Klärschlammbehandlung und -beseitigung

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Sylvia Färber
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1 Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das Logo einsetzen Klärschlammbehandlung und -beseitigung Übung zur Bemessung von Anlagenkomponenten I Dr.-Ing. Katrin Bauerfeld WS 2016/17

2 Aufgabenstellung Eindickung 1. Primärschlammeindicker (Durchlaufeindicker) 2. Schneckeneindicker zur maschinellen Überschussschlammeindickung 3. Faulturm und Gasproduktion 4. Vorlagebehälter für die Schlammentwässerung 5. Dekanter zur maschinellen Schlammentwässerung WS 2016/17 Folie 2

3 Grunddaten der Bemessung Angeschlossene Einwohner: Aufenthaltszeit in der Vorklärung: Organischer Anteil am Primärschlamm 75 % Überschussschlammanfall: 0,6 kg TS/kg BSB 5 Trockensubstanzgehalt ÜS: 10 g/l Organischer Anteil am Überschussschlamm 60 % 1 h Einwohnerbezogene Frachten im Rohabwasser und nach der Vorklärung: Parameter Durchflusszeit t R in der Vorklärung [g/(e d)] Rohabwasser 0,5-1,0 h 1,5 2,0 h BSB CSB TS o N P 1,8 1,6 1,6 WS 2016/17 Folie 3

4 1. Dimensionierung des Durchlaufeindickers Trichterförmiges Rundbecken Räumer und Krählwerk Kontinuierlicher Betrieb Dickschlammentnahme in Trichterspitze Schwimmschlammbildung Bild: WS 2016/17 Folie 4

5 1. Dimensionierung des Durchlaufeindickers Bild: Durchlaufeindicker (DWA-M 381, Eindickung von Klärschlamm, Stand 2007) WS 2016/17 Folie 5

6 1. Dimensionierung des Durchlaufeindickers Druckzonen bei der Eindickung Schlammwasserzone h TW Schlammzone h S Kompressionszone Räumzone h R Sedimentationszone Einflussfaktoren auf die Eindickung: Aufenthaltszeit in der Schlammzone Druckverhältnisse in der Schlammzone (Dichte der Feststoffpartikel, Tiefe der Schlammzone) Einsatz von Zuschlagstoffen/Hilfsmitteln (Polymere, Kalk- /Eisenprodukte) Quelle: ATV: ATV-Handbuch Klärschlamm. 4. Aufl. Berlin: Ernst & Sohn, 1996 WS 2016/17 Folie 6

7 1. Dimensionierung des Durchlaufeindickers Bemessungsgang Ziel: erforderliche Oberfläche A erf Bemessungsgrößen: zugeführte Feststoffmasse M TS = Q TS Feststoffflächenbelastung B TS A erf = Q TS B TS Beachte: Flächenbeschickung muss kleiner sein als die Sinkgeschwindigkeit der Partikel! Übliche Werte für B TS : Überschussschlamm: kg TS/(m² d) Primärschlamm TS/(m² d) WS 2016/17 Folie 7

8 1. Dimensionierung des Durchlaufeindickers Bemessungsdaten und Betriebsparameter Einwohnerbezogene Frachten im Rohabwasser und nach der Vorklärung Parameter Durchflusszeit t R in der Vorklärung [g/(e d)] Rohabwasser 0,5-1,0 h 1,5 2,0 h BSB CSB TS o N P 1,8 1,6 1,6 Trockenrückstand im Schlammabzug der Vorklärung: TR = 4% Feststoffflächenbelastung: q TS = 50 kg TS/(m² d) Üblich: Überschussschlamm: kg TS/(m² d), Primärschlamm TS/(m² d) Aufenthaltszeit: t = 2 Tage Achtung: bei höherer Aufenthaltszeit stört Faulgasbildung die Sedimentation WS 2016/17 Folie 8

9 1. Dimensionierung des Durchlaufeindickers Ziel: Tiefe des Eindickers h TW 1 m h S h ges h R 0,3 m Berechnung der Schlammzone: h S BTS t = 0,75 TR end Feststoffmittelwert ansetzen, dieser entspricht etwa 75 % des Dickschlamm- Endfeststoffgehaltes (am Abzugspunkt in der Trichterspitze) WS 2016/17 Folie 9

10 2. Dimensionierung des Schneckeneindickers WS 2016/17 Folie 10

11 2. Dimensionierung des Schneckeneindickers WS 2016/17 Folie 11

12 2. Dimensionierung des Schneckeneindickers Betriebsparameter Laufzeit: 7 Stunden / Tag, 5 Tage / Woche Auslegungsdaten: Typ A B C Durchsatzleistung m³/h Eintragsfeststoffgehalt %TR 0,6-1 0,6-1 0,6-1 Austragsfeststoffgehalt Erfahrungswert %TR Garantiewert %TR > 6 > 6 > 6 Flockungsmittelverbrauch bei Ausgangsfeststoffgehalt von %TR 0,9 0,9 0,6 in g WS/kg TR inws/m³naßschlamm Spezifischer Stromverbrauch kwh/kgtr 0,040 0,028 0,042 WS 2016/17 Folie 12

