DE19527784A1

DE19527784A1 - Vorrichtung zum Eindicken und Fördern von Abwässerschlämmen

Info

Publication number: DE19527784A1
Application number: DE1995127784
Authority: DE
Inventors: Michal Prof Dohanyos; Jana Dr Zabranska; Josef Dipl Ing Kutil; Robert Dipl Ing Vit
Original assignee: Individual
Current assignee: VIT, ROBERT, DIPL.-ING., 95615 MARKTREDWITZ, DE DO
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 1997-01-30
Anticipated expiration: 2015-07-29
Also published as: DE19527784C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Eindicken von Abwasserschlämmen gemäß Patentanspruch 1, eine Vorrichtung zum Fördern von schlammhaltigem Abwasser gemäß Anspruch 7 sowie eine Kläranlage gemäß Anspruch 47.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen dienen dazu, die Schlammproduktionsmasse in Kläranlagen zu vermindern, die Entwässerung zu verbessern und die Biogasfermentation bei einer anaeroben Methanfermentation des Schlammes, der Abfallbiomasse sowie bei der anaeroben Reinigung von Abfallwasser zu beschleunigen.

Bei der biologischen Abfallreinigung entstehen relativ große Schlammengen, wobei der Umgang mit ihnen und deren wirtschaftliche Nutzung oft zu Problemen führt. Bei der ae roben biologischen Reinigung des Abwassers entstehen wenig stens zwei Schlammarten: Primärschlamm - jener Schlamm, der bei der primären Ablagerung des zugeleiteten Abwassers ent steht und einer raschen Zersetzung unterliegt - und als zweiter Schlammtyp der belebte Überschußschlamm, welcher nach der biologischen Reinigungsstufe des Abwassers an fällt. Dabei handelt es sich vorwiegend um ein Gemisch von Mikroorganismen, die bei der Abwasserreinigung entstehen und deren Anzahl von der Menge der beseitigten Verunreini gungen sowie den Verfahrensgegebenheiten bei der Reinigung abhängig ist. Beide Schlammarten werden in den meisten Kläranlagen, vor allem in den großen, durch eine anaerobe Methanfermentation verarbeitet.

Die anaerobe Methanfermentation organischer Stoffe ist ein Prozeß, bei dem eine Mischkultur von Mikroorganismen unter anaeroben Bedingungen stufenweise eine biologisch abbaufä hige organische Masse zersetzt. Die Endprodukte dieser Zer setzung sind Methan, Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff (Sulfan), Stickstoff, Wasserstoff, die entstandene Biomasse und ein stabilisierter organischer Stoff (ein weiter nicht mehr zersetzbarer Restbestand).

Zu den wichtigsten Faktoren, die den Ablauf der anaeroben Zersetzung beeinflussen, gehören die Zusammensetzung des Substrates (von ihm abhängig die spezifische Produktion so wie die Zusammensetzung des Biogases), die Anwesenheit von Nährstoffen, der pH-Wert, die Pufferkapazität sowie die Temperatur. Die Wirtschaftlichkeit dieses Prozesses ist von der Trockensubstanzkonzentration (Feststoffkonzentration) des zu bearbeitenden Materials abhängig. Aus diesem Grund ist das eingehende Material oft einem Verdickungsprozeß un terworfen, wobei dies entweder maschinell (Zentrifugen, Pressen u.ä.) oder mit der Hilfe von Schwerkraft geschieht.

Für einen günstigen Verlauf der anaeroben Zersetzung ist die Anwesenheit einer Reihe von anorganischen Nährstoffen von Bedeutung. Wichtig ist auch die Anwesenheit einer Reihe von Wachstumsfaktoren (Vermehrungsfaktoren) sowie von Vita minen und Enzymen. Für die anaerobe Zersetzung sind vor al lem hydrolytische Enzyme von Bedeutung, welche eine Viel zahl von Stoffen, wie z. B. auch feste und hochmolekulare organische Stoffe, abbauen können. Einige dieser Stoffe können die Mikroorganismen selbst synthetisieren, andere müssen von außen zugesetzt werden.

Eine Labormöglichkeit, die Biogasentwicklung bei der anaer oben Methanfermentation von Schlamm, Abwasser sowie sonsti gen organischen Stoffen zu stimulieren, beschreibt die CZ-PS 242 979. Das in diesem Patent offenbarte Verfahren be steht darin, daß dem zur Fermentation bestimmten Material, bzw. direkt in den anaeroben Reaktor, als Stimulierungsmit tel eine getrennt von der Labor-Abwasseraufbereitungsanlage mechanisch oder physikalisch behandelte Mikroorganismen haltige Biomassensuspension von zwischen 0,1 bis zu 10 Gew.-%, vorzugsweise 5 Gew.-%, bezogen auf die organischen Trockensubstanz des zu bearbeitenden Materials, zugefügt wird.

Bei der lytischen Behandlung (mechanische und physikalische Zerstörung von Zellen) der Biomassensuspension gemäß dem Stand der Technik wird teilweise der Inhalt der Zellen die ser Mikroorganismen freigesetzt.

Der Inhalt von Mikroorganismenzellen oder Zellen anderer Organismen, der in Folge der Zerstörung von Zellwänden und/oder Zellmembranen in die Lösung frei wird (auch Zelly sat genannt), wirkt sich förderlich bzw. stimulierend auf den Prozeß der biologischen Zersetzung der organischen Stoffe aus. Die Lyse der Zellen verläuft einerseits auf na türliche Weise (Autolyse) bei abgestorbenen Zellen, ande rerseits mit Hilfe von hydrolytischen Enzymen, welche durch Fermentationsbakterien in die Lösung freigesetzt werden, und ferner durch die künstliche Zerlegung von Mikroorganis men bzw. Organismen mit Hilfe von physikalisch-chemischen oder mechanischen Methoden.

Das Zellysat stimuliert einerseits die Funktion und das Wachstum von Mikroorganismen, andererseits enthält es selbst eine Reihe von Enzymen, die direkt zum Abbau organi scher Stoffe erforderlich sind. Das Lysat stimuliert die Tätigkeit einiger Bakterien, die Wasserstoff und Kohlendi oxid, Essigsäure, Propionsäure, usw. umsetzen und/oder freisetzen können. Außerdem verstärkt es die Zersetzung or ganischer Masse und erhöht die Biogasproduktion bei anaero ben Methanisierungsprozessen, was eine Verringerung der Ge samtmenge des produzierten Schlammes sowie die Erhöhung der Biogasproduktion zur Folge hat. Das Zellysat kann ebenfalls die Produktion von überschüssigem belebtem Schlamm bei der Anwendung im Belebungsbecken bedeutend beeinflussen.

Die Aufbereitung von Zellysaten im Labormaßstab gemäß dem Stand der Technik ist sowohl bezogen auf die dafür benö tigte Anlage als auch die dafür notwendige Energiemenge aufwendig. Dies trifft für sämtliche bisher bekannte Metho den der Zellzerlegung bzw. Destruktion zu, wie z. B. dies bei der Desintegrierung mittels mechanischer Methoden (Mahlen, Zerreiben, Pressen), Sonifizierung (Ultraschallbehandlung), Kavitation, wiederholtes Einfrie ren und Auftauen, Wärmeeinwirkung u.ä. der Fall ist.

Das oben beschriebene Verfahren nach dem Stand der Technik der CZ-PS 242 979 hat vor allem den Nachteil, daß es eine separate Zubereitung des Zellysates - außerhalb der eigent lichen Klärvorrichtung - nötig macht. Wie bereits oben er wähnt ist dieses Verfahren nur für einen Labormaßstab ge eignet; eine Übertragung auf ein großtechnisches Verfahren ist aufgrund der großen Platzanforderungen, der hohen Ener gie- und Investitionskosten und dem zusätzlichen Personal aufwand nicht praktikabel. So ist es beispielsweise weder wirtschaftlich noch technisch sinnvoll Schlammengen, die im Tonnenmaßstab anfallen, zyklisch einzufrieren und wieder aufzutauen.

Ausgehend von dem Stand der Technik der CZ-PS 242 979 ist es somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die in Kläran lagen anfallenden Schlammengen unter großtechnischen Bedin gungen auf eine weniger aufwendige und auf eine kostengün stigere Weise signifikant zu verringern.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt vorrichtungstechnisch durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 7 sowie durch die Kläranlage gemäß Patentanspruch 47.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Ein dicken und/oder Fördern von Klärschlamm zur Verfügung. Sie ist baulich so gestaltet, daß die Zellen der in dem Klär schlamm enthaltenen Organismen, insbesondere Mikroorganis men, bei der Eindickung wenigstens teilweise lysiert wer den.

Durch die erfindungsgemäßen Vorrichtungen wird die Schlamm produktion in Kläranlagen signifikant verringert. Dadurch, daß die Zellen der Mikroorganismen in der Eindickungsvor richtung lysiert werden, wird es außerdem möglich, diese Vorrichtungen auch im großtechnischen Bereich einzusetzen.

Dies geschieht verfahrenstechnisch, wie in der deutschen Patentanmeldung 195 02 856.2 desselben Anmelders mit dem Titel "Vorrichtung und Verfahren zur Verminderung der Schlammproduktion in Kläranlagen" vom 30. Januar 1995 be schrieben, auf welche hiermit diesbezüglich vollinhaltlich Bezug genommen wird.

Dabei besteht ein besonderer Vorteil darin, daß die Ein dickungsvorrichtung gleichzeitig zum Eindicken und/oder Fördern des Schlammes wie auch zum Lysieren der Zellen ver wendet werden kann, was die Vorrichtungen bzw. das Verfah ren ökonomischer macht. Darüber hinaus ist in den erfin dungsgemäßen Vorrichtungen ein kontinuierliches Lysieren der Zellen bei einem relativ geringen Schlammdurchsatz mög lich, wodurch vermieden wird, daß große Schlammengen gleichzeitig aufbereitet werden müssen.

Alternativ zu einer erfindungsgemäßen Eindickvorrichtung gemäß Anspruch 1, insbesondere einer solchen mit einer Zentrifuge, die eine Lysiereinrichtung aufweist, lassen sich sämtliche Vorteile der Erfindung auch mit einer Fördervorrichtung gemäß Anspruch 7, insbesondere einer Pumpe, welche eine Lysiereinrichtung aufweist, erzielen. Die Lysiereinrichtung ist dabei im wesentlichen baugleich mit der Lysiereinrichtung der Eindickvorrichtung gemäß Anspruch 1.

Da bei den erfindungsgemäßen Vorrichtungen keine aufwendige Aufbereitung des Zellysates außerhalb der Klärvorrichtung mehr nötig ist, fallen somit auch keine erhöhten Kosten und kein erhöhter Energie- und Personalaufwand an. Außerdem wird die Leistung des anaeroben Reaktors erhöht und der Ab bau organischer Stoffe beschleunigt, Problemstoffe, wie z. B. verschiedene Xenobiotika oder Giftstoffe, werden ver stärkt abgebaut, die Produktion an brennbarem Gas wird er höht und die Energiebilanz wird im Vergleich zum Stand der Technik ebenfalls verbessert.

