with a lower pump outlet is designed, and a pump output to the pump input connecting return line comprising a gas outlet valve, which is in the return line separating digester gas over the gas outlet valve is removable. In the feed pump is the digested sludge not only promoted, but also degassed. The rising biogas escapes upwards and accumulates in the upwardly leading return line where it passes through the Gas outlet valve is held under pressure and removed as needed.

Schließlich kann der Entgasungsgrad weiter erhöht werden durch die Maßnahme, dass die Entgasungsvorrichtung eine im Wesentlichen horizontal angeordnete Rohrerweiterung mit einem Gasauslassventil aufweist, wobei das sich in einer oberen Beruhigungszone der Rohrerweiterung abscheidende Faulgas über das Gasauslassventil entnehmbar ist. In der Rohrerweiterung verringert sich die Fließgeschwindigkeit des Faulschlammes, sodass er im Bereich der Rohrerweiterung relativ lange verweilt. Aufgrund der längeren Verweilzeit kommt es hier verstärkt zur Ausscheidung von Faulgas, welches wiederum über das Gasauslassventil unter Druck gehalten und bei Bedarf entnommen werden kann.Finally, can the degree of degassing further increased are determined by the measure, that the degassing device is arranged substantially horizontally Has tube extension with a gas outlet valve, wherein the separating in an upper calming zone of the pipe extension Digester gas over the gas outlet valve is removable. Reduced in the pipe extension the flow rate of the sludge, so that it is relative to the pipe extension relative lingers for a long time. Due to the longer Dwell time it comes here strengthened for the excretion of biogas, which in turn via the gas outlet valve under Held pressure and can be removed if necessary.

Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet besonders effektiv, wenn der Faulschlamm in der Entgasungsvorrichtung nacheinander eine erste Stufe mit einem Zerkleinerer und Lochplatte, eine zweite Stufe mit einer Förderpumpe und Rückführleitung, und eine dritte Stufe mit Rohrerweiterung durchläuft, wobei das jeweils abgeschiedene Faulgas über je ein Gasauslassventil mit dem im Faulbehälter entstehenden Faulgas zusammengeführt wird. Beim Durchlaufen der in der genannten Reihenfolge hintereinander angeordneten Stufen der Entgasungsvorrichtung erhält man eine möglichst weitgehende Entgasung mit hohen Faulgasausbeuten.The inventive method works particularly effectively when the digested sludge in the degasser successively a first stage with a crusher and perforated plate, a second stage with a feed pump and return line, and passes through a third stage with tube extension, the deposited each Digester gas over each a gas outlet valve is merged with the digester gas produced in the digester. When passing through arranged in the order mentioned one behind the other Steps of the degassing one gets as possible extensive degassing with high Faulgasausbeuten.

Durch die Maßnahme, dass der Faulschlamm nach Durchlaufen der Entgasungsvorrichtung durch den Niederdruck-Homogenisator in den Faulbehälter geleitet wird, erhält man eine wesentliche effektivere Homogenisierung des Faulschlamms und damit eine noch höhere Ausbeute an Faulgas im nachfolgenden Faulprozess im Faulbehälter.By the measure, that the digested sludge after passing through the degassing device passed through the low-pressure homogenizer in the digester will get a much more effective homogenization of the sludge and thus an even higher Yield of digester gas in the subsequent digestion process in the digester.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.One embodiment The invention will be explained in more detail with reference to the drawing.

Die einzige Figur zeigt im Einzelnen:The single figure shows in detail:

1: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 1 : a schematic representation of the method according to the invention.

In der Figur erkennt man einen Faulbehälter 1, in welchem sich der Faulprozess abspielt. Rohschlamm 2 aus der Kläranlage wird in den Faulbehälter 1 eingefüllt und mit den darin befindlichen Bakterien vermengt. Durch diese wird der Schlamm einer anaeroben Vergärung unterzogen, die zum gewünschten Abbau organischer Inhaltsstoffe führt und Faulgas 3 erzeugt. Das Faulgas 3 sammelt sich im oberen Bereich des Faulbehälters 1 an und kann hier entnommen werden.In the figure you can see a digester 1 in which the digestion process takes place. raw sludge 2 from the sewage treatment plant is in the digester 1 filled and mixed with the bacteria contained therein. Through this, the sludge is subjected to an anaerobic digestion, which leads to the desired degradation of organic ingredients and digester gas 3 generated. The digester gas 3 accumulates in the upper area of the digester 1 and can be found here.

