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Dokumentenidentifikation DE102006006165B3 20.09.2007
Titel Verfahren zur Behandlung von Schlämmen
Anmelder Holm, Nils, Dr., 32427 Minden, DE
Erfinder Holm, Nils, Dr., 32427 Minden, DE
Vertreter BOEHMERT & BOEHMERT, 24105 Kiel
DE-Anmeldedatum 10.02.2006
DE-Aktenzeichen 102006006165
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 20.09.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.09.2007
IPC-Hauptklasse C02F 11/04(2006.01)A, F, I, 20060210, B, H, DE
IPC-Nebenklasse C05F 7/00(2006.01)A, L, I, 20060210, B, H, DE   
Zusammenfassung Verfahren zur Behandlung von Schlämmen, bei dem das aus dem ausgefaulten Faulschlamm separierte Trübwasser abgeführt wird, sowie Aufkonzentrieren des abgeführten Trübwassers und Rückführen des Konzentratwassers in den ausgefaulten Schlamm.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Schlämmen, bei dem das sich oberhalb des ausgefaulten Faulschlamms absetzende Trübwasser abgeführt wird.

Bei kommunalen, industriellen und gewerblichen Abwasseneinigungsanlagen fallen im Rahmen der unterschiedlichen Behandlungsschritte unterschiedliche Mengen an unterschiedlichen Überschussschlämmen an. Hierzu gehören beispielsweise Primärschlämme aus Vorklärungen, Überschussschlämme aus Belebtschlammbiologien, Fäkalschlämme aus Fäkalschlammbehandlungseinrichtungen und Faulschlämme aus Faulbehältern. Als Endprodukte von weiteren Behandlungsschritten – wobei hier die Faulung die dominierende Rolle spielt – mit dem Ziel der Stabilisierung (i.e. weitgehende biologische Inaktivierung und Geruchsneutralisation) dieser Schlämme fallen unvermeidlich große, zu entsorgende bzw. weiter zu verwertende Schlammmengen an. Bei diesen weiteren Behandlungsschritten, insbesondere der Faulung, fallen große Mengen an hochbelasteten Trüb- und Filtratwässern an, die meistens in die Abwasserbehandlungsanlage zurückgeführt werden, neuerdings allerdings immer öfter erst nach einem Wertstoffrückgewinnungsschritt (z.B. Phosphor und oder Stickstoff) Die Schlammentsorgungs-/Verwertungsproblematik rückt weltweit immer stärker ins Zentrum des Interesses sowohl der Umweltpolitik als auch der Umwelttechnologie. Dies gilt für Deutschland sogar in verstärktem Maße, da hier die rahmenpolitischen Vorgaben zur Klärschlammentsorgung für die Zukunft den Pfad der landwirtschaftlichen Verwertung sehr stark einschränkt und der Entsorgungspfad Deponie gänzlich entfallen wird. Somit bleibt für zahllose Betreiber von Abwasserbehandlungsanlagen nur noch der Weg der thermischen Entsorgung, der im Vergleich zur landwirtschaftlichen Verwertung und der Entsorgung in einer Deponie meistens mit erheblichen Mehrkosten verbunden ist.

Daher sind in jüngster Zeit Verfahren mit dem Ziel, die anfallenden Überschussschlammmengen zu reduzieren, entwickelt worden. Bekannt sind bereits diverse Schlammaufschlussverfahren, wie z.B. der mechanische Aufschluss in so genannten Zellmühlen, der Aufschluss mittels Ultraschall, Druck-Entspannungsaufschlüsse sowie diverse thermische, chemische und enzymatische Verfahren.

Diese Verfahren werden meistens direkt vor der anaeroben Behandlung in Faulbehältern als vorbereitende Stufe eingesetzt, weil die Aufschlüsse den anaeroben Abbau begünstigen und beschleunigen und somit die zu entsorgenden Faulschlammmengen reduziert werden.

Der Nachteil dieser Verfahren besteht darin, dass auch die Mengen an zu behandelnden, mit Nährsalzen wie Stickstoff, Phosphor, Calcium, Magnesium, Kalium u.a., hochbelasteten Trüb- und Filtratabwässern ansteigen und damit auch die entsprechenden Behandlungskosten.

Daneben reduzieren auch unterschiedliche zweistufige Anaerobbehandlungsverfahren mesophil → thermophil oder thermophil → mesophil (z.B. EP 0 730 031 mit einer Aufkonzentrierung der Feststoffe aus der ersten Stufe) den Faulschlammanfall auch ohne separate Aufschlussstufe, da teilweise in beiden Stufen gänzlich unterschiedliche Biozönosen vorhanden sind, die quasi als Substrat der jeweils anderen Stufe dienen. Aber auch mit diesen Verfahren steigen die entsprechenden Trüb- und Filtratwassermengen.

