DK170635B1 - Fremgangsmåde til destruktion af spildevandsslam samt anlæg til udøvelse af fremgangsmåden - Google Patents

Description

i DK 170635 B1

TEKNIKKENS STANDPUNKT

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til destruktion af spildevandsslam indeholdende højst 40% tørstof og omfattende en 5 tørreproces, hvor der sker udlægning af slammet på et transportbånd, der fremføres med kontrolleret fart, hvor slammets form ved udlægningen betinger et forholdstal beregnet som den frie overflade på slammet divideret med rum-fanget af slammet på mindst 4 cm , fortrinsvis mellem 5 og 10 13 cm ved udpresning gennem mindst en dyseåbning, og hvor slammet under transporten på båndet tørres af luftarter, der har en temperatur på mindst 110°C, fortrinsvis mere end 130°C.

15 Endvidere angår opfindelsen et anlæg til udøvelse af fremgangsmåden og omfattende et tørreapparat for spildevandsslam, og hvori findes et transportbånd, der kan fremføres med kontrolleret fart, og en indretning til udlægning på transportbåndet af slammet i en form med et defineret for-20 hold mellem overfladeareal og rumfang, hvor forholdstallet, der fremkommer ved at dividere overfladen med rumfanget i tilstanden umiddelbart ved udlægningen, er større end 4 -1 -1 -1 cm , fortrinsvis mellem 5 cm og 13 cm , og hvor der i tørreapparatet findes en eller flere afgangsåbninger for 25 luftarter og indrettede til at bestryge slammet med en strøm af luftarter, idet der findes et ledningssystem for transport af luftarter indeholdende røggas fra en forbrændingsovn, der kan forbrænde slam tørret i tørreapparatet, til tørreapparatet og derefter helt eller delvist til det 30 fri.

Spildevandsslam har en pastaagtig og klæbrig konsistens og er derfor vanskeligt at fremføre og håndtere. Slammet klæber til alle overflader og er vanskeligt at fjerne. Endvi-35 dere har slammet under tørring en tendens til at bage sammen til en fast, sammenhængende masse, hvor de inderste de- 2 DK 170635 B1 le af massen kun tørrer med stor vanskelighed.

Fra DE offentliggørelsesskrift 35 18 323 kendes en sådan fremgangsmåde og et sådant anlæg, hvor slammet overføres 5 til et særligt presseapparat, der udpresser pølseformede i stykker med en diameter omkring 5 mm og en længde omkring 40 mm gennem presseapparatets perforerede bund. Slamstykkerne falder ned på transportbåndet, der fører bunker af slamstykker gennem tørreovnen. Ulempen ved den kendte tek-10 nik er, at de pølseformede stykker kan falde ned ovenpå hverandre, hvorved stykkerne kommer til at hænge sammen i klumper ved udlægningen på båndet. Dette forstærkes af, at udlægningen på båndet foregår udenfor tørreapparatet, hvorefter slamstykkerne når at blive helt indbyrdes sammenhæn-15 gende og hænger fast i båndet inden slammet når ind i tørreområdet. Tørringen foregår her i ét trin.

Endvidere er det fra anden side kendt at anvende et slamtørringsanlæg med en serie faste dyser på række, som forsy-20 nes med slam fra en fælles manifold, og som udlægger slamstrenge på et transportbånd i et tørreanlæg. Ved denne kendte teknik er der et mindre forholdstal mellem overfladeareal og volumen af slammet, end det, der er opfindelsens forudsætning, så der ikke opnås en tilstrækkelig effektiv 25 tørring af slamstrengene. Endvidere er der ved denne konstruktion risiko for, at nogle af dyserne blokeres af faste partikler eller bestanddele i slammet, hvorfor mængden af udbragt slam nedsættes. Denne risiko øges naturligvis, hvis dysediameteren nedsættes for at øge forholdstallet.