Beim Gärprozess wird sich das entstehenden Faulgas zunächst in der Flüssigkeit des Faulschlamms lösen, bis ein Lösungsgleichgewicht überschritten ist. Bei Übersättigung bilden sich Gasblasen, die im Laufe der Zeit anwachsen, wodurch sich ihr Auftrieb erhöht. Nach Überwinden lokaler Haftkräfte oder sonstiger Hindernisse wandern die Gasblasen an die Schlammoberfläche und treten in einen Gasraum ein, der sich über der Schlammoberfläche im Faulbehälter 1 bildet. Das Faulgas besteht aus 55 % bis 70 % CH4, 29 % bis 44 % CO2 und 1 % Spurenelementen.During the fermentation process, the resulting digester gas will first dissolve in the liquid of the digested sludge until a solution equilibrium is exceeded. In supersaturation gas bubbles form, which increase over time, which increases their buoyancy. After overcoming local adhesive forces or other obstacles, the gas bubbles migrate to the surface of the sludge and enter a gas space that extends above the sludge surface in the digester 1 forms. The digester gas consists of 55% to 70% CH 4 , 29% to 44% CO 2 and 1% trace elements.

Typische Faulbehälter haben ein Volumen von 1000 m3 bis 8000 m3 und eine Höhe von 10 m bis 20 m. Bei dieser Größe wird zur Förderung des Faulprozesses und zur besseren Durchmengung der Faulschlamm im Faulbehälter 1 umgewälzt, welches in der 1 durch den Rezirkulationsweg 4 angedeutet ist. Nach der Behandlung im Faulbehälter 1 wird der Faulschlamm 5 aus dem Faulbehälter 1 abgepumpt und einer weiteren Verwendung zugeführt.Typical digesters have a volume of 1000 m 3 to 8000 m 3 and a height of 10 m to 20 m. At this size, to promote the digestion process and to better mixing the digested sludge in the digester 1 circulated, which in the 1 through the recirculation path 4 is indicated. After treatment in the digester 1 becomes the sludge 5 from the digester 1 pumped and fed to another use.

Ein Teil des Faulschlamms 6 wird aus dem Sumpf des Faulbehälters 1 entnommen, behandelt und schließlich wieder zugeführt, um die Ausbeute an Faulgas zu erhöhen. Im Sumpf des Faulbehälters 1 steht der Faulschlamm aufgrund der statischen Höhe unter einem Überdruck von 1 bis 2 bar. Aufgrund des Lösungsgleichgewichtes sind etwa 1700 g CO2 und 25 g CH4 pro m3 Schlamm gelöst. Die Gasbildungsrate beträgt normalerweise 400 bis 500 Liter lN/kg zugeführter organischer Trockenmasse. Dabei befinden sich üblicherweise 21 bis 40 kg organische Trockenmasse in einem Kubikmeter Schlamm. Dann beträgt die spezifische Faulgasbildung maximal 20 m3 N pro m3 Schlamm und Tag. Mit im Mittel 65 % Methan und 34 % Kohlendioxid entspricht dies 13 m3 N Methan (9,3 kg) und 7 m3 N Kohlendioxid (13,7 kg). Damit entstehen pro Stunde und Kubikmeter Schlamm 0,54 m3 N Methan (0,39 kg) und 0,29 m3 N Kohlendioxid (0,57 kg). Nach dem Lösungsgleichgewicht ist der Schlamm nach drei Stunden mit Kohlendioxid und Methan gesättigt. Bei einer mittleren Verweilzeit von 15 bis 20 Tagen im Faulbehälter kann man somit den Schlamm als gesättigt betrachten. Das zusätzlich produzierte Gas liegt jetzt als freies, dispers verteiltes Faulgas in Form von Mikroblasen im Schlammvolumen vor. Es ist bekannt, dass sich diese Mikroblasen bevorzugt an und in Schlammagglomeraten binden.Part of the sludge 6 gets out of the bottom of the digester 1 taken, treated and finally fed back to increase the yield of biogas. In the bottom of the digester 1 Due to the static height, the digested sludge is under an overpressure of 1 to 2 bar. Due to the solution equilibrium, about 1700 g of CO 2 and 25 g of CH 4 per m 3 of sludge are dissolved. The gasification rate is normally 400 to 500 liters 1 N / kg of organic dry matter fed. Usually there are 21 to 40 kg of organic dry matter in one cubic meter of sludge. Then the specific biogas production is a maximum of 20 m 3 N per m 3 of mud and day. With an average of 65% methane and 34% carbon dioxide, this corresponds to 13 m 3 N methane (9.3 kg) and 7 m 3 N carbon dioxide (13.7 kg). This produces 0.54 m 3 N methane (0.39 kg) and 0.29 m 3 N carbon dioxide (0.57 kg) per hour and cubic meter of sludge. After the solution equilibrium, the sludge is saturated with carbon dioxide and methane after three hours. With a mean residence time of 15 to 20 days in the digester can thus consider the sludge as saturated. The addition produced gas is now present as a free, dispersed biogas in the form of microbubbles in the sludge volume. It is known that these microbubbles bind preferentially to and in sludge agglomerates.