Entsprechend groß dimensioniert lassen sich alle diese Verfahren auch bis zur völligen Elimination der Überschussschlämme einsetzen. Eine entsprechende Realisierung kommt jedoch nicht in Frage, weil sich dann viele Nährsalze im Abwasserstrom aufkonzentrieren würden. Dies wäre insbesondere für Phosphor schlicht nicht zulässig und hinsichtlich der anderen Nährsalze auf Grund der dann erfolgenden starken Aufsalzung der Abläufe aus den Abwasserbehandlungsanlagen ökologisch sehr bedenklich.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren bereit zu stellen, bei dem die Belastung der anfallenden Trüb- und Filtratwässer beispielweise mit Phosphor und Stickstoff und anderen Nährstoffen verringert und der Faulschlamm aber mit diesen Stoffen angereichert ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, Anspruch 2 gibt eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens an.

Erfindungsgemäß wird der Faulschlamm in einem oder mehreren parallel oder seriell betriebenen Faulreaktor(en) anaerob zersetzt und anschließend durch statische Eindickung eine Schlamm-Wasser-Trennung vorgenommen. Die wässrige Phase wird anschließend mittels einstufiger oder kombinierter Verfahren (beispielsweise Membran-, Eindampf-, Ionenaustauscherverfahren) aufkonzentriert, wobei das anfallende oder die anfallenden Konzentratwasser von unten durch den ausgefaulten Schlamm in diesen hineingewaschen werden. Dabei wird das „ursprüngliche" Trübwasser im Faulschlamm aus diesem verdrängt und auch der oben aufgeführten Konzentrierung unterzogen. Der ausgefaulte Schlamm damit gleichsam als Filter für das bei dem Ausfaulen sich aus diesem absetzende Trübwasser genutzt.

Für einen derart aufgewerteten Faulschlamm stehen zwei Verwertungswege zur Verfügung:

  • 1a) Im Rahmen einer landwirtschaftlichen Verwertung kann der „nur" statisch auf ca. 6–8 % TS eingedickte und mit Nährstoffen angereicherte Faulschlamm direkt verwertet werden. In diesem Fall ist nur eine vergleichsweise geringe Aufkonzentrierung erforderlich, die gewährleistet, dass das gesamte Trübwasser (inklusive des verdrängten Anteils) nur bis zu einer Menge aufkonzentriert wird, die kleiner/gleich der nach statischer Eindickung anfallenden Faulschlammmenge sein wird. Das beinhaltet in den meisten Fällen eine Aufkonzentrierung um den Faktor 1,5–4.

    Das nährstoffarme Permeat ist entweder Vorfluter-reif, kann also als Brauchwasser genutzt werden, in die Abwasserbehandlung zurück geführt werden oder im Rahmen einer Indirekteinleitung entsorgt werden.
  • 1b) Bei maschineller Entwässerung des mit Nährstoffen angereicherten Faulschlammes (üblicherweise auf 18–32 % TS) muss (falls das ganze Konzentrat im Faulschlamm verbleiben soll) eine stärkere Aufkonzentrierung erfolgen und zwar auf eine Konzentratmenge, die kleiner/gleich der nach maschineller Entwässerung anfallenden Faulschlammmenge sein wird. Das beinhaltet üblicherweise eine Aufkonzentrierung um den Faktor 4–15.

    Das Filtrat aus der maschinellen Entwässerung entspricht dann dem aufkonzentrierten Trübwasser das wieder in den Schlamm hineingewaschen wird. Für das nährstoffarme Permeat gilt das gleiche wie unter 1a.
  • 2) Bei einer thermischen Verwertung des Faulschlamms erfolgt praktisch immer eine Vorbehandlung wie unter 1b beschrieben. Die Vorteile hinsichtlich des Permeates sind die gleichen wie unter 1a beschrieben. Hinsichtlich der thermischen Verwertung ergibt sich aus der Anreicherung des Faulschlamms mit Stickstoff Vorteile für den Verbrennungsprozess auf Grund der katalytisch vorteilhaften Wirkung des Stickstoffes; bei einer Rückgewinnung der Nährstoffe aus der Asche ergeben sich Vorteile auf Grund der höheren Nährstoffgehalte (insbesondere Phosphor) dieser Schlämme.


Anspruch[de]
Verfahren zur Behandlung von Schlämmen, bei dem das aus dem ausgefaulten Faulschlamm separierte Trübwasser abgeführt wird,

gekennzeichnet durch

Aufkonzentrieren des abgeführten Trübwassers und

Rückführen des Konzentratwassers in den ausgefaulten Schlamm.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Aufkonzentrieren des von dem Konzentratwasser aus dem Faulschlamm verdrängten Trübwassers.






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