DE1459466C

DE1459466C - Method and device for thickening sewage sludge

Info

Publication number: DE1459466C
Authority: DE
Inventors: Marcel Georges; Stasse Marice Rene; Viroflay Talon (Frankreich)
Original assignee: Equipements Techniques Industrieis, Meaulte (Frankreich)
Publication date: 1972-09-14

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eindicken von Klärschlamm, der in einer ersten Stufe in zwei Teile aufgeteilt wird, von denen der eine Teil im wesentlichen die nicht schwimmfähigen Stoffe und der andere Teil die schwimmfähigen Stoffe enthält. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens mit einer Trennvorrichtung zum Aufteilen des Klärschlammes in zwei Teile, von denen der eine im wesentlichen die nicht schwimmfähigen Stoffe und der andere die schwimmfähigen Stoffe enthält.The invention relates to a method for thickening sewage sludge, which in a first stage in two Parts is divided, of which one part is essentially the non-buoyant substances and the other part contains buoyant substances. The invention also relates to a device for Perform this process with a separator to split the sewage sludge into two Parts of which one is essentially the non-buoyant substances and the other the buoyant Contains substances.

Es ist zum Entwässern von Abwasserschlamm bekannt, vom Schlamm einen feststoffreichen Teil abzutrennen, den dabei entstehenden Ablauf mit den darin enthaltenen Schwimm- und Schwebstoffen dann in einem fortlaufenden Strom in mehreren Stufen zu entschlammen und diesen Schlamm zu entwässern (österreichische Patentschrift 207 335). Dieses Verfahren ist jedoch verhältnismäßig unwirtschaftlich, weil die Entwässerung verhältnismäßig viele Chemikalien erfordert, die kostspielig sind. Ein weiteres bekanntes Verfahren (USA.-Patentschrift 2 228 017) sieht vor, den in einer mechanisch-biologischen Kläranlage anfallenden Schlamm in einem Eindickbehälter vorzuentwässern, dabei die oberste, schwimmfähige Stoffe, ζ. B. Fette, enthaltende Schicht sowie das im Eindickbehälter frei werdende Wasser vom restilichen Schlamm zu trennen und das Wasser in die biologische s Stufe der Kläranlage zu führen. Der Rest des Schlammes, der einen Großteil sowohl der kolloidalen als auch der feinen schwimmfähigen Schlammstoffe enthält, wird unter Zusatz von Chemikalien mechanisch entwässert. Der Ablauf wird in die Kläranlage zurückgeführt. Auch dieses Verfahren ist wegen der erforderlichen Chemikalien aufwendig und kostspielig.It is known for dewatering sewage sludge to separate a solid part from the sludge, the resulting process with the floating and suspended matter contained therein desludge in a continuous stream in several stages and dewater this sludge (Austrian patent specification 207 335). However, this process is relatively uneconomical, because dewatering requires a relatively large number of chemicals, which are expensive. Another well-known one Process (US Pat. No. 2,228,017) provides for that in a mechanical-biological sewage treatment plant pre-dewater accumulating sludge in a thickening tank, the uppermost, buoyant Substances, ζ. B. fats, containing layer as well as the water released in the thickening tank from the restilichen Separating the sludge and directing the water to the biological stage of the sewage treatment plant. The rest of the mud which contains a large part of both colloidal and fine buoyant sludge, is mechanically dewatered with the addition of chemicals. The process is returned to the sewage treatment plant. This process is also complex and costly because of the chemicals required.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglichen, ohne Verwendung %'on Chemikalien den Klärschlamm in möglichst einfacher und wirtschaftlicher Weise schnell und gründlich zu entwässern.The object of the invention is to create a method and a device which make it possible to Without using% 'on chemicals the sewage sludge in the simplest and most economical way possible Way to drain quickly and thoroughly.