Dieses Faulgas 6 wird jetzt einer Entgasungsvorrichtung zugeführt. In einer ersten Stufe umfasst die Entgasungsvorrichtung einen Zerkleinerer 7, der einerseits ein nicht dargestelltes umlaufendes Messer und eine darüber angeordnete Lochplatte 8 aufweist. Oberhalb der Lochplatte 8 befindet sich eine Beruhigungszone 9. Durch die Bewegungen des Messer im Zerkleinerer 7 werden Mikroblasen von Agglomeraten im Faulschlamm 6 gelöst und die Agglomerate zerkleinert. Es handelt sich hier um einen handelsüblichen Zerkleinerer zur Abscheidung von festen Störstoffen. Die Lochplatte 8 weist Bohrungen mit einem Durchmesser von 2 mm bis 6 mm, vorzugsweise 4 mm auf. Das umlaufende Messer und die spezielle Lochplatte 8 trennen den Schlamm von anhaftenden Gasblasen, die sich in der Beruhigungszone 9 zu einem zusammenhängenden Gasvolumen vereinigen. Aus diesem Gasvolumen kann Faulgas 10 über ein Gasauslassventil 11 entnommen werden.This digester gas 6 is now fed to a degassing device. In a first stage, the degassing device comprises a crusher 7 , on the one hand an unillustrated rotating knife and a perforated plate arranged above it 8th having. Above the perforated plate 8th there is a calming zone 9 , By the movements of the knife in the shredder 7 are microbubbles of agglomerates in the digested sludge 6 dissolved and crushed the agglomerates. This is a commercial crusher for the separation of solid impurities. The perforated plate 8th has holes with a diameter of 2 mm to 6 mm, preferably 4 mm. The rotating knife and the special perforated plate 8th Separate the mud from adherent gas bubbles that are in the calming zone 9 to unify a coherent gas volume. From this gas volume can fermentation gas 10 via a gas outlet valve 11 be removed.

Aus der oberen Beruhigungszone 9 strömt der Faulschlamm 12 weiter zu einer zweiten Stufe der Entgasungsvorrichtung. Diese besteht aus einer Förderpumpe 13, die als Drehkolbenpumpe oder als Exzenterschnecke ausgestaltet ist und einen oberen Pumpeneingang 14 sowie einen unteren Pumpenausgang 15 aufweist. Der Pumpenausgang 15 ist über eine Rückführleitung 16 mit dem Pumpeneingang 14 verbunden. Die Rückführleitung 16 bildet wieder eine Beruhigungszone, in der sich Gasblasen zu einem zusammenhängenden Gasvolumen vereinen, nachdem der Kolben oder die Förderschnecke der Förderpumpe 13 zu einer Freisetzung der anhaftenden Gasblasen beigetragen hat. Im oberen Bereich ist die Rückführleitung 16 mit einem Gasauslassventil 17 verbunden.From the upper calming zone 9 the sludge flows 12 to a second stage of the degassing device. This consists of a feed pump 13 , which is designed as a rotary piston pump or as an eccentric screw and an upper pump inlet 14 and a lower pump outlet 15 having. The pump outlet 15 is via a return line 16 with the pump inlet 14 connected. The return line 16 again forms a calming zone, in which gas bubbles combine to form a coherent gas volume, after the piston or the screw conveyor of the feed pump 13 contributed to a release of the adhering gas bubbles. In the upper area is the return line 16 with a gas outlet valve 17 connected.

