DE3529755A1

DE3529755A1 - Entwaesserungsverfahren fuer schlamm

Info

Publication number: DE3529755A1
Application number: DE19853529755
Authority: DE
Inventors: Gustav Baumann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-08-20
Filing date: 1985-08-20
Publication date: 1987-02-26

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung von schwierigen Schlämmen mit hohen Wassergehalten wie etwa Klärschlämme aus industriellen oder kommunalen Abwasser reinigungsanlagen.

Es gibt eine Reihe von Apparaten und Maschinen zum Entwässern von breiigen Massen auf dem Markt, die nach dem Prinzip der Sedimentation oder der Filtration die Flüssigkeitsanteile von den Feststoffanteilen mehr oder weniger vollkommen trennen. Leistungsfähige Maschinen für eine möglichst weitgehende Trennung stellen heute beispielsweise die Filterpressen und Siebbandpressen dar. Nach dem Einfüllen des Schlammes in Kammern, die mit Filtertüchern ausgekleidet sind, wird der Schlamm unter Druck gesetzt, durch Membrandruck, mechanischem oder hydraulischem Druck nachgepreßt und nach diskontinuierlichem oder kontinuierlichem Öffnen der Kammern der Schlamm entfernt. Insbesondere bei Abwasserschlämmen ist eine Steigerung der Ent wässerung durch Druckerhöhung nicht möglich, da die Filtertücher verstopfen. Durch den Filtrationsdruck werden feinste Schlamm teilchen in die Poren der Filtermittel gedrückt, so daß die Drainage der Flüssigkeit stark behindert wird. Ferner werden durch den hohen Druck die Kapillaren im Schlamm verengt, so daß insbesondere bei dickeren Kuchenstärken die Flüssigkeit nicht mehr aus dem Inneren entweichen kann. Um das Verstopfen der Filtermedien zu verhindern wurden bisher intensive Rückspül- und Waschverfahren angewandt. Ferner wurde versucht, durch hohe Dosierung von Fällungs- und Flockungsmitteln auch die Feinstteilchen zu größeren zusammenhängenden Flocken zu binden, um der Tuchver stopfung zu begegnen. Um die Drainage zu verbessern, wurden auch trockene Zuschlagsstoffe wie beispielsweise Kalk, Steinmehl, Kohlenstaub usw. in den breiigen Schlamm eingemischt oder bereits der vorentwässerte Schlamm wurde pelletisiert mit trockenem Staub umhüllt und anschließend zur Entwässerung in einem Preßraum dis kontinuierlich unter Druck gesetzt.

Bei allen bisher angewandten Verfahren zur Verbesserung des Entwässerungsgrades von schwierigen Schlämmen konnten jedoch nur teilweise befriedigende Resultate erzielt werden. Es ist die Restfeuchte im entwässerten Schlamm noch zu hoch, der Kostenaufwand ist zu groß oder die Durchsatzleistung des Apparates zu gering.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das eine weitestgehende mechanische Entwässerung auch schwierig zu entfeuchtender Schlämme ermöglicht. die Erfindungsaufgabe wird dadurch gelöst, daß vor den kontinuierlich oder diskontinuierlich ablaufenden üblichen Verfahrensschritten in Filtrations- oder Preßapparaten das Filtermedium mit einer dünnen Staubschicht bedeckt wird oder der in dünnen Schichten eingebrachte, zu entwässernde Schlamm mit Staub oder einem Hilfsmittel bedeckt wird und so nicht unmittelbar mit dem Filtermedium in Kontakt kommt.

Die in einer Membran-Filterpresse ablaufenden Verfahrens schritte sind:

- Schließen der Presse
- Schlamm einfüllen unter Druck
- Filtrationsräume durch Membrandruck verengen
- Ablauf des Filtrates
- Öffnen der Schlammräume
- Entfernen des Preßkuchens
- Waschen der Filtertücher

Diesen einzelnen Verfahrensschritten wird bei diesem Verfahren beispielsweise ein weiterer Arbeitsgang vor dem Schlammeinfüllen hinzugefügt durch das Einstauben der dem Schlamm zugewandten Filtertuchseiten.