Die oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik werden somit durch die erfindungsgemäßen Vorrichtungen bzw. die erfindungsgemäße Kläranlage, bei der Behandlung von Schlamm und Abfallbiomasse durch anaerobe Methanfermentation sowie bei der anaeroben Abwasserreinigung wenigstens weitgehend beseitigt.

Die vorliegende Erfindung umfaßt eine Vorrichtung zum Ein dicken von Abwässerschlämmen mit einer Zentrifuge, wobei an der Zentrifuge wenigstens eine Lysiereinrichtung zum Auf brechen der Zellen von in den Abwässerschlämmen enthaltenen Organismen vorgesehen ist sowie eine Vorrichtung zum Fördern von schlammhaltigen Abwässern mit wenigstens einer solchen Lysiereinrichtung.

Bei den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Er findung ist dabei die Lysiereinrichtung ein integraler Be standteil der Zentrifuge bzw. der Fördervorrichtung, insbesondere Pumpe, und ist vorzugsweise am Zentrifu genausgang bzw. Pumpenausgang vorgesehen.

Selbstverständlich kann jedoch eine separate Lysiereinrich tung sowohl am Zentrifugeneingang bzw. Fördervorrichtungseingang als auch am Zentrifugenausgang bzw. Fördervorrichtungsausgang oder in Leitungssystemen unabhängig von einer direkten baulichen Verknüpfung mit der Zentrifuge und/oder der Fördervorrichtung vorgesehen sein.

Der besondere Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin begründet, daß die in der Abwassertechnik ohnehin verwendeten Eindickungsvorrichtungen, insbesondere Zentri fugen, bzw. Fördervorrichtungen, insbesondere Pumpen, nur eine relativ kleine bauliche Änderung erfahren müssen, damit sie die Voraussetzungen der vorliegenden Erfindung erfüllen.

Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 2 zeichnet sich im wesent lichen dadurch aus, daß sie einen hohen Förder- und Ein dickungswirkungsgrad hat, wenn sie eine rotierende Förder schnecke sowie einen rotierenden Mantel aufweist, wobei der rotierende Mantel lediglich eine noch bessere Förderung des Schlammes ergibt und eine Zusetzung oder Verbackung des Schneckenförderers mit dem Mantel der Zentrifuge weitgehend verhindert.

Dieser Effekt wird noch dadurch verstärkt, daß die Schneckenfördereinrichtung und der Mantel der Zentrifuge mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten gemäß An spruch 3 rotieren.

Gemäß Anspruch 4 liegt dabei die Umfangsgeschwindigkeit des Schneckenförderers um ca. 10 UPM höher als die Umfangsge schwindigkeit des Zentrifugenmantels.

Gemäß Anspruch 5 kann die Lysiereinrichtung wie bereits oben erwähnt am Zentrifugeneingang und/oder Zentrifugenaus gang und/oder in der Zentrifuge integriert vorgesehen sein. Dies hat den Vorteil, daß hierdurch eine Vielzahl von Maß nahmen zur Verfügung steht, die vorliegende Erfindung an die jeweiligen Verhältnisse und Konsistenzen und Zusammen setzungen der Abwässerschlämme in den unterschiedlichsten Kläranlagen anzupassen.

Um größere Fremdkörper von den naturgemäß relativ engen Durchtrittsräumen innerhalb der Lysiereinrichtungen fernzu halten, ist es häufig sinnvoll eine Siebeinrichtung gemäß Anspruch 6 in der Schlammzuführung für die Lysiereinrich tung vorzusehen. Durch diese Maßnahme wird weitgehend eine Beschädigung der Lysiereinrichtung durch etwaige größere Teile wie Steine und nicht verrottbare Abfallmaterialien zu vermeiden.

Derartige Siebeinrichtungen sind vorzugsweise derart ange ordnet, daß sie leicht während des Betriebes der Kläranlage und der Zentrifuge ausgetauscht werden können. So ist etwa die Möglichkeit einer zweifachen Schlammzuführung nach Art eines Bypasses vorgesehen, wobei der Schlammweg über den Bypass mit intakter Siebeinrichtung geführt wird, wenn die Siebeinrichtung der anderen Leitung gereinigt werden muß.

Die Lysiereinrichtung selbst kann mehrere Bauarten umfas sen. Welche spezielle Lysiereinrichtung gewählt werden wird, hängt von den jeweiligen Schlammverhältnissen ab, so daß hier eine breite Palette zur Verfügung steht, welche Zentrifugen mit welchen Lysiereinrichtungen für welchen Zweck ausgestattet werden.

Gemäß Anspruch 8 können Fördervorrichtungen verwendet werden, welche konventionelle Pumpen erfindungsgemäß mit einer Lysiereinrichtung kombinieren.

Derzeit liegen Erfahrungen mit sieben unterschiedlichen Ly siereinrichtungen vor.

So ist gemäß Anspruch 9 die Lysiereinrichtung beispielswei se als Friktionsmahlwerk ausgebildet, was bedeutet, daß im wesentlichen Scher- und Reibekräfte nach Art eines Zermah lens mittels eines Mühlsteins für die lysierende Wirkung verantwortlich sind.

Ein solches Friktionsmahlwerk als Lysiereinrichtung ist beispielsweise in Anspruch 10 an der erfindungsgemäßen Vor richtung vorgesehen, wobei dieses Friktionsmahlwerk wenig stens eine Mahlscheibe aufweist, welche zum Zerreiben des Schlammes und der darin enthaltenen Zellen dient.

In einer solchen Vorrichtung wird der durch die Zentrifuge entwässerte Schlamm vorzugsweise zwischen zwei aufgerauhten Oberflächen mechanisch zerrieben, wobei durch die hohen Scherkräfte die innerhalb des Schlammes und der Zellen zwi schen den reibenden Oberflächen entstehen, die Zellen der Mikroorganismen und höherer Organismen zerrissen und damit lysiert werden.

Vorzugsweise ist ein solches Friktionsmahlwerk als Lysier einrichtung gemäß Anspruch 11 ausgebildet, wobei eine Mahl scheibe mit dem rotierenden Mantel der Zentrifuge verbunden ist und somit mit diesem rotiert und sich daher gegen eine weitere feststehende Mahlscheibe bewegt. Dabei liegt der Abstand beider Mahlscheiben etwa im Bereich von 0,5-5 mm.

Eine derartige Konstruktion einer Lysiereinrichtung hat den Vorteil, daß er mit wenig Dichtaufwand auskommt, daß der Abstand zwischen den beiden Mahlscheiben einstellbar ist, wodurch der Lysiergrad einstellbar ist und daß eine derar tige Lysiereinrichtung auch mehrstufig aufbaubar ist, wobei unterschiedliche Oberflächen der Mahlscheiben beziehungs weise unterschiedliche Abstände zwischen den Mahlscheiben der einzelnen Stufen verwendet werden können.

Aufgrund des relativ geringen Abstands beider Mahlscheiben, ist es sinnvoll, größere Fremdkörper innerhalb des Schlam mes durch ein Sieb im Zulauf zurückzuhalten, um Beschädi gungen der Lysiereinrichtung zu vermeiden.

Eine Erhöhung der Scherkräfte, die an den im Abwasser ent haltenen Zellen entstehen, findet insbesondere dadurch statt, daß die Mahlscheiben an ihren Mahlflächen Vertiefun gen, insbesondere Nuten aufweisen, wobei diese Nuten vor zugsweise einen Anstellwinkel gegenüber der Radialrichtung aufweisen. Dabei ist es besonders bevorzugt, daß diese Ver tiefungen in der rotierenden Mahlscheibe auftreten, weil hierdurch eine gewisse pumpende Wirkung sowie eine Ausbil dung von relativ großen Druckgradienten und damit eine er höhte Scherung und hierdurch bedingt eine erhöhte Lysier wirkung auftritt.

Wenn Anstellwinkel der Vertiefungen beziehungsweise Nuten gegenüber der Radialrichtung in der Oberfläche der Mahl scheiben, vorzugsweise der rotierenden Mahlscheibe, vorge sehen sind, kann diese Pumpwirkung je nach Winkel verstärkt oder abgeschwächt werden.

Eine Anordnung von nebeneinander liegenden Nutenreihen auf Lücke gemäß Anspruch 14 hat den Vorteil, daß die Scherwir kung und die unmittelbare Lysierwirkung auch durch Erzeu gung von Turbulenzen nochmals verstärkt wird.

Die Verweilzeit des Schlammes in einem Typ dieser Lysier einrichtung kann noch dadurch gesteuert werden, daß gemäß Anspruch 15 ein Wehr am Schlammauslaß vorgesehen ist, des sen Höhe das Lysiervolumen von Schlamm in der Lysierein richtung und damit die Verweilzeit steuert.

Hierdurch kann wiederum die Lyseeffizienz bedarfsgerecht gesteuert verändert bzw. eingestellt werden.

Ein weiterer Typ einer erfindungsgemäßen Vorrichtung weist eine Lysiereinrichtung auf, die ebenfalls als Friktionsmahlwerk ausgebildet ist, jedoch anstelle einer Mahlscheibe einen Mahlkonus gemäß Anspruch 16 zum Zerreiben des Schlammes und der darin enthaltenen Zellen aufweist.

Die lysierende Wirkung ergibt sich hier ähnlich wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, nämlich am Ausgang von Zentrifuge und/oder Fördervorrichtung tritt ebenfalls Schlamm in den Mahlkonus ein und wird zwischen einem rotierenden Außenkonus, der wenigstens eine Mahlfläche aufweist und einem vorzugsweise feststehenden Innenkonus zerrieben. Es ist auch eine kinematische Umkehr möglich.

Gemäß den Ansprüchen 18, 19 und 20 können sowohl der rotie rende Außenkonus als auch der feststehende Innenkonus bei Bedarf Oberflächenvertiefungen, insbesondere Nuten aufwei sen, welche hier vorzugsweise in Richtung der Mantellinie des Mahlkonus oder in einem Anstellwinkel hierzu angeordnet sind, wobei diese Vertiefungen dieselben Lyse-verstärkenden Wirkungen haben, wie die Vertiefungen auf der Mahlscheibe in der oben beschriebenen Ausführungsform.

Besonders bevorzugt ist bei der Ausführungsform der vorlie genden Erfindung, welche einen Mahlkonus als Lysiereinrich tung verwendet, daß der Spalt zwischen rotierendem Außenko nus und dem feststehenden Innenkonus gemäß Anspruch 21 über einen Anschlag und Federn unter Umständen während des Betriebs veränderlich und einstellbar ist.

Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wel che einen Mahlkonus als Lysiereinrichtung verwendet, hat den Vorteil, daß sie einfach nachzustellen ist und daß sie größeren Fremdkörpern aufgrund der gefederten Lagerung des Innenkonus ausweichen kann.

Gemäß Anspruch 22 weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Eindicken von Abwasserschlämmen als Lysiereinrichtung eine sogenannte Profilreibe auf. Bei dieser Profilreibe ist gemäß Anspruch 23 eine feststehende Außenhülle und eine rotierende Reibfläche vorgesehen, welche mit dem rotieren den Mantel der Zentrifuge verbunden ist, wobei ein enger Spalt zwischen der feststehenden Außenhülle und der Reib fläche existiert.