Zur Lösung der Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß der Klärschlamm in einer Verdünnungsstufe unter Zugabe einer Flüssigkeit aufgeteilt wird, der die nicht schwimmfähigen Stoffe enthaltende Teil in an sich bekannter Weise mechanisch aufbereitet und das dabei anfallende Abwasser zusammen mit dem die schwimmfähigen Stoffe enthaltenden Teil einer biologischen Behandlung unterworfen wird, und daß ein Teil des in der der biologischen Stufe nachgeschalteten NachklärsUife gewonnenen Belebtschlammes als Rücklaufschlamm in die biologische Stufe zurückgeführt und der übrige Teil als Überschußschlamm zur Verdünnungsstufe zurückgeleitet wird.To solve the problem, it is proposed in a method of the type mentioned that the Sewage sludge is divided in a dilution stage with the addition of a liquid that does not float Part containing substances mechanically processed in a known manner and the resulting Waste water together with the part of a biological treatment that contains the buoyant substances is subjected, and that part of the secondary clarification unit obtained in the downstream clarification stage Activated sludge is returned to the biological stage as return sludge and the rest Part is returned to the dilution stage as excess sludge.

Ein Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß der als Endprodukt anfallende, entwässerte Schlamm praktisch keine giftigen Chemikalien oder sonstigen Giftstoffe enthält.An advantage of this process is that the resulting end product, dewatered sludge contains practically no toxic chemicals or other toxins.

Die Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens besitzt eine Trennvorrichtung zum Aufteilen des Klärschlammes in zwei Teile, von denen der eine im wesentlichen die nicht schwimmfähigen Stoffe und der andere Teil die schwimmfähigen Stoffe enthält, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Trennvorrichtung aus einem nach unten konisch verjüngten Behälter besteht, der im oberen Bereich eine Überlaufrinne mit einem Ablauf für den die schwimmfähigen Stoffe enthaltenden Teil und im Bereich der Sohle einen Ablauf für die nicht schwimmfähigen Stoffe aufweist, und daß der Zulauf in den Behälter im Bereich eines nach oben verjüngten, im Längsschnitt kegelstumpfförmigen Einsatzes nach oben gerichtet mündet. Mit einer derartigen Vorrichtung ist es in besonders wirkungsvoller Weise möglich, den verdünnten Klärschlamm in die beiden gewünschten Teilströme aufzuteilen.The device for performing this method has a separating device for dividing the Sewage sludge in two parts, one of which is essentially the non-buoyant substances and the other part contains the buoyant substances, and is characterized in that the separating device consists of consists of a downwardly tapered container, which has an overflow channel with a Drain for the part containing the buoyant substances and in the area of the sole a drain for the has non-buoyant substances, and that the inlet into the container in the area of an upwardly tapered, in the longitudinal section frustoconical insert opens upward. With such a Device it is possible in a particularly effective way, the diluted sewage sludge in the two to divide the desired partial flows.

Die Vorteile der Erfindung zeigten sich bereits bei Laboruntersuchungen. Versuche in halbtechnischem Maßstab führte zu einer Bestätigung; die halbtechnischen Versuche zeigten, daß die für eine weitgehende Reinigung des Wassers aufzuwendenden Mittel beim Verfahren gemäß der Erfindung so weit verringert werden konnten, daß sie etwa ein Zwanzigstel der vorher benötigten Mittel nicht übersteigen.The advantages of the invention have already been shown in laboratory tests. Trials in semi-technical Scale led to confirmation; the semi-technical experiments showed that the for a far-reaching Purification of the water to be used in the method according to the invention so far could be reduced so that they do not exceed about a twentieth of the funds previously required.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigtIn the drawing is an embodiment of a system for performing the method according to Invention shown schematically, namely shows

F i g. 1 die schematische Darstellung der gesamten Anlage,F i g. 1 the schematic representation of the entire system,

F i g. 2 den schematischen Vertikalschnitt der Trennvorrichtung undF i g. 2 shows the schematic vertical section of the separating device and

F i g. 3 den Vertikalschnitt durch eine abgeänderte Trennvorrichlime.F i g. 3 shows the vertical section through a modified separating device.