13 3. Faulung und Gasproduktion Foto: Michael Meding, Factory X 22:37, 21 April 2006 (UTC) - Eigenes Werk, CC BY 2.0, ex.php?curid=724547, WS 2016/17 Folie 13

14 3. Faulung und Gasproduktion Q gas Q PS + Q ÜS 35 C 21 d Q FS ROHSCHLAMM AEROB ODER ANAEROB STABILISIERTER SCHLAMM 100% = 80g TS/E d GV GR 66,7%= 53,3g TS/E d 33,3%= 26,7g TS/E d 100% = 50g TS/E d GV GR aerob: CO2 { anaerob: Faulgas GAS SCHLAMMWASSER 45%= 22,5g TS/E d 55%= 27,5g TS/E d WS 2016/17 Folie 14 GV = Glühverlust (organische Substanz) GR = Glührückstand (mineralische Substanz)

15 3. Faulung und Gasproduktion Betriebsparameter Mesophile Faulung t TS = 21 d Abbaugrad und Gasproduktion Schlammart Abbaugrad otr [%] spez. Faulgasvolumen [Nl/ kgotr abgebaut ] spez. Faulgasvolumen [Nl/ kgotr zugeführt ] Rohschlamm ca Primärschlamm Überschussschlamm WS 2016/17 Folie 15

4. und 5. Vorlagebehälter und maschinelle Entwässerung Foto: http://www.verfahrenstechnik.

16 4. und 5. Vorlagebehälter und maschinelle Entwässerung Foto: WS 2016/17 Folie 16

17 4. und 5. Vorlagebehälter und maschinelle Entwässerung Vorlagebehälter WS 2016/17 Folie 17

18 4. und 5. Vorlagebehälter und maschinelle Entwässerung Betriebsparameter Vorlagebehälter: t A = 4 d Betriebsparameter Entwässerung: Laufzeit: Durchsatz: 6 Stunden / Tag, 5 Tage / Woche 40 m³/h pro Aggregat WS 2016/17 Folie 18

19 Fotos li - re: Analyse und Berechnung von Schlammfeststoffmassen Flüssiger Faulschlamm entwässerter Faulschlamm (Austrag Zentrifuge) WS 2016/17 Folie 19

20 Schlammkennwerte: TS und TR (Trockensubstanz, Trockenrückstand) TS und TR sind nicht 1:1 vergleichbar (bei TS verbleiben gelöste Salze in der Flüssigphase; beim TR in der Festphase) (AfS) (Bahrs S. 201) WS 2016/17 Folie 20

..) leer wiegen [g] Tiegel + Substanz wiegen [g] zwei Tage bei 105 C trocknen erneut

21 Schlammkennwerte: TR - Trockenrückstand Für dickflüssige Schlämme, Bodenproben, Feststoffe, Pflanzen u.a. Tiegel (Schale, sonstiger Behälter...) leer wiegen [g] Tiegel + Substanz wiegen [g] zwei Tage bei 105 C trocknen erneut wiegen TR = m (trocken)/m ( nass ) [g/kg] oder [%] Wassergehalt = 100-TR [%] WS 2016/17 Folie 21 (eigenes Foto)

22 Schlammkennwerte: ots und otr Bestimmung des organischen Trockensubstanzgehaltes (-rückstandes) Veraschung der TS-Probe bei 550 C, dabei werden organische Bestandteile oxidiert und letztendlich als CO 2 ausgetrieben Asche wird auch Glührückstand genannt [g] Organische Substanz entspricht dem Glühverlust (GV) = Verlust in % GV Gew.% TM GR TM WS 2016/17 Folie 22

23 Ergebnisse Datum Probe Tiegel leer Tiegel voll trocken geglüht m T m f m tr m g TR GV TR gemittelt GV gemittelt Faulschlamm entwässert 45,391 70,072 51,048 47,168 46,464 72,893 52,526 48,369 Faulschlamm flüssig 54,056 89,283 54,574 54,227 50,763 87,501 51,3 50,939 TR m m tr f m m T T 100 [%] GV m m tr tr m m g T 100 [%] WS 2016/17 Folie 23

24 Ergebnisse Datum Probe Tiegel leer Tiegel voll trocken geglüht m T m f m tr m g TR GV TR gemittelt GV gemittelt Faulschlamm entwässert 45,391 70,072 51,048 47,168 22,92 68,59 46,464 72,893 52,526 48,369 22,94 68,57 22,93 68,58 Faulschlamm flüssig 54,056 89,283 54,574 54,227 1,47 66,99 50,763 87,501 51,3 50,939 1,46 67,23 1,47 67,11 TR m m tr f m m T T 100 [%] GV m m tr tr m m g T 100 [%] WS 2016/17 Folie 24

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