Schlamm, welcher durch eine Austrittsöffnung durch die ro tierende Reibfläche hindurch in den Spalt zwischen Außen hülle und Reibfläche tritt, wird gezwungen durch diesen en gen Abstand zu fließen, wobei der große Druck bewirkt, daß so hohe Scherkräfte entstehen, daß die Zellwände von Bakte rien und anderen Mikroorganismen wie beispielsweise Pro tozoen platzen und somit lysiert werden.

Gemäß Anspruch 24 kann die rotierende Reibfläche auf ihrer Oberfläche Vertiefungen insbesondere wellenförmige Vertie fungen aufweisen, welche wiederum zu Erhöhung der Scher kräfte dienen.

Gemäß Anspruch 25 kann die Reibfläche auf beiden Seiten ih rer Austrittsöffnung unterschiedliche Neigungen in Richtung auf die Außenhülle aufweisen, wobei derjenige Teil der Reibfläche, welcher zum geschlossenen Ende der Vorrichtung zeigt enger ist als derjenige Teil der Reibfläche, der zur Schlammauslaßöffnung zeigt, wodurch ein Druckgradient in Richtung Schlammauslaß entsteht.

Durch diesen Druckgradienten wird einerseits eine Förder wirkung in Richtung des Schlammauslasses erzielt und ande rerseits die auf die Mikroorganismen wirkenden Scherkräfte nochmals erhöht, wodurch die Lysierwirkung insgesamt ver stärkt wird.

Gemäß Anspruch 26 ist die Schlammzuführung zur Profilreibe vorzugsweise zentrisch vorgesehen und gemäß Anspruch 27 be trägt der Abstand zwischen Reibfläche und Außenhülle etwa minimal 1 mm bis maximal 10 mm.

Die Lysiereinrichtung als Profilreibe auszubilden hat ins gesamt die Vorteile, daß praktisch keine Dichtigkeitspro bleme auftreten, daß sie einfach zu bauen ist, daß keine Metallreibung auftritt und daß größere Teilchen seitlich ausweichen können, so daß unter Umständen eine Siebeinrich tung entfallen kann.

Darüber hinaus kann konstruktionstechnisch bedingt eine niedrige Bauhöhe eingehalten werden, so daß ein relativ platzsparender Aufbau ermöglicht wird.

Der Mechanismus der Lyse ergibt sich vorwiegend durch Quet schen und Zerreiben und die dadurch entstehenden Scher kräfte.

Gemäß Anspruch 28 ist eine weitere Ausführungsform der vor liegenden Vorrichtung zum Eindicken von Abwasserschlämmen bzw. Fördervorrichtung beansprucht, nämlich eine solche, bei welcher die Lysiereinrichtung als Walzenquetsche ausgebildet ist.

Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrich tung werden Walzen nach Art eines Wälzlagers von einem ro tierenden Teil auf der Innenwand einer feststehenden Außen hülle gemäß Anspruch 29 in Innenumfangsrichtung der Außen hülle gerollt. Hierbei liegt praktisch ein feststehender Außenzylinder vor, welcher Ausnehmungen aufweist, in wel chen sich die Walzen bewegen. Darüberhinaus weist das ro tierende Teil, welches mit dem Mantel der Zentrifuge ver bunden ist, ebenfalls Ausnehmungen auf, in welchem ein an derer Walzensatz gelagert ist und über die Innenoberfläche in Innenumfangsrichtung der Außenhülle gerollt wird.

Wenn Schlamm aus dem Zentrifugenausgang in eine solche Ly siereinrichtung tritt, gerät er in die Zwischenräume der Walzen und wird von diesen mitgenommen, überrollt und hier bei gequetscht, wobei wiederum hohe Scherkräfte auftreten, die ausreichen, um die Zellen von in den Abwässerschlämmen enthaltenen Organismen, insbesondere Mikroorganismen, besonders fein zu lysieren.

Gemäß Anspruch 30 weist ein Walzensatz wenigstens zehn Wal zen auf, wobei insgesamt wenigstens zwei Walzensätze bevor zugt sind.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Walzenquetsche als Lysiereinrichtung weist eine gute Zerkleinerung und Lysewirkung auf, wobei die Bauhöhe relativ gering gehalten werden kann.

Für eine derartige Lysiereinrichtung sind jedoch eine rela tiv große Genauigkeit bei der Konstruktion der einzelnen Teile sowie eine relativ hohe Laufruhe erforderlich, da be reits kleinere nicht zerquetschbare mineralische Teile die Vorrichtung fressen lassen, so daß bei dieser Lysiereinrichtung, vorzugsweise ein Sieb vor der Zentrifuge angeordnet werden sollte.

Anspruch 31 beansprucht eine Vorrichtung zum Eindicken von Abwässerschlämmen bzw. eine Vorrichtung zum Fördern von schlammhaltigen Abwässern, bei welcher die Lysiereinrichtung als sogenannte Passiertrommel ausgebildet ist.

Gemäß Anspruch 32 weist eine derartige Passiertrommel meh rere Passierelemente auf, welche in einer feststehenden Au ßenhülle mit einem vorzugsweise einstellbaren Abstand zur Innenwand der Außenhülle rotieren. Gelangt Schlamm aus dem Zentrifugeneingang zwischen die einzelnen Passierelemente, so wird er durch den engen Spalt zwischen Außenhülle und den einzelnen Passierelementen, welche beispielsweise als Passierscheiben ausgebildet sein können, gequetscht und durch die hierdurch entstehende hohe Scherbeanspruchung werden die Mikroorganismenzellen zerstört.

Die Vorteile einer derartigen Lysiereinrichtung liegen darin begründet, daß ein sehr kleiner Bauraum möglich ist und daß mehrere derartiger Lysiereinrichtungen hintereinan der geschaltet werden können, um die Lysierwirkung, vor zugsweise stufenweise, zu erhöhen.

Da bei einer derartigen Konstruktion der Lysiereinrichtung jedoch größere Fremdkörper zu Beschädigungen der Passier elemente führen können, ist es sinnvoll größere Fremdkörper vor der Zentrifuge auszusieben.

Gemäß Anspruch 33 ist eine Vorrichtung zum Eindicken von Abwasserschlämmen bzw. Fördervorrichtung beansprucht, welche als Lysiereinrichtung ein Schneidwerk aufweist.

Ein solches Schneidwerk weist gemäß Anspruch 34 rotierende Schneidelementereihen, insbesondere Messerreihen, festste hende Schneidelemente, insbesondere Messerreihen sowie ein Wehr am Schlammauslaß der Lysiereinrichtung auf und die Schneidelemente sind derart angeordnet, daß sie ineinander greifen, ohne sich zu berühren.

In der Regel tritt Schlamm am Zentrifugenausgang in das In nere des Schneidwerks ein, wobei der Schlamm die Zentrifuge mit etwa 50 m/s verläßt und zunächst auf eine abgeschrägte Oberfläche auftrifft, wodurch bereits ein Teil der Zellen durch den Auftreffimpuls zerstört wird. Der Schlamm gelangt dann über einen Kanal weiter in das Schneidwerk wo er durch eine Vielzahl von rotierenden Messern einerseits und fest stehenden Messern andererseits senkrecht zu einer Rotati onsebene hindurchgedrückt wird und der Schlamm durch die vorzugsweise als Messer ausgebildeten Schneidelemente enor men Zerteil- und Scherkräften ausgesetzt ist, wodurch die Zellen, welche in den Abwasserschlämmen enthalten sind, lysiert werden. Die hauptsächliche physikalische Wirkung liegt dabei im Zerschneiden und Zerschlagen der Zellen.

Gemäß Anspruch 35 kann der Abstand zwischen den rotierenden und den feststehenden Messerreihen einstellbar sein, wodurch die lysierende Wirkung des Schneidwerks an die Eigenschaften des Schlammes angepaßt werden kann.

In der Praxis hat sich herausgestellt, daß gemäß Anspruch 36 die Messer mit einer Geschwindigkeit von ca. 50-100 m/s, vorzugsweise ca. 80 m/s rotieren.

Diese Geschwindigkeitswerte sorgen einerseits für eine aus reichende lysierende Wirkung und andererseits für eine re lativ hohe Standzeit der Schneidelemente.

Gemäß Anspruch 37 sind die Messerreihen vorzugsweise auf Lücke angeordnet, wobei nebeneinanderliegende Messerreihen so angeordnet sind, daß Bereiche, an denen eine Messerreihe unterbrochen ist, die benachbarten Messerreihen keine Un terbrechung aufweisen, wodurch die lysierende Wirkung deut lich verstärkt wird.

Eine weitere Möglichkeit zur Erhöhung der lysierenden Wir kung liegt darin, daß gemäß Anspruch 38 die Enden der Schneidelemente, insbesondere der Messerenden, einen An stellwinkel zur Rotationsrichtung des Schneidwerks aufwei sen, so daß hierdurch ein Teil des Schlammes der vorherigen Schneidelementereihe, insbesondere Messerreihe, wieder zu geführt wird, so daß sich quasi eine Pumpwirkung in Rich tung auf die Zentrifuge ergibt und hierdurch die Verweil zeit des Schlammes innerhalb des Schneidwerkes bei Bedarf drastisch erhöht werden kann.

Die Verweilzeit ist ebenfalls über die Höhe des Wehrs am Schlammauslaß gemäß Anspruch 39 einstellbar.

Die Vorteile, die Lysiereinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Schneidwerk auszubilden liegen darin begründet, daß diese Art von Lysiereinrichtung zur Wirkungsgradverbesserung bezüglich der Lyse der Zellen von Mikroorganismen beliebig ausbaubar ist, so zum Beispiel durch Erhöhung der Anzahl der Messer oder auch durch Ändern der Anstellwinkel der Messerenden, so daß eine ausgezeichnete Zerkleinerung auftritt und die Verweilzeit über mehrere konstruktive Parameter wie beispielsweise Wehrhöhe, Anstellwinkel der Messerenden sowie Abstand zwischen rotierenden und feststehenden Schneidelementen, Länge der Schneidelemente in Umfangsrichtung und Höhe der Messer einstellbar ist.

Da die Messer als Schneidelemente relativ empfindlich sind, sollte vorzugsweise eine Aussiebung von größeren Fremdkör pern, vorzugsweise bereits im Zentrifugeneingang bzw. im Eingang der Fördervorrichtung, erfolgen.

Um die Standzeiten der Schneidelemente zu erhöhen, sollten hier vorzugsweise harte Materialien zum Einsatz kommen, wie beispielsweise Chrom-Vanadin-Molybdän-Legierungen oder Ti tan sowie auch mit Wolframcarbid- oder Diamantsplitter besetzte Schneiden.

Gemäß Anspruch 40 weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung ein Stiftmahlwerk als Lysiereinrichtung auf.

Grundsätzlich ist ein derartiges Stiftmahlwerk ähnlich auf gebaut wie ein Schneidwerk, jedoch mit der Maßgabe, daß keine Schneidelemente sondern Stifte auf einem rotierenden und einem feststehenden Teil angeordnet sind, wobei diese Stifte welche in Form von Stiftreihen angeordnet sind gemäß Anspruch 41 ineinander greifen, wobei die rotierenden Stiftreihen die feststehenden Stiftreihen nicht berühren.