Die nachstehende Tabelle enthält Vergleichswerte:The table below contains comparative values:

NachTo der Behandlungthe treatment Vor der BehandlungBefore treatment Durch VakuumfilterThrough vacuum filter Nach dem erfindungsgemäßen
VerfahrenAccording to the invention
proceedings 90%90% 75%75% 70%70% 25 m³ 25 m ³ 10 m³ 10 m ³ 10 m³
mit Ausbreitung des Schlammes10 m ³
with the spread of the mud flüssigfluid breiigpulpy fest mit einer der Plastizität des
Lehms entsprechender Plastizitätfirmly with one of the plasticity of the
Clay's corresponding plasticity 3000 mg
je Liter Wasser3000 mg
per liter of water 400 mg
je Liter Wasser400 mg
per liter of water 50 bis 80 mg je Liter Wasser50 to 80 mg per liter of water

Wassergehalt des Schlammes Water content of the sludge

Schlammvolumen Sludge volume

Aussehen Look

Biochemischer Sauerstoffbedarf in
5 Tagen (BSB₅) Biochemical oxygen demand in
5 days (BSB ₅ )

Der zu behandelnde wasserhaltige Klärschlamm wird durch eine Leitung 7 über ein Sieb 1 der aus einem Vorbehälter 2 und einer Trennvorrichtung 3 bestehenden Verdünnungsstufe der Anlage zugeführt. In den Vorbehälter 2 läuft außer dem gesiebten Klärschlamm durch eine Leitung 8 Verdünnungswasser zu, das dem Schlamm eine für die späteren Vorgänge geeignete Fließfähigkeit verleiht. Das verdünnte Gut wird durch eine Leitung 10 in die Trennvorrichtung 3 geleitet. Diese Trennvorrichtung ist schematisch in F i g. 2 dargestellt. The water-containing sewage sludge to be treated is through a line 7 via a sieve 1 of a Pre-container 2 and a separating device 3 supplied to the existing dilution stage of the system. In the Reservoir 2 runs in addition to the sieved sewage sludge through a line 8 dilution water, which the Gives sludge a flowability that is suitable for later processes. The diluted material is replaced by a Line 10 is passed into the separating device 3. This separation device is shown schematically in FIG. 2 shown.

Die Trennvorrichtung 3 teilt den verdünnten Klärschlamm in zwei wasserhaltige, fließfähige Teile, von denen der eine die schwimmfähigen Bestandteile mitführt und in eine ringförmige Überlaufrinne 21 überläuft, von wo er durch eine Leitung 11 und eine Leitung 15 in ein für biologische Behandlung bestimmtes Becken 5 gelangt, während der andere Teil des Schlammes nicht schwimmfähigen Bestandteil mitführt, die sich am Boden der Trennvorrichtung 3 absetzen. Von dort gelangt dieser Teil des Schlammes durch eine Leitung 12 in eine Entwässerungsvorrichtung 4. Diese arbeitet kontinuierlich und ohne Verstopfungsgefahr. Sie kann beispielsweise aus einer Zentrifuge bestehen. Aus dieser Entwässerungsvorrichtung tritt durch eine Leitung 14 ein nicht schwimmfähiger wasserhaltiger Brei und durch eine Leitung 13 Schlammwasser aus, welches über die Leitung 15 in das Becken 5 für die biologische Behandlung gelangt.The separator 3 divides the diluted sewage sludge into two water-containing, flowable parts of which one carries the buoyant components and overflows into an annular overflow channel 21, from where it through a line 11 and a line 15 in a designated for biological treatment Basin 5 arrives, while the other part of the sludge carries with it non-buoyant component that settle on the bottom of the separator 3. From there this part of the sludge passes through a Line 12 into a drainage device 4. This works continuously and without the risk of clogging. It can for example consist of a centrifuge. From this drainage device occurs through a Line 14 a non-buoyant water-containing slurry and through a line 13 sludge water, which arrives via the line 15 in the basin 5 for the biological treatment.

