DE3836906A1 - Verfahren zum behandeln von klaerschlamm - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Behandeln von Klärschlamm, der bei der Reinigung von Abwasser anfällt, das in einer Kläranlage über eine Vorreinigung einem Vorklärbecken, von dort aus einem Belebungsbecken und anschließend einem Nachklärbecken zugeführt wird, mit welchem im Nachklärbecken anfallender Überschußschlamm einer Behandlung zum Aufschließen von in ihm enthaltenen Mikroorganismen unterzogen wird.

Allein in der Bundesrepublik Deutschland gibt es ca. 5000 kommunale Kläranlagen in Ausbaugrößen von 500 bis 5 000 000 Einwohnergleichwerten. Auf diesen Anlagen fallen jährlich ca. 50 Mio m³ Klärschlamm mit 2,5 Mio t Trockensubstanz an. Die Masse der Trockensubstanz besteht etwa zu gleichen Teilen aus Primär- und Überschußschlamm. "Primärschlamm" ist der im Vorklärbecken anfallende Schlamm. "Überschußschlamm" entsteht durch Zunahme der Biomasse im Belebungsbecken bei der biologischen Abwasserreinigung. Im Nachklärbecken wird der Belebtschlamm vom gereinigten Abwasser getrennt. Ein Teil des Belebtschlamms wird als Rücklaufschlamm dem Belebungsbecken wieder zugeführt, während der andere Teil als Überschußschlamm einer Behandlung unterzogen werden muß. In bisheriger Technik werden diese Schlämme etwa zu 59% durch Deponie, zu 29% durch landwirtschaftliche Verwertung und zu 3% durch Kompostierung zusammen mit Hausmüll beseitigt. Diese Verfahren sind in Zukunft kaum noch anwendbar, da in den voluminösen Schlämmen meist Schadstoffe enthalten sind, die aus Gründen des Umweltschutzes ihre Ablagerung auf Deponien oder ihre landwirtschaftliche Nutzung verbieten.

Die Schlämme werden bisher erst etwa zu 9% durch Verbrennung beseitigt. Das Verbrennen der Schlämme wird insbesondere wegen der Schadstoffe und zur Volumenreduktion in Zukunft große Bedeutung erhalten. Für eine einfachere Entsorgung, insbesondere durch Verbrennen, müssen die Schlämme so weit wie möglich entwässert werden, damit sie möglichst selbstgängig, d. h. ohne Zusatzbrennstoffe, verbrannt werden können. Während der Primärschlamm relativ einfach zu entwässern ist, ergeben sich beim Überschußschlamm und bei dem aus Primärschlamm und Überschußschlamm bestehenden Mischschlamm erhebliche Probleme, weil der Überschußschlamm aus wasserreichen Flocken besteht, in denen sich in eine schleimige Masse eingebettete Mikroorganismen befinden. Die Mikroorganismen enthalten wässriges Zellplasma, das von einer festen Haut umgeben ist.

Es sind Verfahren entwickelt worden, mit denen die in den Schlämmen enthaltenen Mikroorganismen so weit wie möglich aufgeschlossen werden sollen, um deren flüssigen Inhalt freizusetzen und eine bessere Entwässerung der Schlämme zu erreichen. Ein solches bekanntes, eingangs beschriebenes Verfahren besteht beispielsweise darin, daß der flüssige Schlamm durch zwei Düsen in Freistrahlen mit über 100 m/s beschleunigt wird, die aufeinander prallen. Der Aufwand für dieses Verfahren ist erheblich, da zur Erzeugung der hohen Geschwindigkeiten große Energien aufgewendet werden müssen. Außerdem ist das Ergebnis unbefriedigend, da auf diese Weise nur ein Teil der Mikroorganismen aufgeschlossen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und mit wenig Energieaufwand arbeitendes Verfahren anzugeben, mit dem Mikroorganismen enthaltender Schlamm wirksamer als bisher entwässert werden kann.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

• - daß der Überschußschlamm aus dem Nachklärbecken entnommen und durch eine Rührkugelmühle geleitet wird,
• - daß der aus der Rührkugelmühle austretende Überschußschlamm eine vorgebbare Zeitdauer in einem Behälter gehalten wird und
• - daß der Überschußschlamm anschließend aus dem Behälter entnommen und entwässert wird.