30

FORKLARING AF OPFINDELSEN

Det særlige ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er, at at 35 slammet på eller nær ved stedet, hvor udlægningen sker, gennemstrømmes af røggasholdige luftarter, at udlægning af 4-' DK 170635 B1 3 slammet på båndet sker gennem mindst en dyse med en cirkulær dyseåbning med diameter i området 0,3 til 1,0 cm, fortrinsvis i området 0,5 til 0,8 cm, og at dysen under udlægningen bevæges på tværs af båndets fremføringsretning, at 5 fremgangsmåden omfatter mindst to procestrin udover det første trin indeholdende tørreprocessen a), hvor der i et andet trin b) sker forbrænding af slammet i en forbrændingsovn, og hvor i et tredje trin c) asken fra ovnen føres bort til deponering eller viderebehandling, idet røggas fra 10 forbrændingen i ovnen føres til det første trin til brug ved tørring og uddrivning af gasser af slammet og derefter helt eller delvist føres til det fri.

På grund af forholdet mellem overfladeareal og rumfang af 15 slammet, når det kommer ud på transportbåndet samtidig med, at overfladen med det samme udsættes for de hede luftarter, vil det yderste lag lige under overfladen i slammet blive tørret meget hurtigt til en fast og porøs skal, hvilket forhindrer påklæbning på transportbåndet og sammenklæbning 20 af slamdelene ved den videre tørring, og samtidig er forsat adgang for luftarterne til de indre dele af slamstrengen mulig. Derved opnås, dels at slammet let kan videretransporteres i form af piller eller strenge, og dels at tørreapparat kan opbygges på en mere simpel måde end de kendte 25 anlæg til tørring af slam.

Anlægget ifølge opfindelsen har som særlige træk, at indretningen til udlægning af slammet består af mindst en dyse med en cirkulær dyseåbning, hvis diameter ligger i området 30 0,3 til 1,0 cm, fortrinsvis mellem 0,5 og 0,8 cm, hvor dysen er anbragt for enden af en bevægelig arm og således, at dysen kan bevæges på tværs af båndets transportretning, og at en afgangsåbning for luftarter er placeret nær det sted, hvor udlægningen kan ske således, at luftarterne først gen-35 nemstrømmer transportbåndet på eller nær udlægningsstedet.

DK 170635 B1 4

Ved således at bruge en eller flere bevægelige enkeltdyser, kan en relativ stor mængde slam udbringes på transportbåndet uden at udlægningen forstyrres af urenheder, idet trykket ved anvendelse af passende pumpetype blot vil stige ved 5 hver dyse indtil urenheden presses igennem. Endvidere kan ? en forholdsvis stor mængde slam udlægges på båndet ved den tværgående bevægelse af dysen, hvilket betyder forholdsvis små dimensioner på anlægget som helhed.

10 Ved destruktion af spildevandsslam med tørstofindhold mindre end 25% foretrækkes at benytte en fremgangsmåde som omhandlet i krav 2, hvor tørringen af slammet sker i en totrinsproces, hvor slammet udsættes for de hedeste luftarter først. Helt ned til et tørstofindhold i spildevandsslammet 15 ned til 20% kan destruktionen af slammet holdes energineutral.

Udføres anlægget som omhandlet i krav 10, er det muligt på energineutral måde at destruere slam indeholdende mindre 20 end 25% tørstof.

TEGNINGEN

25 Et udførelseseksempel for fremgangsmåden og anlægget ifølge opfindelsen skal herefter beskrives under henvisning til tegningens eneste figur, der i diagramform viser anlæggets opbygning.

30

BESKRIVELSE AF UDFØRELSESEKSEMPLET

I den foretrukne udførelsesform omfatter anlægget et afsnit I, hvor tørring og forbrænding af slammet sker, afsnit II 35 hvor der sker behandling af røggas og gasser uddrevet fra slammet, og afsnit III, hvor behandling af asken fra for- DK 170635 B1 5 brændingen sker. Anlæggets afsnit II og III er ikke nødvendige for funktionen af afsnit I, men giver en fuldstændig behandling af restprodukterne ved fremgangsmåden.