Der durch die Leitung 11 zugeführte schwimmfähige Bestandteile enthaltende wasserhaltige und fließfähige Klärschlamm und das durch die Leitung 13 zugeführte Schlammwasser mischen sich in der Leitung 15 und gelangen gleichzeitig in das Becken 5. Hier erfolgt eine biologische Ausflockung der in dem ankommenden Wasser-Schwimmstoff-Gemisch enthaltenden Kolloide mit Hilfe von Mikroorganismen. Der ausgefällte Schlamm setzt sich in einem Behälter 6 ab, der mit dem Becken 5 durch eine Leitung 16 verbunden ist, während das vom Schlamm befreite, gereinigte Wasser in eine Rinne 22 überfließt und durch eine Leitung 17 abgeführt wird.The water-containing and flowable constituents containing the buoyant constituents supplied through the line 11 Sewage sludge and the sludge water supplied through line 13 mix in line 15 and arrive at the same time in the basin 5. Here, a biological flocculation takes place in the incoming Colloids containing a mixture of water and floating matter with the help of microorganisms. The precipitated one Sludge settles in a container 6 which is connected to the basin 5 by a line 16 while the purified water freed from the sludge overflows into a channel 22 and discharged through a line 17 will.

Die sich im Behälter 6 absetzenden Stoffe sammeln sich an seinem trichterförmigen Boden und werden von dort durch eine Schlammabzugsleitung 18 abgeführt. Der durch die Schlammabzugsleitung 18 austretende Schlamm wird auf zwei Leitungen 19 und 20 aufgeteilt. Durch die Leitung 20 wird der größere Teil des Schlammes in das Becken 5 zurückgeführt, wodurch Becken 5 und Behälter 6 sich in einem geschlossenen Kreislauf befinden, der eine kontinuierliche und genau eingestellte biochemische Flockungswirkung erzeugt. Der kleinere Teil des Schlammes wird durchThe substances that settle in the container 6 collect at its funnel-shaped bottom and become from there discharged through a sludge discharge line 18. The one emerging through the sludge discharge line 18 Sludge is divided into two lines 19 and 20. The greater part is through the line 20 of the sludge returned to the basin 5, whereby basin 5 and container 6 are in a closed Circulation that has a continuous and precisely adjusted biochemical flocculation effect generated. The smaller part of the mud gets through

so die Leitung 19 in den Vorbehälter 2 geleitet, so daß er dank seiner im Absetzbecken 5 erworbenen koagulierenden Eigenschaften die Trennung in der Trennvorrichtung 3 begünstigt. Die Leitung 19 schließt den zweiten Kreislauf des erfindungsgemäßen Eindick-Verfahrens. Das Verhältnis zwischen den Teilströmen richtet sich nach dem jeweiligen praktischen Fall.so the line 19 passed into the reservoir 2 so that he thanks to its coagulating properties acquired in the sedimentation basin 5, the separation in the separation device 3 favors. The line 19 closes the second cycle of the thickening process according to the invention. The relationship between the partial flows depends on the respective practical case.

Die in F i g. 2 und 3 im einzelnen dargestellte Trennvorrichtung 3 besteht aus einem nach unten konisch verjüngten Behälter 23, der im oberen Bereich eine ringförmige Überlaufrinne 21 aufweist, die durch die Leitung 11 entleert wird. Innerhalb des Behälters 23 ist im oberen Bereich desselben ein Einsatz 24 angeordnet, dessen erweitertes Ende nach unten gerichtet ist und einen Ringraum 25 zwischen sich und der Innenwand des Behälters 23 frei läßt, während sein engeres oberes Ende nach außen offen ist. Der die schwimmfähigen und die nicht schwimmfähigen Bestandteile enthaltende Klärschlamm wird durch die Leitung 10 einer nach oben gerichteten Einspritzdüse 26 zugeführt, welche etwa in Höhe des erweiterten Endes des Einsatzes 24 in den Behälter 23 mündet. Diese Einspritzdüse erzeugt eine Wirbelbewegung innerhalb des Einsatzes 24, so daß der eingespritzte Klärschlamm durch den Ringraum 25 strömen muß.The in F i g. 2 and 3 shown in detail separating device 3 consists of a downwardly conical tapered container 23, which has an annular overflow channel 21 in the upper region through the Line 11 is emptied. Inside the container 23, an insert 24 is arranged in the upper area thereof, whose enlarged end is directed downwards and an annular space 25 between itself and the Leaves the inner wall of the container 23 free, while its narrower upper end is open to the outside. The who buoyant sewage sludge containing the non-buoyant components is through the Line 10 is fed to an upwardly directed injection nozzle 26, which is approximately at the level of the expanded The end of the insert 24 opens into the container 23. This injector creates a swirling motion inside the insert 24 so that the injected sewage sludge flows through the annulus 25 got to.