Der nunmehr stärker entgaste Faulschlamm 18 gelangt vom Pumpenausgang 15 der Förderpumpe 13 zu einer dritten Stufe der Entgasungsvorrichtung. Diese besteht aus einer Rohrerweiterung 19, welche vom Faulschlamm im Wesentlichen in horizontaler Richtung durchströmt wird. Aufgrund des größeren Querschnittes der Rohrerweiterung verringert sich die Strömungsgeschwindigkeit und damit die Verweilzeit des Schlammes in der Rohrerweiterung 19. Dies gibt den im Faulschlamm noch enthaltenen Gasbläschen Gelegenheit aufzusteigen und sich in einer im oberen Teil der Rohrerweiterung 19 befindlichen Beruhigungszone 20 zu sammeln. Auch die Rohrerweiterung ist an ihrer Oberseite mit einem Gasauslassventil 21 verbunden, durch welches das gesammelte Faulgas entnommen werden kann.The now more degassed digested sludge 18 comes from the pump outlet 15 the feed pump 13 to a third stage of the degassing device. This consists of a pipe extension 19 , which is flowed through by the digested sludge in a substantially horizontal direction. Due to the larger cross-section of the tube extension reduces the flow rate and thus the residence time of the sludge in the tube extension 19 , This gives the gas bubbles still contained in the digested sludge an opportunity to rise and settle in one at the top of the pipe extension 19 calming zone 20 to collect. The pipe extension is on its upper side with a gas outlet valve 21 connected, through which the collected fermentation gas can be removed.

Der nun weitgehend entgaste Faulschlamm 22 gelangt aus der Rohrerweiterung 19 in den Niederdruckhomogenisator 23. Hierbei handelt es sich um einen aus der Lebensmitteltechnik bekannten Homogenisator, welcher aus einem oder mehreren Homogenisatorventilen besteht, durch die die zu homogenisierende Masse gepresst wird. In den Homogenisatorventilen muss die Masse einen schmalen Ringspalt durchströmen, wobei größere Bestandteile zerkleinert werden. Dies führt zu einer Homogenisierung des Faulschlammes. Aufgrund der Homogenisierung erhöht sich die innere Oberfläche der enthaltenen Schlammteilchen, an der die Faulbakterien angreifen. Der entgaste und homogenisierte Faulschlamm 24 wird nun in den Faulbehälter 1 zurückgeführt.The now largely degassed digested sludge 22 comes from the pipe extension 19 in the low-pressure homogenizer 23 , This is a known from the food industry homogenizer, which consists of one or more homogenizer valves through which the mass to be homogenized is pressed. In the homogenizer valves, the mass must flow through a narrow annular gap, whereby larger components are comminuted. This leads to a homogenization of the digested sludge. Due to the homogenization, the inner surface of the contained mud particles increases, on which the digestive bacteria attack. The degassed and homogenized digested sludge 24 will now be in the digester 1 recycled.