Bei dieser Art der Lysiereinrichtung tritt am Zentrifugen ausgang bzw. am Ausgang der Fördervorrichtung Schlamm in das Innere des Stiftmahlwerks ein, wobei der Schlamm durch die engen Spalte der ineinander eingreifenden und teilweise rotierenden Stifte gezwungen wird, wodurch die im Schlamm enthaltenen Zellen durch Aufprall und Zerschlagen lysiert werden. Darüber hinaus treten zwischen den einzelnen Stiften hohe Scherkräfte auf, wodurch ebenfalls eine Lyse der Zellen einsetzt.

Gemäß Anspruch 42 ist der Abstand zwischen den feststehen den und rotierenden Stiftreihen einstellbar, wodurch der Lysierungsgrad eingestellt werden kann.

Gemäß Anspruch 43 rotieren die Stifte mit einer Geschwin digkeit von ca. 50-100 m/s, vorzugsweise ca. 80 m/s.

Gemäß Anspruch 44 sind nebeneinander liegende Stiftreihen auf Lücke angeordnet, so daß Bereiche an denen keine Stifte in einer Stiftreihe vorhanden sind, die benachbarten Stift reihen Stifte aufweisen. Die Stifte können gemäß Anspruch 45 auch einen Winkel zur Drehachse einschließen. Hierdurch wird ebenfalls eine Erhöhung der lysierenden Wirkung geschaffen.

Gemäß Anspruch 46 ist die Höhe des Wehrs am Schlammauslaß dieser Art der Lysiereinrichtung einstellbar, wodurch wie derum die Verweilzeit des Schlammes innerhalb der Lysier einrichtung an die Bedürfnisse angepaßt werden kann.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Eindicken von Abwas serschlämmen bzw. zum Fördern von schlammhaltigen Abwässern mit einer Lysiereinrichtung, die als Stiftmahlwerk ausgebildet ist, hat den Vorteil, daß die Verweilzeit einstellbar ist, daß sie beliebig ausbaubar ist und die Wirkung beispielsweise durch die Zahl der Schlagstifte sehr leicht zu variieren ist, und daß Schlagstifte bei Bedarf leicht austauschbar sind.

Auch bei dieser Ausführungsform ist es sinnvoll Fremdkör per, vorzugsweise im Zentrifugen- bzw. Pumpenzulauf, über eine Siebeinrichtung zurückzuhalten.

Gemäß Anspruch 47 wird eine Kläranlage beansprucht, welche wenigstens ein Absetzbecken mit wenigstens einem Zufluß aufweist sowie wenigstens eine Fördereinrichtung, wenig stens eine aerobe Belebungseinrichtung und wenigstens einen anaeroben Reaktor aufweist, wobei die Kläranlage wenigstens eine Vorrichtung zum Eindicken von Abwasserschlämmen auf weist, an welchen eine Lysiereinrichtung vorgesehen ist.

Die Ansprüche 48 bis 54 stellen bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kläranlage dar.

Als Lysiereinrichtung kann neben den bereits beschriebenen auch eine Unterdruckeinrichtung und/oder Überdruckeinrich tung, insbesondere Preßeinrichtung und/oder Zerreibeinrich tung und/oder Beschallungseinrichtung, vorzugsweise Ultra schalleinrichtung und/oder Vibrationseinrichtung verwendet werden. Durch diese verschiedenen Möglichkeiten kann die Anlage optimal an die Beschaffenheit des jeweiligen Abwas sers und/oder Klärschlammes angepaßt werden. Weiterhin kann je nach Bedarf stärker oder weniger stark lysiert werden, womit die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das damit durchgeführte Verfahren sehr anpassungsfähig werden.

Die erfindungsgemäße Kläranlage kann wenigstens ein Nach klärbecken zwischen der aeroben Belebungseinrichtung und der Eindickungseinrichtung aufweisen, um die Klärung zu verbessern. Weiterhin kann das Nachklärbecken auch die Funktion eines Speichers übernehmen oder eine Pufferwirkung ausüben.

Die aerobe Belebungseinrichtung ist vorzugsweise direkt mit dem Absetzbecken verbunden, was den Vorteil eines einheit lichen Leitungssystems und einer verminderten Geruchsbelä stigung aufweist.

Die Fördervorrichtung bzw. Fördereinrichtung kann beispielsweise eine Rückschlammpumpe sein, welche vorzugsweise hinter dem Nachklärbecken angeordnet ist und mit einem Zulauf zu der aeroben Belebungseinrichtung verbunden ist. Damit kann die aerobe Aufbereitung des Abwassers weiter verbessert werden. Auch die Fördereinrichtung für den eingedickten Schlamm zur anaeroben Behandlung kann mit einer Lysiereinrichtung ausgerüstet werden.

Vorzugsweise ist die Eindickungseinrichtung der Kläranlage eine Zentrifuge mit geeigneter Lysiereinrichtung. Dieses hat den Vorteil, daß neben der Lyse von Zellen eine wesent liche Entwässerung des Schlammes erzielt werden kann. Damit können ebenfalls die möglichen Transportkosten für den Schlamm erniedrigt werden. Ein weiterer Vorteil ist auch, daß der Wassergehalt des Schlammes eingestellt werden kann.

Weiterhin kann auch nach dem anaeroben Reaktor eine Ein dickungs- und/oder Entwässerungseinrichtung, vorzugsweise eine Zentrifuge, angeordnet sein, um den Schlamm vor der Endlagerung und/oder Verbrennung möglichst stark zu trock nen. Auch hier bestehen die oben genannten Vorteile der verringerten Transportkosten sowie der Einstellbarkeit des Wassergehaltes.

Erfindungsgemäß wird in der Kläranlage wenigstens eine Vor richtung zum Eindicken von Abwässerschlämmen mit Lysierein richtung verwendet, wie sie in den Ansprüchen 1 bis 43 be ansprucht ist.

Die Lysiereinrichtung kann daher beispielsweise ein Frikti onsmahlwerk, insbesondere Mahlscheiben- oder Mahlkonus- Mahlwerk, Profilreibe, Walzenquetsche, Passiertrommel, Schneidwerk oder ein Stiftmahlwerk umfassen.

Selbstverständlich sind auch Kombinationen dieser Lysier einrichtungstypen in ein und derselben Zentrifuge und/oder Eindickvorrichtung und/oder Fördervorrichtung bzw. Fördereinrichtung denkbar.

Darüber hinaus können in der erfindungsgemäßen Kläranlage auch mehrere Zentrifugen und/oder Fördervorrichtungen mit jeweils unterschiedlichen Lysiereinrichtungen verwendet werden. Der Vorteil hiervon liegt darin begründet, daß die Abstimmung der Lysiereinrichtung auf die Schlammkonsistenz und -zusammensetzung durch solche Maßnahmen erfolgen kann.

Das aerob umgesetzte Abwasser kann in wenigstens einem Nachklärbecken nachgeklärt werden und das gereinigte Abwas ser kann abgeleitet werden und wenigstens ein Teil des ab gesetzten Klärschlammes kann in eine Eindickungsvorrichtung weitergeleitet werden. Dieses hat den Vorteil, daß weniger Volumen weiterverarbeitet werden muß, wodurch die Anlage ökonomischer wird.

Der anaerob umgesetzte Klärschlamm kann auch in einer wei teren Eindickungseinrichtung (Zentrifuge) eingedickt wer den. Das gesamte Zentrat wird nach der Zentrifuge der aero ben Belebungseinrichtung zugeführt. Ein Teil des Zentrates von der Zentrifuge kann in den aeroben Reaktor zur Stimu lierung geführt werden.

Vorzugsweise wird eine Menge von ca. 0,5 bis 50% der Menge an ursprünglich anwesenden Organismenzellen lysiert. Damit kann die Stimulation und/oder die entstehende Schlammenge gesteuert werden.

Auch kann ein Teil des anaerob umgesetzten und/oder einge dickten Schlammes in den anaeroben Reaktor zurückgeführt werden, um ihn noch weiter abzubauen.

Zum Zerlegen (Destruktion) bzw. zur Lyse eines Teils der Zellen kann so beispielsweise die auf die Zellen beim Pum pen und/oder bei der Zentrifugation des verarbeiteten Mate rials (belebter oder anaerob stabilisierter Schlamm bzw. eine andere Biomasse) einwirkende Fliehkraft genutzt wer den.

Ein weiterer Vorteil des mittels der erfindungsgemäßen Kläranlage durchgeführten Verfahrens ist, daß in dem anaer oben Reaktor ein brennbares Gas, insbesondere Methan, er zeugt wird. Das in dem Verfahren erzeugte, brennbare Gas kann zur Stromerzeugung verwendet werden, wobei vorzugs weise der erzeugte Strom direkt zum Betreiben der Kläran lage und/oder zur Einspeisung in das Stromnetz eingesetzt werden kann.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aufgrund der Beschreibung von Ausführungsbei spielen sowie anhand der Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Vorrich tung im Längsschnitt;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Teils der erfindungsgemä ßen Vorrichtung mit einer als Friktionsmahlwerk ausgebildeten Lysiereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 3a eine schematische Darstellung der Oberfläche einer Mahlscheibe, welche in der erfindungsgemäßen Vor richtung gemäß einer ersten Ausführungsform einge setzt wird;

Fig. 3b eine schematische Darstellung der Oberflächenver tiefungen gemäß Fig. 3a in einer anderen Ausgestal tung;

Fig. 4 eine Schnittansicht eines Teils der erfindungsgemä ßen Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungs form;

Fig. 5 eine Schnittansicht eines Teils der erfindungsgemä ßen Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungs form;

Fig. 6 eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie 6-6 in Fig. 5;

Fig. 7 eine Schnittansicht eines Teils der erfindungsgemä ßen Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungs form;

Fig. 7a eine Schnittansicht entlang der Linie 7-7 in Fig. 7;

Fig. 8 eine Schnittansicht eines Teils der erfindungsgemä ßen Vorrichtung gemäß einer fünften Ausführungs form;

Fig. 9 eine Schnittansicht entlang der Linie 9-9 in Fig. 8;

Fig. 10 eine Schnittansicht eines Teils der erfindungsgemä ßen Vorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungs form;

Fig. 11 eine Schnittansicht entlang der Linie 11-11 in Fig. 10;

Fig. 12 eine Schnittansicht entlang der Linie 12-12 in Fig. 10;

Fig. 13 eine Schnittansicht eines Teils der erfindungsgemä ßen Vorrichtung gemäß einer siebten Ausführungs form;

Fig. 14 eine Schnittansicht entlang der Linie 14-14 in Fig. 13; und

Fig. 15 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kläranlage.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielhaft anhand einer Zentrifuge mit einer Lysiereinrichtung beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern jede geeignete Fördereinrichtung für schlammhaltige Abwässer kann mit der beschriebenen Lysiereinrichtung kombiniert werden und an unterschiedlichen Positionen innerhalb einer Kläranlage im Sinne der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Vorrichtung zum Eindicken von Ab wasserschlämmen bezeichnet. Die Vorrichtung 1 weist ein Ge häuse 2 auf, in dessen Innerem 3 eine Zentrifuge 4 vorgese hen ist. Die Zentrifuge 4 weist in ihrem Inneren 5 einen Schneckenförderer 6 als rotierende Fördereinrichtung sowie einen rotierenden Mantel 7 auf.