5 I. Anlægget omfatter en silo 1 for afvandet spildevandsslam, der med en monopumpe 3 og gennem et filter 5 kan tilføre slammet til en indretning 7 til fordeling af slammet et øverste transportbånd 8 i tørreapparatet 9. Fordelingsindretningen 7 består af en dyse med cirkulær dyseåbning 10 med diameter i området 5-8 mm, omend større eller mindre dyseåbning kan anvendes. Dysen er anbragt for enden af et bevægelig rør, hvis bevægelse kan styres af en kurveskive. Rørets bevægelsesområde en delcirkelbue med fast centrum, og kurveskivens funktion er at sikre en ligelig fordeling 15 af en slamstreng fra dysen i hele båndets bredde.

Tørreapparatet 9 er opdelt af en vandret skillevæg, der lufttæt separerer det øverste bånd 8 fra et nederste transportbånd 11 bortset fra en åbning 13 ved den ene ende af 20 båndene 8 og 11. Åbningen 13 fungerer primært som faldskakt for delvis tørret slam fra det øverste bånd 8 til det nederste 11, og sekundært til udligning af til- og fraførte luftmængder i rummene omkring øverste og nederste bånd 8 henholdsvis 11.

25

Begge bånd 8,11 fremdrives kontinuert eller intermitterende i afhængighed af en styring, der er afpasset efter den ønskede opholdstid for slammet i tørreapparatet 9.

30 Fra den anden ende af det nederste bånd 11 kan det tørrede slam via en transportsnegl 15 føres til en beholder 17 for slammet. Fra beholderen 17 kan slammet med en stokersnegl 18 indføres i en i sig selv kendt forbrændingsovn 19 med vandrerist. Asken fra forbrændingen kan opsamles til depo-35 nering eller til viderebehandling i afsnit III.

DK 170635 B1 6

Afsnit I omfatter også en almindelig kendt røggasvasker 23 samt en luft/vand varmeveksler 25. I vaskeren 23 behandles røggasholdig luft udtaget fra den øverste del af tørreappa-ratet 9, og det derved opvarmede vand anvendes i veksleren 5 25 til opvarmning af luftarter før disse indføres i tørre- apparatet 9 ved det nederste bånd 11. Den behandlede luft ledes videre til det fri gennem en afgangsstuts 33.

Forbrændingsluft til ovnen 19 indsuges ved en tilgang 21 i 10 apparatet 9 ved det nederste bånd 11, og der kan således ske en opblanding med den forvarmede tørreluft fra veksleren 25. Med en ventilator 27 tages en delstrøm af tørreluften til båndet 11 fra til forbrændingsluft til ovnen 19. Da tørreluften for en stor del består af gasser, der har pas-15 seret ovnen, vil mængden af forbrændingsluft kunne varieres uden at det specifikke luftoverskudstal ændres mærkbart.

Derved kan forbrændingens adiabatiske temperatur sænkes således, at mængden af kvælstofoxider formindskes i røggasserne .

20

Forbrændingsluften, der således efter forbrænding også fungerer som tørreluft, indføres i systemet gennem en åbning 21 i tørreapparatet 9 i rummet omkring det nederste bånd.

25 De hede røggasser fra ovnen 19 føres som vist med en ventilator 29 til det øverste bånd 8, hvor tilførslen af luftarterne sker umiddelbart under fordelingsindretningen 7 den materialebærende, opadvendende del af båndet 8. En delstrøm af luftarterne ledes videre gennem et posefilter 31 før 30 gasserne viderebehandles i afsnit II og i vaskeren 23. En « anden delstrøm ledes tilbage til ovnen 19 for opblanding med og afkøling af røggasserne derfra.

Ventilatoren 29 samt en ventilator 30 sikrer, at der opnås 35 tilstrækkelig høj lufthastighed ved tørringsprocessen på båndene 8 og 11, fortrinsvis 3-4 m/s.