In der Rührkugelmühle werden alle dieselbe durchlaufenden Mikroorganismen zerstört. Die in den Zellen enthaltene Flüssigkeit wird dadurch freigesetzt, so daß der Schlamm in der anschließenden Behandlungsstufe weitgehender als bisher entwässert werden kann. Es ergeben sich nach dem Entwässern Schlämme mit einer Trockensubstanz von über 30%.

Diese Schlämme können mit weniger Zusatzenergie verbrannt werden.

Vor dem Entwässern wird der aus der Rührkugelmühle austretende Überschußschlamm aber zunächst für beispielsweise 10 Stunden in einen Behälter eingebracht. In diesem Behälter wird der Schlamm, gegebenenfalls unter Zufuhr von Sauerstoff, enzymatisch stabilisiert, ohne daß dazu - wie bei bisher bekannten Verfahren - Enzyme von außen zugeführt werden müssen. Durch den Aufschluß der Biomasse tritt nicht nur Flüssigkeit aus, sondern auch die in den Zellen enthaltenen Enzyme werden frei. Nach der enzymatischen Stabilisierung wird in überraschender Weise eine wesentliche wirksamere Entwässerung des Schlamms erzielt, die Geruchsbelästigung nimmt ab, die Zahl pathogener Keime nimmt ab und für die landwirtschaftliche Nutzung des Schlamms ergeben sich günstigere Voraussetzungen.

Nach dem Entwässern kann der Schlamm - Überschußschlamm oder Mischschlamm -, wie bereits erwähnt, mit geringem Energieeinsatz verbrannt werden. Das beim Entwässern des Schlamms anfallende Filtrat oder Zentrifugat kann einer biologischen Reinigungsstufe aufgegeben werden und gelangt damit in den Vorfluter.

Die bei diesem Verfahren eingesetzte, an sich bekannte Rührkugelmühle besteht aus einem Behälter, der mit einer Vielzahl von kleinen Kugeln gefüllt ist, deren Durchmesser in der Größenordnung von 2 mm liegt. In dem Behälter ist außerdem ein Rührer mit gegeneinander versetzten Armen angeordnet. Beim Betrieb der Rührkugelmühle werden die Kugeln in eine intensive Relativbewegung versetzt. Die Mikroorganismen des Schlamms werden zwischen den Kugeln vollständig zerstört.

Das Verfahren nach der Erfindung wird an Hand der Zeichnungen als Ausführungsbeispiel erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Anlage zur Abwasserreinigung.

Fig. 2 ebenfalls in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Behandlung von Überschußschlamm.

Die schematische Darstellung in Fig. 1 gibt in Form eines Blockschaltbildes den generellen Aufbau einer Kläranlage wieder. Das Abwasser wird der Kläranlage über einen Kanal oder ein Druckrohr 1 zugeführt. Es gelangt zunächst zu einem Rechen 2, um grobe Stoffe abzutrennen. Anschließend gelangt das Abwasser mit verringerter Fließgeschwindigkeit in einen Sandfang 3, in dem sich die mineralischen Inhaltstoffe absetzen. Danach wird das Abwasser in ein Vorklärbecken 4 geführt, in welchem sich bei weiter verminderter Fließgeschwindigkeit Primärschlamm absetzt. Das Abwasser enthält jetzt nur noch etwa 2/3 seiner Gesamtverschmutzung in gelöster und kolloidaler Form.

Das so mechanisch vorgereinigte Abwasser gelangt anschließend in ein Belebungsbecken 5, in welches entsprechend dem eingezeichneten Pfeil 6 Luft eingetragen wird. Diese enthält den für Mikroorganismen bzw. Bakterien wichtigen Sauerstoff. Die im Abwasser enthaltenen gelösten und kolloidalen organischen Schmutzstoffe werden durch die Mikroorganismen biologisch abgebaut. Das so gereinigte Abwasser wird in ein Nachklärbecken 7 geführt, in welchem sich Belebtschlamm absetzt. Ein großer Teil dieses Schlamms geht als Rücklaufschlamm in das Belebungsbecken 5 zurück, während der andere Teil als Überschußschlamm einer nachfolgenden Behandlung zugeführt wird. Das gereinigte Abwasser kann entsprechend dem Pfeil 8 dem Vorfluter aufgegeben werden.