Bei der Eindickung von Abwasserschlämmen wird Klärschlamm über eine nicht gezeigte Rohrleitung einem Zentrifugenein gang 8 der Zentrifuge 4 zugeführt. Der Abwasserschlamm wird dann durch den rotierenden Schneckenförderer 6 im Inneren 5 der Zentrifuge 4 in Richtung des in Fig. 1 gezeigten Pfeils zum hinteren Ende 9 und schließlich zum Zentrifugenausgang befördert. Im Beispielsfalle rotiert der Schneckenförderer 6 mit einer Umfangsgeschwindigkeit von ca. 3010 UPM und der Mantel 7 rotiert mit einer Umfangsgeschwindigkeit von etwa 3000 UPM, wobei die Rotationsrichtungen des Schneckenförde rers 6 und des Mantels 7 identisch sind.

Am hinteren Ende 9 der Zentrifuge 4 ist im Beispielsfalle eine Lysiereinrichtung 10 innerhalb eines Gehäuses 11 ange ordnet.

Die Lysiereinrichtung 10 umfaßt ein rotierendes Teil 12 so wie ein feststehendes Teil 13. Das rotierende Teil 12 der Lysiereinrichtung 10 sowie der Mantel 7 der Zentrifuge 4 werden über einen Antrieb 14 angetrieben.

Der Schneckenförderer 6 der Zentrifuge 4 wird über einen zweiten, in Fig. 1 nicht näher dargestellten, Antrieb, z. B. hydraulisch oder über ein Getriebe, angetrieben.

Zur Gewinnung von Lysatschlamm wird der bei Kläranlagen üb licherweise anfallende Klärschlamm über den Schneckenförde rer 6 der Zentrifuge 4 zum Zentrifugenausgang 9 gefördert, um in das Innere 15 der Lysiereinrichtung 10 zu gelangen. Zellen von Organismen, insbesondere Mikroorganismen, wie Protozoen und Bakterien, sowie Algen und Nematoden, jedoch auch Bestandteile höherer Pflanzen, werden in der Lysier einrichtung 10 derart zerstört bzw. lysiert, daß deren Mem branen und/oder Zellwände zerreißen und sich der Zellinhalt in die Umgebung ergießt.

Da naturgemäß nicht sämtliche in dem Schlamm vorhandenen Zellen lysiert werden, dient der Zellinhalt der lysierten Zellen anderen Organismen bei der klärtechnischen Weiter verarbeitung des Schlammes als Nährmedium, wodurch zum ei nen die Biogasproduktion, insbesondere Methanproduktion im Faulturm, in erheblichem Maße zunimmt, und zum anderen die Gesamtschlammasse in dramatischem Maße abnimmt.

Im folgenden werden nun Ausführungsformen der erfindungsge mäßen Vorrichtung mit unterschiedlichen Lysiereinrichtungen 10 beschrieben.

Fig. 2 zeigt eine Lysiereinrichtung 100, welche am Zentri fugenausgang 9 der Zentrifuge 4 einer Vorrichtung 1 zum Eindicken von Abwasserschlämmen angeordnet ist.

Das rotierende Teil 120 der Lysiereinrichtung 100 gemäß Fig. 2 ist mit dem Mantel 7 der Zentrifuge 4 verbunden, so daß es mit dem Mantel 7 rotiert. Das feststehende Teil 130 der Lysiereinrichtung 100 ist als stehende Tasse ausgebil det. In der Ausführungsform gemäß Fig. 2 weist die Lysier einrichtung 100 die Form eines Friktionsmahlwerkes auf ei nem Teil der Oberfläche des rotierenden Teiles 120 eine Mahlscheibe 161 auf. Das feststehende Teil 130 der Lysier einrichtung 100 weist ebenfalls eine Mahlscheibe 162 auf.

Im Beispielsfalle weist die Mahlscheibe 161 Vertiefungen 163 auf, welche vorzugsweise gemäß Fig. 3a in radialer Richtung ausgerichtet sind. Aufgrund der Rotation des Schneckenförderers 6 und des Mantels 7 der Zentrifuge 4 wird Abwasserschlamm in Pfeilrichtung zum Zentrifugenaus gang 9 gefördert und mit einer Geschwindigkeit von ca. 50 m/s in das Innere 150 der Lysiereinrichtung 100 transpor tiert. Der Schlamm muß nun durch den Spalt 170 hindurchtre ten, wo er zwischen den Mahlflächen 164 und 165 vermahlen wird. Dabei sind die Vertiefungen 163, welche vorzugsweise in der rotierenden Mahlscheibe 161 angebracht sind, von be sonderem Vorteil, da sie die Mahl- und Scherkräfte der Ly siereinrichtung 100 verstärken und somit zu einer erhöhten Zellyse führen.

Nachdem der Schlamm im Spalt 170 vermahlen wurde, sammelt er sich aufgrund der Zentrifugalkraft am in Fig. 2 oberen Ende 180 der Lysiereinrichtung 100 an. Die Schlammhöhe und damit die gesamte Verweildauer des Schlammes in der Lysier einrichtung 100 ist zum einen über die Breite des Spaltes 170, welche im Beispielsfalle ca. 2 mm beträgt, sowie durch die Höhe eines Wehrringes 190 bestimmt.

Nach dem Passieren der Lysiereinrichtung 100 tritt der Schlamm in eingedickter Form am Ausgang 195 der Lysierein richtung 100 aus.

Gemäß Fig. 3a und 3b sind die Vertiefungen 163 auf der Oberfläche der rotierenden Mahlfläche 161 vorzugsweise als Nuten in Radialrichtung ausgebildet, können jedoch gemäß Fig. 3b auch einen Anstellwinkel gegenüber der Radialrich tung aufweisen.

Im Beispielsfalle ist es besonders bevorzugt, daß die Ver tiefungen 163 auf Lücke angeordnet sind. Dies bedeutet, daß nebeneinanderliegende Nutenreihen 141 so angeordnet sind, daß Bereiche, an denen eine Nutenreihe 141 unterbrochen ist, die benachbarten Nutenreihen 141 keine Unterbrechung aufweisen.

Der Vorteil liegt einerseits in einer erhöhten pumpenden Wirkung und einer Ausbildung von größeren Druckgradienten innerhalb des Spaltes 170, so daß sich insgesamt eine deut lich erhöhte lysierende Wirkung der Lysiereinrichtung 100 ergibt.

Allerdings kann die Lysiereinrichtung gemäß Fig. 2 auch mehrere Lysiereinrichtungen 100 umfassen, so daß eine mehr stufige Lysiereinrichtung zur Verfügung steht, wodurch sich die lysierende Wirkung noch deutlich erhöht.

Selbstverständlich ist die Zahl der Lysiereinrichtungsstu fen durch den erforderlichen Energieaufwand und das Ver hältnis zur Biogasgewinnung, also mit anderen Worten, das Energieaufwand/Nutzen-Verhältnis, limitiert.

Darüber hinaus kann zum Zurückhalten von größeren Fremdkör pern, welche gegebenenfalls die Lysiereinrichtung 100 be schädigen könnten, eine Siebstufe vor Eintritt des Schlam mes in den Spalt 170 oder auch vor dem Zentrifugeneingang 8 angeordnet werden.

In Fig. 4 ist mit 200 die Lysiereinrichtung einer erfin dungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Die Lysiereinrichtung 200 ist in diesem Fall als Friktionsmahlwerk, und zwar als Mahlkonus 205 ausgebil det. Der rotierende Außenkonus 220 des Mahlkonus 200 ist mit dem Mantel 7 der Zentrifuge 4 verbunden. Die Mahlfläche 261 des Außenkonus 220 weist Vertiefungen 263 auf. Im Bei spielsfalle bevorzugt sind solche Vertiefungen 263, welche in Richtung der Mantellinien des Mahlkonus 205 ausgerichtet sind. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die Vertie fungen 263 in einem Anstellwinkel zu den Mantellinien des Mahlkonus 205 anzuordnen. Im Beispielsfalle sind die als Nuten ausgebildeten Vertiefungen 263 auf der Mahlfläche 261 des Außenkonus 220 so angeordnet, daß nebeneinanderliegende Nutenreihen auf Lücke angeordnet sind, so daß Bereiche, an denen eine Nutenreihe unterbrochen ist, die benachbarten Nutenreihen keine Unterbrechung aufweisen.

Hierdurch wird ebenfalls eine bessere Lysierwirkung er reicht.

Dem rotierenden Außenkonus 220 gegenüber liegt ein festste hender Innenkonus 230, welcher eine Mahlfläche 262 auf weist. Zwischen Innenkonus 230 und Außenkonus 220 der Ly siereinrichtung 200 liegt ein Spalt 270, dessen Breite über eine Stelleinrichtung 275 verändert werden kann.

Zur Verbesserung der Pumpwirkung und der besseren Vertei lung des Schlammes wird im Beispielsfalle die Tiefe der Vertiefungen 263 so gewählt, daß sie annähernd mit der Breite der Vertiefungen 263 übereinstimmt. Besonders vor teilhaft an einem Mahlkonus 205 als einer Lysiereinrichtung 200 einer Vorrichtung 1 zum Eindicken von Abwasserschlämmen liegt darin begründet, daß eine derartige Lysiereinrichtung 200 in Form des Mahlkonus 205 Fremdkörpern, welche in dem Schlamm in das Innere 250 des Mahlkonus 205 eintreten, nicht zum Zerstören des Mahlkonus 205 führen, sondern auf grund einer gefederten Lagerung 276 aufgenommen werden kön nen, so daß eine Abtrennung von Fremdkörpern mittels eines Siebes nicht unbedingt erforderlich ist.

Fig. 5 zeigt als Lysiereinrichtung 300 eine Profilreibe 305 als dritte Ausführungsform der vorliegenden erfindungsgemä ßen Vorrichtung 1. Die Profilreibe 305 weist eine rotie rende Reibfläche 320 und eine feststehende Außenhülle 330 auf. Die rotierende Reibfläche 320 ist mit dem Mantel 7 der Zentrifuge 4 verbunden. Gemäß Fig. 5 wird Schlamm in Pfeil richtung durch den Schneckenförderer 6 sowie den rotieren den Mantel 7 in das Innere 350 der Profilreibe 305 beför dert und tritt aus einer Austrittsöffnung 355 in den zwi schen der rotierenden Reibfläche 320 und der feststehenden Reibfläche 330 gebildeten Spalt 370 ein und wird dort ge quetscht und zerrieben, so daß in dem Schlamm enthaltene Zellen aufgrund der hohen Scherkräfte und des hohen Druckes innerhalb des Spaltes 370 lysiert werden, wodurch sich ihr Zellinhalt in das umgebende Medium ergießt.

Zur Erhöhung des Druckes innerhalb des Spaltes 370 ist im Beispielsfalle der vom Ausgang 395 abgewandte Teil 325 der rotierenden Reibfläche 320 stärker zu der Außenhülle 330 geneigt und der der Ausgangsöffnung 395 zugewandte Teil 326 der rotierenden Reibfläche 320 weniger stark zu der fest stehenden Reibfläche 330 geneigt, so daß sich in diesem Be reich ein breiterer Spalt 370 ergibt als auf der anderen Seite der Austrittsöffnung 355. Dieses nach außen anstei gende Niveau erzeugt eine beachtliche Druckerhöhung, welche wiederum die Lysierwirkung der Lysiereinrichtung 300 ver stärkt.