DK 170635 B1 7 Tørreapparatet 9 kan modulopbygges således, at flere bånd 8,11 kan stilles ved siden af hverandre, hvorved kapaciteten kan flerdobles.

5

Desuden kan bånd 8 udføres som to eller flere bånd anbragt i lag ovenover hverandre, som derved kan fungere parallelt og aflevere materialet på bånd 11. Dette bånd 11 kan have en meget større lagtykkelse end båndene 8, da det fortørre-10 de slam efter passage af sidstnævnte bånd 8 ikke er klæbende og er relativt porøst, hvilket tillader en langsommere, evt. intermitterende fremføring af båndet 11 med følgende større slamkapacitet pr. arealenhed af båndet.

15 Generelt er det nederste bånd 11 tillige med kredsløbet med veksleren 25 og vaskeren 23 med tilhørende ledningsforbindelser ikke nødvendige, når slammet har et tørstofindhold større end 25 %. Typisk har afvandet kommunalt spildevandsslam et tørstofindhold omkring 20 %.

20 II. I et første vasketårn 51 ledes de ammoniak-holdige røggasser fra tørringsprocessen i afsnit I i modstrøm mod en fordråbet eller forstøvet strøm af koncentreret salpetersyre. Derved opnås reaktionen 25 nh3 + hno3 -> nh4no3

Reaktionsproduktet ammoniumnitrat kan udnyttes til kunstgødning i landbruget.

30

Derefter ledes røggasserne videre til et andet vasketårn 53, hvor de ledes i modstrøm til fordråbet eller forstøvet strøm af fortyndet salpetersyre, samtidig med at der her tilføres luft eller ren ilt, og vand. Derved foregår reak-35 tionen DK 170635 B1 8 4N02 + 02 +2H20 -> 4HN03

Den derved producerede salpetersyre ledes til brug i vaske- < tårnet 51, og den overskydende del ledes til et fældnings-5 kar 55, hvor der sker en neutralisering efter ligningen %

Ca(0H)2 + 2HN03 -> Ca(N03)2 + 2H20

Calciumnitratet kan også udnyttes som gødning i landbruget.

10

Ved afsnit II undgås også udledning af ammoniak og nitrogenoxider til atmosfæren.

III. Asken fra ovnen 19 føres til en kværn 61, der findeler 15 asken før den føres til et første kar 63 med svovlsyre, hvor pH er mindre end 2. Under omrøring sker der en disso-ciering af metalsaltene i asken, primært af jernfosfat. Da fosforsyre ikke optræder dissocieret ved pH-værdier under 2, dannes HgPO^. Efter et stykke tid stoppes omrøring og de 20 ikke dissocierede stoffer tillades at bundfælde. Fra et overløb eller et sted i afstand fra bunden af karret 63 udledes fortrinsvis fosforsyre sammen med en del svovlsyre til et andet kar 65.

25 I karret 65 tilføres Ca(0H)2, dog således, at pH ikke overstiger 5,5. Derved kan fosfat fjernes ved bundfældning ud fra følgende formel:

Ca(0H)2 + 2H3P04 -> Ca(H2P04)2 + 2H20 30

Det derved udfældede kalciumhydrogenfosfat eller superfosfat kan udtages fra bunden af karret og bruges som kunstgødning. Svovlsyren i væsken reagerer også med calciumhy- * droxid til dannelse af kalciumsulfat eller gips, der også 35 er egnet som gødningsbestanddel.

DK 170635 B1 9 Væskedelen fra karret 65 kan føres gennem et filter over i et tredje kar 67, hvor tungmetaller som Zn, Pb, Cd, Hg m.m. kan udfældes ved en i sig selv kendt metode. Metoden beror på, at udfældning af metallerne sker ved ganske bestemte 5 pH-værdier: Zn ved Ph=6,0, Cd ved pH=6,7, Hg ved pH=7,3. pH styres ved tilførsel af calciumhydroxid efter formlen:

Cd++ + 20H“ -> Cd(0H)2 10 Fældning af jern undlades, da det med resterende væske kan føres tilbage til et kommunalt rensningsanlæg og der deltage i en ny fosforfældning. De fældede tungmetalhydroxider kan føres til depot.