Der Überschußschlamm aus dem Nachklärbecken 7 besteht größtenteils aus Wasser und zu einem kleinen Teil aus Biomasse, die sich unter Sauerstoffzufuhr im Belebungsbecken 5 stark vermehrt hat und in Form von Flocken vorliegt. Zum Aufschluß der Mikroorganismen der Biomasse wird der Überschußschlamm in eine Rührkugelmühle 9 eingebracht, von welcher aus er in einen Behälter 10 gelangt. Die Mikroorganismen werden in der Rührkugelmühle 9 vollständig zerstört, so daß ihr flüssiger Inhalt und insbesondere die darin enthaltenen Enzyme freigesetzt werden. Der so behandelte Überschußschlamm wird eine vorgebbare Zeitdauer von beispielsweise zehn Stunden im Behälter 10 belassen. Die Enzyme sorgen während dieser Zeit für eine Stabilisierung des Schlamms, durch welche sein Wasserbindungsvermögen und seine Geruchsentwicklung stark herabgesetzt werden. Dieser Vorgang kann durch die Zufuhr von Luft in den Behälter 10 noch intensiviert werden. Der Schlamm wird anschließend in der Einrichtung 11 entwässert. Die dabei anfallende Flüssigkeit kann in Richtung des Pfeiles 12 abgeleitet werden. Der entwässerte Schlamm wird, wie durch den Pfeil 13 angedeutet, einer Verbrennungsanlage zugeführt oder landwirtschaftlich genutzt.

Neben dem aus der Rührkugelmühle 9 austretenden Überschußschlamm kann dem Behälter 10 entsprechend dem Pfeil 14 Primärschlamm aus dem Vorklärbecken 3 aufgegeben werden. Auf den dann im Behälter 10 enthaltenen Mischschlamm wirken die Enzyme ebenso ein wie weiter oben nur für den Überschußschlamm geschildert. Es ergeben sich die gleichen Vorteile. Auch hier wirkt die Zufuhr von Luft intensivierend. Der in der Einrichtung 11 entwässerte Mischschlamm kann ohne wesentliche Energiezufuhr verbrannt werden. Sofern die Beschaffenheit des stabilisierten Schlamms den Anforderungen der Klärschlammverordnung entspricht, kann er auch landwirtschaftlich genutzt werden.

Der aus dem Behälter 10 entnommene stabilisierte Überschußschlamm kann auch ohne Bildung von Mischschlamm in der Einrichtung 11 gemeinsam mit Primärschlamm entwässert und verbrannt werden.

Claims (5)

1. Verfahren zum Behandeln von Klärschlamm, der bei der Reinigung von Abwasser anfällt, das in einer Kläranlage über eine Vorreinigung einem Vorklärbecken, von dort aus einem Belebungsbecken und anschließend einem Nachklärbecken zugeführt wird, mit welchem im Nachklärbecken anfallender Überschußschlamm einer Behandlung zum Aufschließen von in ihm enthaltenen Mikroorganismen unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Überschußschlamm aus dem Nachklärbecken (7) entnommen und durch eine Rührkugelmühle (9) geleitet wird,
• - daß der aus der Rührkugelmühle (9) austretende Überschußschlamm eine vorgebbare Zeitdauer in einem Behälter (10) gehalten wird und
• - daß der Überschußschlamm anschließend aus dem Behälter (10) entnommen und entwässert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Behälter (10) gehaltene Überschußschlamm belüftet wird, bevor er entwässert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der aus dem Behälter (10) entnommene Überschußschlamm zusammen mit aus dem Vorklärbecken (3) entnommenem Primärschlamm entwässert wird und
• - daß das entwässerte Produkt verbrannt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß dem aus der Rührkugelmühle (9) austretenden Überschußschlamm vor dem Entwässern aus dem Vorklärbecken (3) entnommener Primärschlamm hinzugegeben wird, der gemeinsam mit dem Überschußschlamm eine vorgebbare Zeitdauer in dem Behälter (10) belassen wird und
• - daß der daraus entstandene Mischschlamm aus dem Behälter (10) entnommen und entwässert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Überschußschlamm und Primärschlamm in dem Behälter (10) belüftet werden.