Der inerte Staub auf den feuchten Filtertüchern verhindert, daß sich feinste Schlammteilchen in die Poren setzen und die Tücher verstopfen. Die Staubschicht ermöglicht eine gute Drainage und verhindert das Ankleben der dünnen Schlammschicht am Filtertuch. Durch das Entfernen des gepreßten Kuchens wird die aufgebrachte Staubschicht beispielsweise mit entfernt. Das Einstauben der Filtertücher kann durch Aufstreuen oder Einblasen von Staub, Asche, Kohlenstaub, Kalk oder derglei chen bei geöffneten oder geschlossenen Kammern vorgenommen werden. Während des Einstaubens kann zwecks besserer Verteilung auch Vakuum angelegt oder der Staub mit Preßluft eingebracht werden. Bei Preßfilterautomaten oder kontinuierlichen Sieb bandpressen können auch mit dem Schlamm verlorene Trennmedien wie Filterpapierbahnen o. ä. einlaufen, um den direkten Kontakt der Filterbänder mit dem Schlamm zu verhindern.

Auch bei normalen Vakuum-Trommel-Filtern oder bei Trommel- oder Scheibenfiltern mit Druck- und Vakuum-Betrieb läßt sich eine feine Staubschicht auf das Filtertuch aufbringen und durch Vakuum halten, nachdem der Trommelabschnitt wieder in die Sus pension eintaucht. Die kontinuierlich nacheinander ablaufenden Verfahrensabschnitte sind hierbei etwa:

- Einstauben des Filtertuches
- Eintauchen in Suspensionstrog
- Kuchen ansaugen
- Austauchen aus Suspension
- Trockensaugen
- Kuchenwäsche
- Pressen des Kuchens auf der Trommel oder zwischen Preßbändern
- Kuchenabnahme
- Tuch waschen
- Wiederholung

Gegenüber herkömmlichen Verfahren wie etwa Precoatfiltration ergibt sich eine vollkontinuierliche Arbeitsweise und eine Leistungssteigerung.

Ein Beispiel für die Anwendung des Verfahrens in einer Hoch druck-Siebbandpresse sei im folgenden beschrieben:

Der bereits vorentwässerte Klärschlamm wird in dünner Bahn förmiger Schicht der Preßzone kontinuierlich zugeführt. Durch kontinuierlich arbeitende Aufgabevorrichtungen wird der bahnförmige Schlammkuchen von beiden Seiten mit Trockenstaub eingehüllt und läuft dann zwischen die Filterbänder in die Preßzone ein. Anstelle des Einstaubens mit Asche, Holzmehl, Kohlenstaub, Steinmehl, Kalk, wärmebehandeltem staubförmigem Klärschlamm o. ä. können auch auf den Filterbandseiten Hilfs bahnen aus wasserdurchlässigem Papier, Vliesstoffen, kalan drierten Abfallstoffen oder o. a. Stoffen mit der zu ent wässernden Schlammbahn in die Preßzone einlaufen. Auch ein Aufbringen von Trennschichten aus obigen Stoffen auf die Filterbänder ist zur Schlammschicht-Einhüllung möglich. Entscheidend für eine weitestgehende Entwässerung ist neben hohen Preßdrücken, großen Preßzeiten eine drainagefähige Trennschicht, welche die schmierige dünne Schlammschicht von den Filtermedien trennt. Dabei ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die Hilfsbahnen zusammen mit den ausgepreßten Schlammschichten verworfen werden und beispielsweise mit auf die Deponie wandern, sie können auch abgetrennt und wieder verwendet werden. Zur besseren Dainage der zu entfernenden Flüssigkeit vom Schlamm innern an die Oberflächen der bahnförmigen Schlammschicht können auch faserförmige Flüssigkeitsableiter in den Schlamm eingemischt werden. Die den Filtermedien zugewandten Schlammoberflächen können auch mit einer Oberflächen-Struktur versehen sein, um die Flüssig keit besser ableiten zu können, oder um das Verhältnis der drainage fähigen Hüllenoberfläche zum eingeschlossenen Schlammvolumen zu vergrößern.

Durch geringe Schlammschichtstärken sind die Entwässerungs wege sehr kurz und die erforderlichen Preßzeiten lassen sich auf ein Minimum reduzieren. Entscheidend ist neben den Kapil larlängen im Schlamm das Verhältnis der wasserabführenden staubbedeckten Schlammoberfläche bezogen auf das eingeschlos sene Schlammvolumen. Je schwieriger sich ein Schlamm entwässern läßt, umso größer soll die auf das Volumen bezogene drainage fähige Oberfläche sein.

Ein Beispiel für eine neuartige Hochdruckpresse, die sich besonders vorteilhaft für die Anwendung des Verfahrens eignet, soll im folgenden erläutert werden.