Bei dieser Ausführungsform ist es vorteilhaft, daß prak tisch keine Dichtigkeitsprobleme auftreten, die Ausfüh rungsform der Lysiereinrichtung einfach zu bauen ist, keine Metallreibung auftritt und das größere Teilchen seitlich ausweichen können, so daß in der Regel keine zusätzlichen Siebmaßnahmen erforderlich sind.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 6-6 in Fig. 5. Gemäß dieser Ausführungsform der Lysiereinrichtung 300 weist die Profilreibe 305 auf ihrer rotierende Reibfläche 320 wellenförmige Vertiefungen 363 auf, welche bevorzugt einen Anstellwinkel zur Drehrichtung aufweisen. Im Bei spielsfalle beträgt die Breite des Spaltes 370 an seiner engsten Stelle ca. 2 mm und an seiner breitesten Stelle ca. 10 mm.

Bei dieser Ausführungsform wird der Schlamm dazu gezwungen, durch den engen Abstand zwischen der feststehenden Reibflä che 330 und der rotierenden Reibfläche 320, welche wellen förmige Vertiefungen 320 aufweist, zu fließen. Hierdurch entsteht ein hoher Druck im Spalt 370 und läßt so hohe Scherkräfte entstehen, daß Membranen und Zellwände der Mi kroorganismen, insbesondere Bakterien, zerreißen und sich ihr Zytoplasma in das umgebende Medium entleert.

Fig. 7 zeigt als Lysiereinrichtung 400 eine Walzenquetsche 405 als vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Das rotierende Teil 420 der Walzenquetsche 405 ist wiederum mit dem Mantel 7 der Zentrifuge 4 verbunden, so daß es mit diesem rotiert. Die Lysiereinrichtung 400 wird nach außen über ein feststehendes Teil 430 abgeschlossen, weist jedoch zwischen rotierendem Teil 420 und zwischen feststehenden Teil 430 eine Auslaßöffnung 495 auf.

Sowohl das rotierende Teil 420 als auch das feststehende Teil 430 weisen Ausnehmungen 421 und 431 auf. In den Aus nehmungen 421 und 431 sind Rollkörper, im Beispielsfalle Walzen 440 vorgesehen. Im Beispielsfalle weist die Lysier einrichtung 400 zwei Walzensätze 441 und 442 auf.

Bei Rotation des rotierenden Teiles 420 der Walzenquetsche 405 bewegen sich die Walzen 440 nach Art eines Wälzlagers zwischen dem rotierenden Teil 420 und dem feststehenden Teil 430.

Aufgrund der Bewegung des Mantels 7 und des Schneckenförde rers 6 in Pfeilrichtung gemäß Fig. 7, tritt Schlamm am Zen trifugenausgang 9 der Zentrifuge 4 in das Innere 450 der Walzenquetsche 405 als Lysiereinrichtung 400 ein. Der orga nismenhaltige Klärschlamm tritt dann durch die Austritts öffnung 455 zwischen zwei Walzen 440, so daß die Walzen 440 im Spiel zwischeneinander Schlamm erfassen, überrollen und dabei derart quetschen, daß die darin vorhandenen Zel len lysiert werden.

Der derart zerquetschte und lysierte Schlamm wird dann über den Spalt 470 weiter zum nächsten Walzensatz 442 transpor tiert, wo er erneut durch die umlaufenden Walzen 440 über rollt und gequetscht wird, so daß noch mehr Organismenzel len zerstört werden, so daß sich deren Zellinhalt in das Umgebungsmedium ergießt.

Der mit der Walzenquetsche 405 behandelte Schlamm verläßt schließlich die Lysiereinrichtung 400 an ihrer Auslaßöff nung 495, wo der Schlamm dann, je nach Bedarf, weiterverar beitet wird.

Besondere Vorteile der vorliegenden beispielhaften vierten Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zum Eindicken von Ab wasserschlämmen gemäß Fig. 7 liegen darin begründet, daß unterschiedliche Spaltbreiten 470 eingestellt werden können und unterschiedliche Walzengrößen benutzt werden können, je nachdem, welche lysierende Wirkung man erzielen möchte, so daß durch Variation der Parameter Breite des Spaltes 470, Größe der Walzen 440 und Anzahl der Walzensätze 441, 442 eine Feineinstellung des Lysierungsgrades erreicht werden kann.

Selbstverständlich ist es auch möglich, in Fig. 7 nicht ge zeigte Vertiefungen in die Oberflächen der Walzen 440 ein zubringen, welche sowohl radial, als auch in Richtung der Mantellinien der Walzenzylinder wie auch mit einem Anstell winkel zur Drehrichtung vorgesehen sein können.

In Fig. 7a ist ein Schnittbild entlang der Linie 7-7 in Fig. 7 durch einen ersten Walzensatz 441 und die Austritts öffnung 455 gezeigt.

In Fig. 8 ist als Lysiereinrichtung 500 eine Passiertrommel 505 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt.

Die Passiertrommel 505 weist ein rotierendes Teil 520 und ein feststehendes Teil 530 auf, welche mittels Dichtungen 501 gegeneinander abgedichtet sind.

Im Inneren 550 der Lysiereinrichtung 500 sind Passierele mente 561, im Beispielsfalle in unterschiedlichen Winkeln zueinander angeordnet.

Wie in den anderen Ausführungsformen ist das rotierende Teil 520 mit dem Mantel 7 der Zentrifuge 4 verbunden.

Aufgrund der Bewegung des Schneckenförderers 6 sowie des Mantels 7, wird Schlamm in Pfeilrichtung zum Zentrifuge nausgang 9 befördert und tritt durch die Austrittsöffnung 555 in das Innere 550 der Passiertrommel 505. Schlamm und darin enthaltene Mikroorganismen, wie beispielsweise Bakte rien, werden durch den engen Spalt 570 zwischen feststehen dem Teil 530 und den Passierelementen 561 gequetscht, wo durch hohe Scherkräfte entstehen, so daß Bakterien und an dere Mikroorganismen durch diese Scherbeanspruchung zerris sen werden und hierdurch lysiert werden, wodurch sie ihren Zellinhalt in das umgebende Medium ergießen.

Der in der Lysiereinrichtung 500 behandelte Schlamm tritt an der Auslaßöffnung 595 aus und kann in geeigneter Form weiter verarbeitet werden.

Fig. 9 zeigt einen Schnitt durch die Passiertrommel 505 ge mäß der Linie 9-9 in Fig. 8.

Fig. 10 zeigt als Lysiereinrichtung 600 ein Schneidwerk 605 als sechste Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung 1 zum Eindicken von Abwasserschlämmen. Das Schneidwerk 605 weist ein rotierendes Teil 620 auf, welches Schneidelemente 661 trägt.

Das rotierende Teil 620 ist mit dem Mantel 7 der Zentrifuge 4 verbunden. Das feststehende Teil 630 der Lysiereinrich tung 600 weist Schneidelemente 662 auf, welche in die Schneidelemente 661 eingreifen. Im Beispielsfalle sind die Schneidelemente als Messer ausgebildet, wobei die Messer sowohl hintereinander als auch nebeneinander angeordnet sind, wobei vorzugsweise eine Anordnung gemäß Fig. 12, die einen Schnitt entlang der Linie 12-12 in Fig. 10 darstellt, auf Lücke angeordnet sind.

Die Rotation des rotierenden Teiles 620 des Schneidwerks 605 erfolgt derart, daß sich die einzelnen Schneidelemente 661 und 662 nicht berühren und zwischen ihnen Spalte 670 ausgebildet sind, welche bei Bedarf einstellbar sind.

Wie in den anderen Ausführungsformen wird Schlamm aus der Zentrifuge 4 zum Zentrifugenausgang 9 befördert, welcher mit einer Geschwindigkeit von ca. 50 m/s in das Innere 650 der Lysiereinrichtung 600 befördert wird.

Der Schlamm aus der Zentrifuge 4 trifft dann zunächst auf die schräge Oberfläche 651 des feststehenden Teils 630 auf. Aufgrund dieses Aufschlagens des Klärschlammes platzten be reits hier eine Vielzahl der vorhandenen Zellen von Mikro organismen, wie Bakterien und Protozoen.

Um die lysierende Aufprallwirkung auf die schräge Oberflä che 651 noch zu verstärken, können hierauf noch Unebenhei ten, etwa in Form von Messern, Stiften oder dergleichen an gebracht sein.

Der Schlamm wird dann weiter über den Kanal 652 zu der ei gentlichen Schneideeinrichtung 656 geführt. Die als Messer ausgebildeten Schneidelemente 661 rotieren im Beispielsfal le mit einer Umfangsgeschwindigkeit von ca. 80 m/s. Der Schlamm wird dann durch die Spalte 670 zwischen den Messern 661 und 662 hindurchgeführt und muß im vorliegenden Bei spielsfall vier Reihen von Schneidelementen 662 passieren, um schlußendlich zum Schlammauslaß 695 zu gelangen.

Aufgrund der Rotationsgeschwindigkeit sowie der Ausgestal tung der Schneideeinrichtung 656 und der Schneidelemente 661 und 662 treten enorme Scherkräfte an den im Schlamm enthaltenen Mikroorganismen auf, so daß der größte Teil der darin enthaltenen Mikroorganismenzellen zerrissen wird, wo durch sich eine extreme lysierende Wirkung des Schneidwerks 605 ergibt, wodurch der größte Anteil der im Schlamm ent haltenen Zellen lysiert wird und sich deren Cytoplasma in das umgebende Medium ergießt, und für überlebende Zellen ein ausgezeichnetes Nährmedium bildet, was dann zu erhöhter Biogasproduktion und verminderter Schlammenge führt.

Fig. 11 zeigt einen Schnitt entlang den Linien 11-11 in Fig. 10, aus welchem erkennbar ist, daß in der Lysierein richtung 600 auch Schneidelemente 661 oder 662 verwendet werden können deren Ende, im Beispielsfalle ein Messerende 663, so ausgestellt ist, daß ein Teil des Schlammes der vorherigen Messerreihe wieder zugeführt wird, wodurch sich eine gewisse Pumpwirkung in Richtung auf die Zentrifuge er gibt und wodurch die Scherkräfte und damit die lysierende Wirkung noch weiter gesteigert werden kann.

Am Auslaß 695 befindet sich ein Wehr 690, mit dessen Höhe die Verweilzeit innerhalb der Schneideinrichtung 656 und damit der Lysierungsgrad einstellbar ist.

Fig. 12 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 12-12 in Fig. 10, aus dem ersichtlich ist, daß die Schneidelemente 661 und 662, welche in Schneidelemente- oder Messerreihen 641 angeordnet sind, auf Lücke zueinander stehen.

Fig. 13 zeigt eine Schnittansicht eines Stiftmahlwerkes 705 einer Lysiereinrichtung 700 einer erfindungsgemäßen Vor richtung 1 in einer siebten Ausführungsform.