Aufgrund der Entgasung einerseits und der Homogenisierung andererseits kommen die Faulbakterien besser mit den zu zersetzenden Schlammteilchen in Berührung, wodurch der Faulprozess sehr viel effektiver abläuft als mit unbehandeltem Faulschlamm. Dadurch entsteht wesentlich mehr Faulgas bezogen auf die Faulschlammmenge als ohne die erfindungsgemäße Entgasung. Zu dem wird das bei der Entgasung frei werdende Faulgas aus den Gasauslassventilen 11, 17, 21 entnommen und dem im Faulbehälter 1 enthaltenen Faulgas hinzugefügt. Hierfür sind die Gasauslassventile 11, 17, 21 automatisch ansteuerbar. Die Rückführung des Faulgases in den Faulbehälter 1 erfolgt während einer Spülphase des Homogenisators 23. Dabei wird das Faulgas in die Rückführleitung zum Faulbehälter 1 eingespeist.Due to the degassing on the one hand and the homogenization on the other hand, the digested bacteria come into better contact with the sludge particles to be decomposed, whereby the digestion process is much more effective than with untreated digested sludge. This results in significantly more digester gas based on the amount of sludge than without degassing the invention. In addition, the digested gas released from the gas outlet valves during degassing 11 . 17 . 21 taken and in the digester 1 added digester gas. For this are the gas outlet valves 11 . 17 . 21 automatically controlled. The return of the digester gas into the digester 1 takes place during a rinsing phase of the homogenizer 23 , The digester gas is in the return line to the digester 1 fed.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist lediglich ein spezifischer Energieeintrag von 5,5 kWh/m3 Schlamm notwendig, wobei eine Steigerung des organischen Abbaugrades um 25 % erzielt wird. Damit ist das erfindungsgemäße Verfahren bezüglich der elektrischen Energiebilanz nicht nur autark, sondern produziert einen elektrischen Energieüberschuss von 30 % bezogen auf die eingesetzte elektrische Energie. Aufgrund der hohen Energieausbeute ist man nicht auf den durch einen Zellzerstörung zu erzielenden Energiegewinn angewiesen. Eine Zellzerstörung kann aber erst mit Drücken von mehr als 400 bar erreicht werden. Mit Vorteil arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren bei sehr viel geringerem Druck. Dies hat auch den Vorteil, dass ein sehr viel kostengünstiger Niederdruck-Homogenisator eingesetzt werden kann.To carry out the process according to the invention, only a specific energy input of 5.5 kWh / m 3 of sludge is necessary, whereby an increase of the organic degree of degradation by 25% is achieved. Thus, the inventive method with respect to the electrical energy balance is not only self-sufficient, but produces an electrical energy excess of 30% based on the electrical energy used. Due to the high energy yield, one does not rely on the energy gain to be achieved by a cell destruction. However, cell destruction can only be achieved with pressures of more than 400 bar. Advantageously, the process of the invention operates at a much lower pressure. This also has the advantage that a very inexpensive low-pressure homogenizer can be used.

11
Faulbehälterdigesters
22
Rohschlammraw sludge
33
Faulgasbiogas
44
Rezirkulationswegrecirculation
55
Faulschlammsludge
66
Faulschlammsludge
77
Zerkleinerershredder
88th
Lochplatteperforated plate
99
Beruhigungszonecalming zone
1010
Faulgasbiogas
1111
Gasauslassventilgas outlet
1212
Faulschlammsludge
1313
Förderpumpefeed pump
1414
Pumpeneingangpump inlet
1515
Pumpenausgangpump output
1616
RückführleitungReturn line
1717
Gasauslassventilgas outlet
1818
Faulschlammsludge
1919
Rohrerweiterungpipe extension
2020
Beruhigungszonecalming zone
2121
Gasauslassventilgas outlet
2222
Faulschlammsludge
2323
Homogenisatorhomogenizer
2424
Homogenisierter Faulschlammhomogenized sludge

Claims (7)