Die kontinuierlich arbeitende Hochdruckfilterpresse besteht aus 2 exentrisch zueinander versetzt angeordneten Siebzylindern 1, 2, die einen keilspaltförmigen Preßraum 3 bilden. Der innere 1 und äußere 2 Siebzylinder drehen sich gleichsinnig etwa mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit. Der Preßraum 3 ist an den Stirnseiten von stehenden oder mitdrehenden Seitenwänden 4 begrenzt. Der sich in der Spaltweite veränderliche Raum zwischen den Siebzylindern 1 und 2 ist in mehrere Abschnitte mit verschiedenen Funktionen unter teilt. Im Bereich großer Spaltweite 5 werden auf die beiden Filter medien 6 und 7 durch eine Aufgabevorrichtung 8 und 8 a staubförmige Schutzschichten 9 und 9 a aufgebracht. Im davon abgetrennten folgenden Bereich wird der nach üblichen Methoden vorzugsweise vorentwässerte Schlamm 10 eingebracht, der durch beide sich aufeinander zu bewe genden Filtermedien 6 und 7 verdichtet und entwässert wird. Die Volumenverkleinerung pro Zeiteinheit ist für den Schlamm zu Beginn der Verdichtung gering. Dies entspricht einer Notwendigkeit, da der eingefüllte, sehr feuchte Schlamm noch keine gute Abdichtwirkung besitzt. Durch die Drehbewegung nimmt die Preßgeschwindigkeit im Preßraum 3 laufend zu und verringert sich wieder in der Hochdruck preßzone 11, in der volumenmäßig nur noch wenig Flüssigkeit ent fernt wird.

Nach dem Durchgang des Schlammes durch den engsten Spalt 12 öffnet sich der Preßraum wieder bei 13 und die unter Druck gesetzte zusammengewalzte Schlammbahn hebt beispielsweise auf einer Seite 14 vom Filtermedium ab. Es besteht die Mög lichkeit, das eingesetzte Drainagepulver 9 bzw. 9 a ganz oder teilweise z. B. durch eine oder zwei Abschabevorrichtungen mit seitlicher Austragsschnecke 15 vom Schlamm 10 wieder abzutrennen und zurückzugewinnen. Durch eine oder mehrere Abschabe- und Austragsvorrichtungen 16 wird der entwässerte Schlamm ausgetragen. Als Austragsvorrichtung können mecha nische oder pneumatische Fördereinrichtungen bekannter oder hierfür angepaßter Bauarten verwendet werden. Nachdem der Schlamm mit dem äußeren Drainagestaub ganz oder teilweise entfernt wurde, können die Filtermedien 6 und 7 durch Wasch einrichtungen 17 und 17 a von anhaftenden Feststoffen gereinigt werden, die beispielsweise durch eine Rinne 18 abfließen. Auf den feuchten Filtermedien 6 und 7 haften auch grobkörnige Drainagestoffe besonders gut und der Zyklus kann von neuem beginnen.

Die beschriebene neuartige Hochdruckpresse läßt sich auch als Mehrfachanordnung ausbilden. Damit lassen sich beispielsweise die enormen Lagerkräfte im Gestell kompensieren. Einzelne Verfahrensschritte, wie beispielsweise die Drainagestaub-Rück gewinnung mit Regenerierung läßt sich auch bei den anderen be schriebenen Entwässerungsapparaten vorteilhaft anwenden (Fig. 2).

Vorteile des neuen Verfahrens:

Das angegebene Entwässerungsverfahren läßt sich in kontinu ierlich wie diskontinuierlich arbeitenden Entwässerungsapparaten aller Größenordnungen anwenden. Mit dem Verfahren werden in sehr kurzen Entwässerungszeiten von wenigen Sekunden Trockenstoffge halte von über 50% ermöglicht, die bisher nicht erreicht wurden. Die sehr hohen Trockenstoffgehalte werden bei großen Schlamm durchsätzen bezogen auf den umbauten Raum, geringen Energie und Betriebskosten auf rein mechanischem Wege erreicht. Es werden nur geringe Mengen an Zusatzstoffen wie wertlose Stäube oder Aschen benötigt, die ohnehin deponiert werden müssen. Die zu deponierenden Schlammengen sind minimal, bei Rückgewinnung des Drainagematerials wird nur wenig Fremdmaterial eingebracht. Neben einer Einsparung an Flockmitteln oder sonstigen Hilfs stoffen läßt sich der Heizwert des Klärschlammes durch die Brennstoffgewinnung aus Klärschlamm ermöglichen. Durch die plattenförmigen trockenen dünnen Bruchstücke besitzt der so entwässerte Schlamm auf der Deponie eine sehr hohe Standfestig keit und Bodenstabilität, ein hervorragendes Entgasungsverhalten eine gute Wasserableitung sowie eine zufriedenstellende Umweltver träglichkeit. Das Verfahren läßt sich auch für vorentwässerten Schlamm sowie in Ergänzung zu bereits bestehenden Entwässerungs apparaten wie beispielsweise Zentrifugen, Filterpressen, Siebband pressen etc. anwenden, um die verschärften Deponieforderungen erfüllen zu können.