Das Stiftmahlwerk ist wie die anderen Ausführungsformen als integraler Bestandteil der Zentrifuge 4 am Zentrifugenaus gang 9 angeordnet. Die Lysiereinrichtung 700 und insbeson dere das Stiftmahlwerk 705, weist ein rotierendes Teil 720 und ein feststehendes Teil 730 auf. Das feststehende Teil 730 ist nach außen über Dichtungen 701 abgedichtet.

Das rotierende Teil 720 ist mit dem Mantel 7 der Zentrifuge 4 verbunden. Das rotierende Teil 720 des Stiftmahlwerkes 705 trägt mehrere Reihen von Stiften 761, welche in die Lücken, die von Stiften 762 gebildet werden, und die an dem feststehenden Teil 730 vorgesehen sind, eingreifen.

Im Beispielsfalle weist das rotierende Teil 720 und das feststehende Teil 730 jeweils drei Stiftreihen 741 auf.

Das Stiftmahlwerk 705 ist nach außen über ein Wehr 790 ab geschlossen und weist einen Schlammauslaß 795 auf.

Wie in den anderen Ausführungsformen wird Schlamm in Pfeil richtung durch die Zentrifuge 4 zum Zentrifugenausgang 9 befördert und tritt dann in das Innere 750 der Lysierein richtung ein. Der Schlamm wird dann in die Zwischenräume 770 zwischen den einzelnen Stiften 761 und 762 gezwungen und wird durch Rotation der Stifte 761 großen Scherkräften ausgesetzt. Ähnlich wie beim Schneidwerk 605 der Lysierein richtung 600 treten in dem Stiftmahlwerk 705 zwischen den einzelnen Stiften 761 und 762 bzw. zwischen den einzelnen Stiftreihen 741 große Scherkräfte auf, welche in der Lage sind, Zellen von im Schlamm enthaltenen Mikroorganismen zu zerstören, so daß sich deren Inhalt in das umgebende Medium ergießt.

Der mit der Lysiereinrichtung 700 behandelte Schlamm tritt dann am Schlammauslaß 195 aus und kann dann wie gewünscht weiterverarbeitet werden.

Die Verweilzeit des Schlammes und damit der Lysiergrad kann durch die Höhe des Wehrs 790 eingestellt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Stiftmahlwerks 705 ist der Abstand zwischen zwei Stiftrei hen 741 einstellbar, wodurch sich noch größere Scherkraft wirkungen ergeben und damit höhere Lysiergrade erzielt wer den.

Fig. 14 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 14-14 in Fig. 13.

Besondere Vorteile der Lysiereinrichtung 700 in Form eines Stiftmahlwerkes 705 liegen darin begründet, daß die Ver weilzeit einstellbar ist, die Effizienz beispielsweise durch die Zahl der Stifte 761 und 762 leicht variierbar ist und daß die einzelnen Stifte 761, 762 im Bedarfsfalle leicht austauschbar sind.

Ein weiterer Vorteil liegt in dem relativ kleinen Bauraum und in relativ großen Toleranzen für die einzelnen Stifte. Bei Bedarf ist es sinnvoll, am Zentrifugenausgang 9 oder im Zulauf der Zentrifuge 4 ein in Fig. 13 nicht gezeigtes Sieb anzuordnen, um größere Fremdkörper, welche eventuell die Stifte 761 und 762 beschädigen könnten, zurückzuhalten.

Neben den hohen Scherkräften, welche zwischen den Stiftrei hen 741 auftreten, wird die lysierende Wirkung durch Auf prallen und Zerschlagen der Zellen ermöglicht.

Die in Fig. 15 gezeigte Kläranlage zur Anwendung eines Ab wasserklärverfahrens umfaßt ein primäres Absetzbecken 802 mit einem Zufluß 801 von rohem Abwasser. Ein Primärschlamm 811 wird in einen anaeroben Reaktor 812 geleitet. Das Ab wasser aus dem primären Absetzbecken 802 wird in eine aero be biologische Belebungseinrichtung 803 geführt, die Mi schung aus der Belebungseinrichtung 803 wird in ein Nach klärbecken 804 geleitet, wo es zur Trennung des gereinigten Abwassers 805 kommt. Ein Teil des abgesetzten belebten Schlammes 806 wird mit einer Rückschlammpumpe 820 als För dereinrichtung in die Belebungseinrichtung 803 zurückge pumpt. Der überschüssige belebte Schlamm 807 wird in eine Eindickungszentrifuge 4 mit Lysiereinrichtung 10 geführt, wo es zur Schlammeindickung sowie zur Zerlegung von Zellen eines Teils der Mikroorganismen kommt. Ein Zentrat 809 ge langt in die Belebungseinrichtung 803 zurück. Der einge dickte Schlamm wird in den anaeroben Reaktor 812 geführt. Eine Reaktionsmischung 813 vom anaeroben Reaktor 812 wird in eine Eindickungs- oder Entwässerungszentrifuge 4a gelei tet, wo es zur Entwässerung des stabilisierten Schlammes und zur Zerlegung von Zellen eines Teils der Mikroorganis men kommt. Ein Zentrat 817 gelangt in die Belebungseinrich tung 803 zurück und/oder ein Teil davon wird dem anaeroben Reaktor 812 zugeleitet. Der entwässerte anaerob stabili sierte Schlamm 815 gelangt über einen Auslaß 818 auf eine Deponie und/oder ein Teil 816 davon wird in den anaeroben Reaktor 812 zurückgeführt.

Der Teil dieser Anlage, wo es zur teilweisen Zerstörung der Zellen der Mikroorganismen kommt, setzt sich aus der Ein dickungszentrifuge 4 und der Entwässerungszentrifuge 4a und/oder der Rückschlammpumpe 820 und der o.a. Schlammpumpe zusammen. Im Beispielsfalle ist als Lysiereinrichtung ein Friktionsmahlwerk 100 mit einer rotierenden Mahlscheibe 161 und einer feststehenden Mahlscheibe 162 bei Zentrifuge 4 vorgesehen, während am Ausgang 9 der Zentrifuge 4a eine Lysiereinrichtung 10 in Form eines Messerschneidwerks 605 vorgesehen ist.

Zur Aufbereitung des Stimulierungsreagens ist es auch mög lich, einerseits belebten Schlamm und andererseits anaerob stabilisierten Schlamm und zwar entweder direkt aus dem ge gebenen Reaktor oder aus einem anderen, gut arbeitenden Re aktor, zu nutzen. Im erstgenannten Fall wird der überschüs sige belebte Schlamm 807 in die Eindickungszentrifuge 4 ge führt, wo es außer der Schlammeindickung zur Zerlegung/Lyse eines Teils der Biomassenzellen in der Lysiereinrichtung kommt, wobei das Zentrat 809 in die Belebungseinrichtung 803 zurückkehrt und der eingedickte Teil 810 in den anaero ben Reaktor 812 zur Schlammstabilisierung geführt wird. Im anderen Fall wird der anaerob stabilisierte Schlamm 813 in die Entwässerungszentrifuge 4a geführt, wo es außer der Schlammentwässerung zum Abbau eines Teils der Biomassenzel len kommt, wobei ein Teil von 5 bis 30% des Zentrates 817 und/oder ein Teil des zu 5 bis 30% entwässerten Schlammes 816 in den anaeroben Reaktor 812 zur Schlammstabilisierung zurückgeführt wird.

Das mit der erfindungsgemäßen Kläranlage durchgeführte Ver fahren ist somit ökonomisch deutlich vorteilhafter aus der Sicht einer Nutzung in industriellem Maßstab im Vergleich zu dem Stand der Technik der separaten Lysatzubereitung. Auf diese Weise ist es möglich, gleichzeitig die aeroben und anaeroben biologischen Klärprozesse zu stimulieren, hierdurch die zu entsorgende Schlammenge zu verringern und die Biogasproduktion zu erhöhen.

Eine Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. Klär anlage wirkt sich bei ihrer Realisierung allgemein durch eine Verbesserung einer Reihe von technischen Parametern aus. Bei der Verarbeitung gelöster Verunreinigungen (anaerobe Abwasserreinigung), sowie der anaeroben Schlamm stabilisierung kommt es zu folgenden Ergebnissen: Die Lei stung der anaeroben Reaktoren wird erhöht, der Abbau orga nischer Stoffe wird beschleunigt, der Abbau organischer Stoffe im Verlauf des Stabilisierungsprozesses wird eben falls beschleunigt (bei Schlamm die Vertiefung des anaero ben Abbaus, beim Abwasser die Möglichkeit, Problemstoffe, wie z. B. verschiedene Xenobiotika oder Giftstoffe abzu bauen), die Biogasproduktion wird erhöht, die Produktion von stabilisierendem Schlamm wird vermindert, die Entwässe rungsfähigkeit des anaerob stabilisierten Schlammes wird verbessert und die Energiebilanz des Prozesses im Vergleich zur herkömmlichen Gestaltung wird ebenfalls verbessert.

Beispiel 1

Die Funktion sowie die technische Nutzung laut Erfindung ist der Fig. 15 zu entnehmen. Als Hauptanlage zur Zuberei tung des Stimulierungsreagens, d. h. zum Abbau oder der Lyse eines Teils der Biomassenzellen des überschüssigen belebten Schlammes wurde eine Eindickungszentrifuge 4 verwendet. Zur Ermittlung der Menge des freigewordenen Zellysats wurde die Konzentration der gelösten organischen Stoffe, ausgedrückt als BSB₅ im Eingangsstrom 807 und im Ausgangsstrom 810 aus der Eindickungszentrifuge 4 mit folgendem Ergebnis festge legt:
Eingangsstrom (807) BSB_5(gelöst) - 140 mg/l
Konzentrat (Strom 810) BSB_5(gelöst) - 630 mg/l.

Mit Eingangsstrom 807 und Konzentrat 810 wurden die Tests der methanogenen Aktivität durchgeführt. Die Konzentratio nen der suspendierten Stoffe wurden bei beiden Stromarten so gestaltet, daß sie gleich waren. Getestet wurden unter gleichen Bedingungen und mit derselben Inokulum-Konzentra tion. Als Inokulum wurde anaerob stabilisierter Schlamm aus einem anaeroben Reaktor eingesetzt. Ermittelt wurde die Biogasproduktion getrennt für jeden Strom und für die Mi schung beider Ströme mit gleicher Menge sämtlicher Stoffe. Die Biogasproduktion aus derselben Menge sämtlicher Stoffe war beim Konzentrat 810 um ca. 10,1% höher als beim Ein gangsstrom 807. Das Produktionsergebnis bei der Mischung ergab eine Erhöhung um ca. 13,3% und ca. 31,2% gegenüber dem theoretischen Wert in Abhängigkeit von der Belastung des anaeroben Inokulums (0,54 und 0,27 g CSB/g organischer Anteil in einem Gramm der nicht aufgelösten Stoffe (Glühverlust)). Der theoretische Wert stellt die Summe des Produktionsgaswertes derselben Menge für jeden Strom ein zeln dar.

Beispiel 2

Überprüfung des Stimulierungseinflusses des Zellysates auf den anaeroben Abbau mit einfachen Substraten.