Verfahren zur Behandlung von Klärschlamm, bei dem durch Verfaulen von Rohschlamm (2) in einem Faulbehälter (1) Faulschlamm (5) und Faulgas (3) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Faulschlammes (6) aus dem Faulbehälter (1), vorzugsweise aus dem Sumpf des Faulbehälters (1), herausgeleitet, in einer Entgasungsvorrichtung (7, 8, 11, 13, 16, 17, 19, 21) unter Niederdruck entgast und in den Faulbehälter (1) zurückgeleitet wird.Process for the treatment of sewage sludge, in which by rotting raw sludge ( 2 ) in a digester ( 1 ) Digested sludge ( 5 ) and biogas ( 3 ), characterized in that a part of the digested sludge ( 6 ) from the digester ( 1 ), preferably from the bottom of the digester ( 1 ), in a degassing device ( 7 . 8th . 11 . 13 . 16 . 17 . 19 . 21 ) degassed under low pressure and into the digester ( 1 ) is returned. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem Faulbehälter (1) herausgeleitete Faulschlamm (6, 22) durch einen Niederdruckhomogenisator (23) homogenisiert wird, bevor er in den Faulbehälter (1) zurückgeleitet wird.A method according to claim 1, characterized in that the from the digester ( 1 ) sludge ( 6 . 22 ) by a low pressure homogenizer ( 23 ) is homogenized before it enters the digester ( 1 ) is returned. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entgasungsvorrichtung einen Zerkleinerer (7) zur Abscheidung von festen Störstoffen umfasst, der ein umlaufendes Messer, eine darüber angeordnete Lochplatte (8) und darüber eine Beruhigungszone (9) aufweist, in der sich ein aus dem Faulschlamm (6) abgeschiedenes, zusammenhängendes Faulgasvolumen ansammelt, welches über ein Gasauslassventil (11) entnehmbar ist.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the degassing device comprises a crusher ( 7 ) for the separation of solid contaminants comprising a rotating knife, a perforated plate ( 8th ) and above it a calming zone ( 9 ), in which one of the digested sludge ( 6 ) deposited, contiguous Faulgasvolumen accumulates, which via a gas outlet valve ( 11 ) is removable. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entgasungsvorrichtung eine Förderpumpe (13), die vorzugsweise als Drehkolbenpumpe oder als Exzenterschneckenpumpe mit einem oberen Pumpeneingang (14) und einem unteren Pumpenausgang (15) ausgestaltet ist, und eine den Pumpenausgang (15) mit dem Pumpeneingang (14) verbindende Rückführleitung (16) mit einem Gasauslassventil (17) umfasst, wobei das sich in der Rückführleitung (16) abscheidende Faulgas über das Gasauslassventil (17) entnehmbar ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the degassing device, a feed pump ( 13 ), preferably as a rotary lobe pump or as an eccentric screw pump with an upper pump input ( 14 ) and a lower pump outlet ( 15 ) and a pump outlet ( 15 ) with the pump inlet ( 14 ) connecting return line ( 16 ) with a gas outlet valve ( 17 ), wherein in the return line ( 16 ) separating digester gas via the gas outlet valve ( 17 ) is removable. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entgasungsvorrichtung eine im Wesentlichen horizontal angeordnete Rohrerweiterung (19) mit einem Gasauslassventil (21) aufweist, wobei das sich in einer oberen Beruhigungszone (20) der Rohrerweiterung (19) abscheidende Faulgas über das Gasauslassventil (21) entnehmbar ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the degassing device comprises a substantially horizontally disposed pipe extension ( 19 ) with a gas outlet valve ( 21 ), which in an upper calming zone ( 20 ) of the pipe extension ( 19 ) separating digester gas via the gas outlet valve ( 21 ) is removable. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faulschlamm (6, 12, 18) in der Entgasungsvorrichtung nacheinander eine erste Stufe mit einem Zerkleinerer (7) und Lochplatte (8), eine zweite Stufe mit einer Förderpumpe (13) und Rückführleitung (16), und eine dritte Stufe mit Rohrerweiterung (19) durchläuft, wobei das jeweils abgeschiedene Faulgas über je ein Gasauslassventil (11, 17, 21) mit dem im Faulbehälter (1) entstehenden Faulgas (3) zusammengeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the digested sludge ( 6 . 12 . 18 ) in the degassing device successively a first stage with a crusher ( 7 ) and perforated plate ( 8th ), a second stage with a feed pump ( 13 ) and return line ( 16 ), and a third stage with pipe extension ( 19 ), wherein the respectively separated digester gas via a respective gas outlet valve ( 11 . 17 . 21 ) with the in the digester ( 1 ) produced fermentation gas ( 3 ) is merged. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faulschlamm (22) nach Durchlaufen der Entgasungsvorrichtung durch den Niederdruckhomogenisator (23) in den Faulbehälter (1) geleitet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the digested sludge ( 22 ) after passing through the degasser by the low pressure homogenizer ( 23 ) into the digester ( 1 ).
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