Claims

1. Verfahren und Vorrichtung zur weitgehenden mechanischen Entwässerung von Schlämmen durch Druck und oder Vakuum insbesondere von Klärschlämmen aus industriellen oder kommunalen Abwasserreinigungsanlagen, dadurch gekenn zeichnet, daß das Filtermedium von der zu entwässernden bahnförmig ausgebreiteten dünnen Schlammschicht durch eine dünne drainagefähige Staubschicht oder Hilfsmittel schicht getrennt wird, die unmittelbar vor dem Preß- oder Filtrationsvorgang und dem Aufbringen des Schlammes auf das Filtermedium und oder auf die Schlammschicht konti nuierlich oder diskontinuierlich aufgebracht wird, so daß ein Kontakt der Schlammschicht mit dem Filtermedium verhindert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Trennmedium Staub, Asche, Holzmehl, Kohlenstaub, Steinmehl, Kalk Grus, Faserstoffe, wärmebehandelter staubförmiger Klärschlamm eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Trennmedium ein bahnförmiges Gut wie Papier, Vlies stoff, Bahnen aus drainagefähigem Preßgut verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein ursprünglich flüssiges Trennmedium auf das Filter medium oder die Schlammschicht aufgesprüht wird, das eine drainagefähige Trennschicht nach dem Erstarren ergibt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen Filtermedium und Schlamm eingebrachte Hilfsmittel teilweise oder vollständig wieder zurückgewonnen wird und mehrfach eingesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Filtermedium zuerst Grobstaub und anschließend Feinstaub aufgesprüht bzw. aufgebracht wird und oder eine Korngrößenauswahl für den Staub vorgenommen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Staub auf das Filtermedium und oder auf die Schlamm schicht aufgestreut, aufgeblasen oder unter Druck einextrudiert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Preßraum-Doppel- oder Mehrfachschichten von dünnerem Schlamm mit dazwischenliegenden Staubdrainageschichten eingeführt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schlamm zusätzlich Drainagefasern oder Körper mit eingemischt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bahnförmige Schlammschicht mit einer Oberflächen struktur wie etwa Rillen etc. vor dem Einstauben versehen wird um eine mögl. große Oberfläche bezogen auf das Schlammvolumen zu erreichen.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einstauben der überschüssige Staub noch vor dem Entwässern abgetrennt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Entwässern der Schlammschicht eine Rückgewinnung des eingesetzten Drainagematerials durch Abtrennen der Rand schichten des Schlammes erfolgt.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein beispielsweise mit Kalk, Steinmehl oder Chemikalien vorbehandelter Schlamm mit verbesserten Drainageeigenschaften eingesetzt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der PH-Wert des Schlammes so eingestellt wird, daß eine gute Drainage innerhalb des Schlammkuchens zur Staubschicht hin möglich ist und oder die Schlammentwässerung bei erhöhter Temperatur erfolgt.

15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Einstaubvorganges an das Filtermedium ein Vakuum angelegt wird und oder ein Netzmittel und oder Dampf zur besseren Staubhaftung verwendet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es bei Apparaten wie Vakuum-Trommel- oder Scheibenfiltern, hyperbaren Filtergeräten, Filterpressen Membranfilterpressen, Plattenpreßfiltern etc., diskontinuierlichen und kontinuierlichen Filterapparaten wie beispielsweise Siebbandpressen, Bandfiltern, Kolbenpressen, Hochdruckpressen sowie Filterzentrifugen angewandt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwässerung in mehreren Druckstufen vorgenommen wird.

18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßraum-Verkleinerung anfangs klein ist, dann gesteigert wird und dann wieder verringert wird.

19. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm nach bisherigem Stand der Technik vergepreßt wird, dann mit Pulver beschichtet wird und anschließend einem Hochdruck-Preßvorgang unterworfen wird.

20. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es in einer Hochdruckpresse ähnlich wie in Abb. 1 beschrieben angewendet wird.

21. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltweite federnd und oder krafteinstellbar veränderlich ist.

22. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützunterlage für das Filtermedium aus elastischem federndem Material besteht und mit Drainagekanälen zur Flüssig keitsabfuhr versehen ist.

23. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwässerung in einer konzentrischen oder exzentrischen zylinderförmigen, kegelförmigen oder ebenen Filterflächenan ordnung oder in einem oder mehreren Walzspalten vorgenommen wird.

24. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Doppel- und Mehrfachanordnungen und oder Druckkraftab stützungen über zentrale oder dezentrale Lager erfolgen.