Es wurden methanogene Aktivitätstests anaerober Kofermenta tion mit Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure und Glukose vorgenommen. In sämtlichen Fällen wurde die gleiche Inoku lum-Menge eingesetzt, eine Versuchsserie wurde unter Zugabe von eingedicktem überschüssigem belebtem Schlammkonzentrat (Strom 810) durchgeführt und die andere unter Zugabe der gleichen Menge eintretenden überschüssigen belebten Schlam mes vor der Zentrifugierung (Strom 807). Die Kofermentation der komplexen Materialien mit einfachen Substraten hat manchmal eine Erhöhung der Abbaufähigkeit einiger Komponen ten der komplexen Substrate zur Folge. Die Kofermentation der gleichen Menge der untersuchten Schlämme mit Glukose wies einen Anstieg der Abbaufähigkeit beim eintretenden Schlamm um ca. 41,8% und beim Konzentrat um ca. 51,3% auf (Unterschied in der Auswirkung ca. 11,3%). Die Kofermen tation mit Ameisensäure war nur bei ca. 13,5%-Konzentrat positiv (Unterschied in der Auswirkung ca. 33%).

Claims

1. Vorrichtung zum Eindicken von Abwasserschlämmen mit wenigstens einer Zentrifuge (4), dadurch gekennzeichnet, daß an der Zentrifuge (4) wenigstens eine Lysiereinrichtung zum Aufbrechen der Zellen von in den Abwasserschlämmen enthaltenen Organismen vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifuge (4) eine rotierende Fördereinrich tung (6), insbesondere einen Schneckenförderer, auf weist, welcher den Schlamm zu einem Schlammauslaß (9) befördert, und/oder einen rotierenden Mantel (7) auf weist; und/oder daß die Zentrifuge (4) eine Düsenzentrifuge oder ein Düsenseparator ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß Mantel (7) und Fördereinrichtung (6) mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten rotieren.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit des Mantels (7) ca. 3000 UPM beträgt, und die Umfangsgeschwindigkeit der Fördereinrichtung (6) ca. 3010 UPM beträgt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lysiereinrichtung (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700) am Zentrifugenein gang (8) und/oder Zentrifugenausgang (9) und/oder in die Zentrifuge integriert vorgesehen ist und/oder die Lysiereinrichtung einen eigenen Antrieb aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Siebeinrichtung in der Schlammzuführung der Zentrifuge (4) und/oder der Lysiereinrichtung (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung zum Fördern von schlammhaltigem Abwasser mit wenigstens einer Pumpe (820), dadurch gekennzeichnet, daß an der Pumpe (820) wenigstens eine Lysiereinrichtung zum Aufbrechen der Zellen von in den Abwasserschlämmen enthaltenen Organismen vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine Kanalradpumpe, eine Kreiselpumpe oder eine rotierende Verdrängerpumpe ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lysiereinrichtung (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700) als Friktionsmahl werk (100; 200) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Friktionsmahlwerk (100; 200) wenigstens eine Mahlscheibe (161, 162) zum Zerreiben des Schlammes und der darin enthaltenen Zellen aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlscheibe (161) mit dem Mantel (7) der Zentrifuge (4) rotiert und sich gegen eine weitere feststehende Mahlscheibe (162) bewegt, wobei vorzugs weise der Abstand (170) beider Mahlscheiben (161, 162) einstellbar ist, wobei der Abstand (170) etwa im Be reich von 0,5 bis 5 mm liegt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn zeichnet, daß wenigstens eine Mahlscheibe an ihrer Mahlfläche (164, 165) Vertiefungen (163), insbesondere Nuten aufweist, welche vorzugsweise einen Anstellwinkel gegenüber der Radialrichtung aufweisen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten von nicht ausgenommen Bereichen der Mahl flächen (164, 165) unterbrochen sind, so daß radiale Nutenreihen ausgebildet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß nebeneinanderliegende Nutenreihen auf Lücke ange ordnet sind, so daß Bereiche, an denen eine Nutenreihe unterbrochen ist, die benachbarten Nutenreihen keine Unterbrechung aufweisen.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung an ihrem Schlammauslaß ein Wehr (190) aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Friktionsmahlwerk (100; 200) wenigstens einen Mahlkonus (205) zum Zerreiben des Schlammes und der darin enthaltenen Zellen aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Mahlkonus (205) einen rotierenden Außenkonus (220) mit wenigstens einer Mahlfläche (261) und einen vorzugsweise feststehenden Innenkonus (230) mit wenig stens einer Gegenfläche (262) aufweist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der rotierende Außenkonus (220) auf sei ner Mahlfläche (261) Vertiefungen (263), insbesondere Nuten, aufweist, wobei die Nutenbreite vorzugsweise in der Größenordnung der Nutentiefe liegt, und wobei die Nuten in Richtung der Mantellinien des Mahlkonus (205) oder in einem Anstellwinkel hierzu angeordnet sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten von nicht ausgenommenen Bereichen der Mahlflächen (261, 262) unterbrochen sind, so daß Nuten reihen in Richtung der Mantellinien ausgebildet sind.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß nebeneinander liegende Nutenreihen auf Lücke ange ordnet sind, so daß Bereiche, an denen eine Nutenreihe unterbrochen ist, die benachbarten Nutenreihen keine Unterbrechung aufweisen.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß Innen- und Außenkonus (230, 220) in einem Abstand (270) voneinander angeordnet sind, wobei der Abstand (270) vorzugsweise mittels Anschlag (275) und Federn während Rotation oder im Stillstand veränderlich und einstellbar ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lysiereinrichtung (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700) als Profilreibe (305) ausgebildet ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilreibe (305) eine feststehende Außenhülle (330) und eine rotierende Reibfläche (320) aufweist, wobei der Abstand (370) zwischen Außenhülle (330) und Reibfläche (320) einstellbar ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierende Reibfläche (320) Vertiefungen (363), insbesondere wellenförmige Vertiefungen (363) aufweist, wobei die Vertiefungen (363) vorzugsweise einen An stellwinkel zur Drehrichtung der Profilreibe (305) auf weisen.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der sich in Richtung des Schlammauslasses (395) erstreckende Teil (326) der Reibfläche (320) eine größere Neigung in Richtung auf die Wand der Außenhülle (330) aufweist, also einen breiteren Spalt (370) aufweist, als der sich in die Ge genrichtung erstreckende Teil (325) der Reibfläche (305).

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammzuführung zur Profilrei be (305) vorzugsweise zentrisch vorgesehen ist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (370) zwischen Reibflä che (320) und Außenhülle (330) minimal ca. 2 mm bis ma ximal ca. 10 mm beträgt.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lysiereinrichtung (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700) als Walzenquetsche (405) ausgebildet ist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzenquetsche (405) wenigstens einen Walzen satz (441, 442) aufweist, der auf der Innenwand einer vorzugsweise feststehenden Außenhülle (430) in Innenum fangsrichtung der Außenhülle (430) rollt.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzensatz (441, 442) wenigstens zehn Walzen aufweist.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lysiereinrichtung (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700) als Passiertrommel (505) ausgebildet ist.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Passiertrommel (505) mehrere Passierelemente aufweist, welche in einer feststehenden Außenhülle mit einem vorzugsweise einstellbaren Abstand (570) zur In nenwand der Außenhülle (530) rotieren.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lysiereinrichtung (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700) als Schneidwerk (605) ausgebildet ist.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidwerk (605) rotierende Schneidelementrei hen (641), insbesondere Messerreihen (641), festste hende Schneidelemente, insbesondere Messerreihen (641) sowie ein Wehr (690) am Schlammauslaß (695) aufweist, wobei die Schneidelementereihen (641) ineinander ein greifen ohne sich zu berühren.

35. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (670), die Höhe und die Umfangslänge der Messer der feststehenden und der rotierenden Messerreihen (641) einstellbar ist.

36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Messer (661, 662) mit einer Ge schwindigkeit von ca. 50 bis 100 m/s, vorzugsweise ca. 80 m/s rotieren.

37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß eine Messerreihe (641) eine Mehr zahl von Messern (661, 662) aufweist, wobei nebeneinan der liegende Messerreihen auf Lücke angeordnet sind, so daß Bereiche, an denen eine Messerreihe (661, 662) un terbrochen ist, die benachbarten Messerreihen (641) keine Unterbrechung aufweisen.

38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Messerenden (663) einen An stellwinkel zur Rotationsrichtung des Schneidwerks (605) aufweisen.

39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Wehrs (690) am Schlammauslaß (695) einstellbar ist.

40. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lysiereinrichtung (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700) als Stiftmahlwerk (705) ausgebildet ist.

41. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß Stiftmahlwerk rotierende Stiftreihen (761; 741), feststehende Stiftreihen (762; 741) sowie ein Wehr (790) am Schlammauslaß (795) aufweist, wobei die rotie renden und die feststehenden Stiftreihen (741) ineinan der eingreifen ohne sich zu berühren.

42. Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (770) zwischen den feststehenden und den rotierenden Stiftreihen (761, 762) einstellbar ist.

43. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (761) mit einer Ge schwindigkeit von ca. 50 bis 100 m/s, vorzugsweise ca. 80 m/s rotieren.

44. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (761, 762) derart ange ordnet sind, daß nebeneinander liegende Stiftreihen (741) auf Lücke angeordnet sind, so daß Bereiche, an denen keine Stifte in einer Stiftreihe (741) vorhanden sind, die benachbarten Stiftreihen (741) Stifte (761, 762) aufweisen.

45. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (761, 762) einen Winkel zur Drehachse einschließen.

46. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Wehrs (790) am Schlammauslaß (795) einstellbar ist.

47. Kläranlage für Abwasser mit:
wenigstens einem Absetzbecken (802) mit wenigstens einem Zufluß (801);
wenigstens einer Fördereinrichtung (820);
wenigstens einer aeroben Belebungseinrichtung (803);
wenigstens einem anaeroben Reaktor (812);
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kläranlage wenigstens eine Vorrichtung (1; 4, 4a; 820) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 46, aufweist.

48. Kläranlage nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens eine Lysiereinrichtung (10; 100; 200; 300; 500; 600; 700) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 46 aufweist, welche mit dem Zerkleinerer gekoppelt ist.

49. Kläranlage nach Anspruch 47 oder 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Lysiereinrichtung (10; 100; 200; 300; 500; 600; 700) nach der Eindickvorrichtung angeordnet ist.

50. Kläranlage nach einem der Ansprüche 47 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Nachklärbecken (804) zwischen der aeroben Belebungseinrichtung (803) und der Eindickungsvorrichtung (1; 4, 4a) angeordnet ist.

51. Kläranlage nach einem der Ansprüche 47 bis 50, dadurch gekennzeichnet, daß die aerobe Belebungseinrichtung (803) mit dem Absetzbecken (802) verbunden ist.

52. Kläranlage nach einem der Ansprüche 47 bis 51, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung eine Rück schlammpumpe (820) ist, welche vorzugsweise hinter dem Nachklärbecken (804) angeordnet ist und mit einem Zulauf zu der aeroben Belebungseinrichtung (803) verbunden ist.

53. Kläranlage nach einem der Ansprüche 47 bis 52, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindickungsvorrichtung (1; 4, 4a) eine Zentrifuge ist.

54. Kläranlage nach einem der Ansprüche 47 bis 53, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem anaeroben Reaktor (812) eine Eindickungs- und/oder Entwässerungsvorrichtung, vorzugsweise eine Zentrifuge (4a), angeordnet ist.