15

Claims (11)

1. Fremgangsmåde til destruktion af spildevandsslam inde- ? holdende højst 40% tørstof og omfattende en tørreproces, 5 hvor der sker udlægning af slammet på et transportbånd (8), ? der fremføres med kontrolleret fart, hvor slammets form ved udlægningen betinger et forholdstal beregnet som den frie overflade på slammet divideret med rumfanget af slammet på _1 _i mindst 4 cm , fortrinsvis mellem 5 og 13 cm ved udpres-10 ning gennem mindst en dyseåbning, og hvor slammet under transporten på båndet tørres af luftarter, der har en temperatur på mindst 110°C, fortrinsvis mere end 130°C, kendetegnet ved, at slammet på eller nær ved stedet, hvor udlægningen sker, gennemstrømmes af de røggasholdige luftar-15 ter, at udlægning af slammet på båndet (8) sker gennem mindst en dyse med en cirkulær dyseåbning med diameter i området 0,3 til 1,0 cm, fortrinsvis i området 0,5 til 0,8 cm, og at dysen under udlægningen bevæges på tværs af båndets fremføringsretning, at fremgangsmåden omfatter mindst 20 to procestrin udover det første trin a) indeholdende tørreprocessen, hvor der i et andet trin b) sker forbrænding af slammet i en forbrændingsovn (19), og hvor i et tredje trin c) asken fra ovnen (19) føres bort til deponering eller vi-derebehandling, idet røggas fra forbrændingen i ovnen (19) 25 føres til det første trin til brug ved tørring og uddrivning af gasser af slammet og derefter helt eller delvist føres til det fri.

2. Fremgangsmåde ifølge kravene 1, kendetegnet ved, at det 30 første trin er opdelt i to delprocesser al) og a2), hvor slammet i delproces al) udlægges på et første transportbånd (8) og her gennemstrømmes af de luftarter, der har den højeste temperatur, og hvor slammet derefter i delproces a2) fra det første transportbånd (8) overføres, f.eks. falder, 35 til et andet transportbånd (11), hvor slammet gennemstrømmes af luftarter med lavere temperatur end ved delproces DK 170635 B1 11 al).

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at luftarterne tilføres i delproces al) gennem det første, luftgen- 5 nemtrængelige transportbånds del, der bærer det udlagte f slam, i den ende, der er nærmest stedet for udlægning af slammet, hvorefter luftarterne udsuges under transportbåndets nævnte del i afstand derfra i båndets fremføringsretning . 10

4. Fremgangsmåde ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet ved , at varmen i røggasserne fra ovnen (19) via en røgvasker (23) og et varmevekslerkredsløb (25) anvendes til opvarmning af luftarterne i delproces a2). 15

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at en strøm af friskluft svarende til behovet i ovnen (19) tilføres i delproces a2), således at friskluft her opvarmes ved sammenblanding med recirkuleret tørreluft og derefter i et 20 kredsløb for luftarterne føres til ovnens forbrændingsluftindtag .

6. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-5, kendetegnet ved, at der foregår viderebehandling af asken ifølge trin c) 25 ved, at asken finmales og tilføres kar til opløsning og bundfældning af tungmetalforbindelser i asken.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendetegnet ved, at asken tilføres et første kar (63) indeholdende svovlsyre med pH 30 mindre end 2 for opløsning af jernfosfat og dannelse af fosforsyre, og hvor ikke-opløselige forbindelser tillades at bundfælde sig, hvorefter fosforsyre og svovlsyre fra det første kar føres til et andet kar (65), hvor pH er mindre end 5,5, og hvor der tilføres calciumhydroxid til bundfæld-35 ning af primært calciumfosfat, hvorefter væsken i det andet kar tilføres et tredje kar (67), hvor udfældning af tungme- DK 170635 B1 12 taller bortset fra jern sker ved en i sig selv kendt metode ved øgning af pH til specifikke niveauer og dannelse af me- ét talhydroxider under tilførsel af calciumhydroxid.

8. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-7, kendetegnet ved, * at en delstrøm af luftarterne, som har passeret trin a) føres til et vaskeapparat (51), hvor luftarterne ledes mod en strøm af fordråbet eller forstøvet, koncentreret salpetersyre, hvorefter luftarterne i et andet vaskeapparat (53) 10 ledes mod en strøm af forstøvet eller fordråbet, fortyndet salpetersyre under tilførsel af ilt, i ren tilstand eller som luft, og vand, idet salpetersyre dannet i det andet vaskeapparat ledes til et kar (55) indeholdende calciumhydroxid for udfældning af calciumnitrat, og at luftarterne 15 til sidst ledes til en røggasvasker (23) før udledning til det fri.

9. Anlæg til brug ved udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1 og omfattende et tørreapparat (9) for spildevands-20 slam, og hvori findes et transportbånd (8,11), der kan fremføres med kontrolleret fart, og en indretning (7) til udlægning på transportbåndet (8) af slammet i en form med et defineret forhold mellem overfladeareal og rumfang, hvor forholdstallet, der fremkommer ved at dividere overfladen 25 med rumfanget i tilstanden umiddelbart ved udlægningen, er -1 -1 -1 større end 4 cm , fortrinsvis mellem 5 cm og 13 cm , og hvor der i tørreapparatet (9) findes en eller flere afgangsåbninger for luftarter og indrettede til at bestryge slammet med en strøm af luftarter, idet der findes et led-30 ningssystem for transport af luftarter indeholdende røggas fra en forbrændingsovn (19), der kan forbrænde slam tørret i tørreapparatet (9), til tørreapparatet og derefter helt i eller delvist til det fri, kendetegnet ved, at indretningen (7) til udlægning af slammet består af mindst en dyse med 35 en cirkulær dyseåbning, hvis diameter ligger i området 0,3 til 1,0 cm, fortrinsvis mellem 0,5 og 0,8 cm, hvor dysen er DK 170635 B1 13 anbragt for enden af en bevægelig arm og således, at dysen kan bevæges på tværs af båndets transportretning, og at en afgangsåbning for luftarter er placeret nær det sted, hvor udlægningen kan ske således, at luftarterne først gennem- 5 strømmer transportbåndet (8) på eller nær udlægningsstedet.

10. Anlæg ifølge krav 9, kendetegnet ved, at tørreapparatet omfatter to luftgennemtrængelige transportbånd (8,11), et første anbragt over et andet og forskudt således, at mate- 10 riale på det øverste bånd (8) ved den ene ende af båndet kan falde ned på det underste bånd (11), og at afgangsåbninger for luftarter er anbragt under begge bånds materialebærende dele, idet afgangsåbningen ved et øverste bånd er tilsluttet ledningssystemet, og at afgangsåbningen ved 15 det nederste bånd (11) med en ledningsforbindelse tilsluttet en tilgangsåbning for luftarterne ved det øverste bånd (8), og at der findes en skillevæg mellem båndene (8,11), der adskiller luften omkring båndene (8,11) bortset fra området ved nævnte ende af det øverste bånd (8). 20

11. Anlæg ifølge krav 10, kendetegnet ved, at der i tørreapparatet (9) over skillevæggen i stedet for ét transportbånd (8) findes to eller flere parallelt fungerende, over hverandre anbragte transportbånd med hver sin indretning 25 til udlægning af slammet på båndene, der er anbragt således i forhold til hverandre, at materiale, der fremføres, frit kan falde ned på båndet (11) under skillevæggen.