Die Abmessungen des Behälters 23 und die Neigung der Wände des Einsatzes 24 und des Behälters 23 werden entsprechend dem Verdünnungsgrad und der Durchfiußmenge des eingespritzten Schlammes gewählt, damit sich die nicht schwimmfähigen Bestandteile von selbst am Boden des Behälters 23 sammeln, während sich im Ringraum 25 ein stabiles Schlammfilterbett 27 aus den feinsten Teilchen der nicht schwimmfähigen Bestandteile bildet. Wegen der Feinheit der Teilchen bleibt das Schlammfilterbett für die schwimmfähigen Bestandteile durchlässig; diese erreichen nach Durchgang durch das Schlammfilterbett 87 die ringförmige Überlaufrinne 21.The dimensions of the container 23 and the inclination of the walls of the insert 24 and the container 23 are selected according to the degree of dilution and the flow rate of the injected sludge, so that the non-buoyant components collect by themselves at the bottom of the container 23, while in the annular space 25 there is a stable mud filter bed 27 made of the finest particles of the not forms buoyant components. Because of the fineness of the particles, the sludge filter bed remains for the buoyant components permeable; these reach after passing through the sludge filter bed 87 the annular overflow channel 21.

Ein Beispiel für die Bemessung der Trennvorrichtung 9 sieht vor, daß die in Kubikmetern ausgedrückte, stündlich ankommende Menge Q von verdünntem Klärschlamm mit kolloidalen und nichtkolloidalen Bestandteilen etwa gleich groß wie die in Quadratmetern ausgedrückte Nutzfläche S der Trennvorrichtung 3 ist und daß das stündlich durch den Boden der Trennvorrichtung 9 zur Entwässerungsvorrichtung 4 abgeführte Volumen des die nicht schwimmfähigen Stoffe enthaltenden Klärschlammanteils ein Drittel derAn example of the dimensioning of the separating device 9 provides that the hourly incoming amount Q of diluted sewage sludge with colloidal and non-colloidal components, expressed in cubic meters, is approximately the same size as the usable area S of the separating device 3, expressed in square meters, and that it passes through the ground every hour the separating device 9 to the dewatering device 4 removed volume of the sewage sludge portion containing the non-buoyant substances a third of the

stündlich zufließenden Menge O haben muß. Die Nutzfläche S¹ der Trennvorrichtung 3 ist dabei gleich der Flüssigkeitsoberfläche in der Trennvorrichtung abzüglich der Oberfläche der ringförmigen Überlaufrinne 21 und der innerhalb des konischen Einsatzes 24 befindlichen Oberfläche.hourly inflowing quantity of O must have. The usable area S ^{1 of} the separating device 3 is equal to the surface of the liquid in the separating device minus the surface of the annular overflow channel 21 and the surface located inside the conical insert 24.

Man gelangt so zu einer Oberflächenbelastung, ausgedrückt in m³/m² · h, die dem abgeführten Schlammvolumen umgekehrt proportional ist und in der Größenordnung von ²/₃ liegt. Bei geeigneter Wahl der Oberfläche 5 kann man dabei alle Teilchen, deren Durchmesser größer oder gleich 0,05 m ist, zurückhalten. One thus arrives at a surface load, expressed in m ³ / m ² · h, which is inversely proportional to the discharged sludge volume and is in the order of ^_2/3 system. With a suitable choice of the surface 5, all particles whose diameter is greater than or equal to 0.05 m can be retained.

Die Querschnittsfläche E des Ringraumes 25 muß so gewählt werden, daß sich in ihrem Bereich ein waagerechter Schleier aus nichtkolloidalen Teilchen bildet, deren Durchmesser sich selbsttätig so einstellt, daß der Schleier als Schlammfilterbett wirkt, das für die kolloidalen Teilchen durchlässig ist.The cross-sectional area E of the annular space 25 must be chosen so that a horizontal veil of non-colloidal particles is formed in its area, the diameter of which is automatically adjusted so that the veil acts as a sludge filter bed which is permeable to the colloidal particles.

Durch Versuche wurde gefunden, daß der Durchmesser der nichtkolloidalen Teilchen des Schlammfilterbettes höchstens etwa 0,10 bis 0,15 mm betragen darf. Diese Größe definiert die Oberflächenbelastung in m³/m² · h der Querschnittsfläche E des RingraumesIt has been found through experiments that the diameter of the non-colloidal particles of the sludge filter bed must not exceed about 0.10 to 0.15 mm. This variable defines the surface load in m ³ / m ² · h of the cross-sectional area E of the annular space

25. Unter Berücksichtigungeineraufsteigenden Flüssigkeitsmenge in der Größenordnung von 2 Qß führt diese Oberflächenbelastung zu einer in Quadratmetern ausgedrückten Querschnittsfläche £ für den Ringraum 25, welche dem Zahlenwert nach etwa 2 Q/9 (in Kubikmetern ausgedrückt) beträgt. 25. Taking into account an ascending amount of liquid in the order of magnitude of 2 Ω, this surface load leads to a cross-sectional area ε for the annulus 25, expressed in square meters, which is numerically about 2 Ω / 9 (expressed in cubic meters).

Die Nutzfläche/) der unteren Öffnung des kegelstumpfförmigen Einsatzes 24 muß so bemessen werden, daß in ihr eine Oberflächenbelastung entsteht, beiThe useful area /) the lower opening of the frustoconical Insert 24 must be dimensioned so that a surface load arises in it

ίο welcher die nicht schwimmfähigen Stoffe, die erheblich größer als die Grenzgröße der zur Bildung des Schlammfilterbettes benutzbaren Teilchen sind, bequem zum Boden der Trennvorrichtung 3 mitgenommen werden. Nach den Versuchsergebnissen kann die mittlere Größe dieser Teilchen auf einen Durchmesser von 0,25 mm geschätzt werden.ίο which the non-buoyant substances that significantly larger than the limit size of the particles usable to form the mud filter bed are convenient be taken to the bottom of the separating device 3. According to the test results, the the mean size of these particles can be estimated to be 0.25 mm in diameter.

Diese mittlere Teilchengröße bestimmt die Oberflächenbelastung in der Nutzfläche D. Aus dieser Oberflächenbelastung und dem Volumen des die nichtschwimmfähigen Bestandteile enthaltenden Klärschlammanteils von ¹Z₃ Q errechnet sich der Zahlenwert der Nutzfläche D in m², der größenordnungsmäßig dem in m³/h ausgedrückten Zahlenwert von Q entspricht.This mean particle size determines the surface load in the usable area D. From this surface load and the volume of the sewage sludge content of ¹ Z ₃ Q containing the non-buoyant components, the numerical value of the usable area D is calculated in m ² , which is of the order of magnitude of the numerical value expressed ^{in m 3 / h} Q corresponds to.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Process for thickening sewage sludge, which is divided into two parts in a first stage of which one part is essentially the non-buoyant substances and the other part contains the buoyant substances, characterized in that the sewage sludge is divided in a dilution stage with the addition of a liquid that does not float Part containing substances mechanically processed in a known manner and the resulting Wastewater together with the part of a biological one containing the buoyant substances Treatment is subjected, and that part of the in the downstream of the biological stage The activated sludge obtained in the secondary clarification stage is returned to the biological stage as return sludge and the remaining part is returned to the dilution stage as excess sludge.

2. Apparatus for performing the method according to claim 1 with a separating device for Dividing the sewage sludge into two parts, one of which is essentially the non-floating ^ capable substances and the other part contains the buoyant substances, characterized in that that the separating device (3) consists of a downwardly tapered container (23) which is in the upper area an overflow channel (21) with a drain (11) for the buoyant substances containing part and in the area of the sole has a drain (12; 28) for the buoyant substances, and that the inlet (10) into the container (23) in the region of an upwardly tapering, in longitudinal section frustoconical insert (24) opens upward.