AT390050B - Verfahren zur oxidativen desodorierung von abwasserschlaemmen, insbesondere unter erhaltung der biomasse - Google Patents

Description

Nr. 390050

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum oxidativen Desodorieren von Abwasserschlämmen, insbesondere unter Erhaltung der Biomasse, das vor allem dadurch gekennzeichnet ist, daß die Abwasserschlämme mit Natriumchlorid bei Temperaturen von 5 bis 40°C, insbesondere 5 bis 25°C, behandelt werden.

Bei der Reinigung gewerblicher und kommunaler Abwässer in mechanisch-biologischen Kläranlagen fallen neben den gereinigten Abwässern, die problemlos in den Vorfluter abgeleitet werden können auch verhältnismäßig große Mengen an Klärschlamm an, die ebenfalls ordnungsgemäß beseitigt werden müssen.

Der Klärschlamm (Frischschlamm) setzt sich im allgemeinen zusammen aus dem Primärschlamm der mechanischen Stufe einer Kläranlage (Vorklärung) und dem sogenannten Überschußschlamm, der von der biologischen Stufe stammt. Sofern die zu behandelnden Abwässer zusätzlich über eine chemische Fällung gereinigt werden, die sogenannte dritte Reinigungsstufe, fällt noch ein Schlamm an mit überwiegend anorganischem Charakter.

Der Klärschlamm hat meistens einen niedrigen Trockensubstanz-Gehalt und enthält große Mengen an Mikroorganismen, auch pathogener Art, in Form von Bakterien, Viren und Wurmeiem von Eingeweideparasiten. Ein weiteres Kriterium von Klärschlamm ist meistens ein völliges Sauerstoffdefizift.

Durch anaerobe Bakterientätigkeit, d. h. durch Bakterientätigkeit bei Abwesenheit von gelöstem Sauerstoff und ohne Luftzutritt, kommt es, speziell bei Klärschlamm, sehr schnell zu Bildung äuserst übler und zum Teil toxischer Gerüche, die bei der Schlammbehandlung und -beseitigung ein großes Problem, sowohl für das Betriebspersonal einer Kläranlage als auch für die Anrainerschaft darstellen.

Der Vorgang der anaeroben, biochemischen Bakterientätigkeit wird als "Saure Gärung" bezeichnet und ist ein Prozeß, der in der Abwassertechnik und insbesondere bei der Schlammbehandlung äußerst unerwünscht ist. Bei diesem Prozeß wird der für die Bakterienatmung benötigte Sauerstoff aus sauerstoffhaltigen Verbindungen, gegebenenfalls auch aus den Molekülen des Wassers, äbgespalten, wobei Gase wie Kohlendioxid (CO2),

Wasserstoff (H2), Schwefelwasserstoff (H2S), und kleine Mengen an Methan (CH4) gebildet werden. Durch die Bakterientätigkeit entstehen darüberhinaus anderweitige unangenehm- und übelriechende Schwefel- und stickstoffhaltige Geruchsstoffe, wie z. B. Mercaptane, Thioäther oder auch Ammoniak. Die bakterielle Spaltung von im Abwasserschlamm enthaltenen Fetten führt zur Bildung organischer Säuren, wie Essigsäure und Buttersäure, wobei der pH-Wert des ursprünglich neutralen Schlammes bereits nach sehr kurzer Zeit in den schwachsauren Bereich abgleitet.

Bei der Schlammbehandlung und -beseitigung, sei es durch Unterbringung in der Landwirtschaft, Eindickung mittels Eindicker, Entwässerung über Zentrifugen oder durch thermische (Trocknung, Verbrennung) oder chemische Behandlung, ist es unumgänglich, den Klärschlamm mit Hilfe von Pumpen oder anderen Aggregaten zu bewegen, umzuwälzen oder zu transportieren.

Gerade bei diesen notwendigen Arten der Schlammbehandlung emittieren die vorgenannt erwähnten, übelriechenden und z. T. giftigen Geruchsstoffe stark, wodurch eine große Belästigung und gesundheitliche Gefährdung für Betriebspersonal und Anrainer von Kläranlagen auftritt. Während nun aber auf der einen Seite unkontrollierte, anaerobe Schlammfaulung in Form der sauren Gärung in den Schlammsammeltrichtem der Vorklärung und den Eindickbehältem (Voreindickem) äußerst unerwünscht ist, nutzt man dagegen die kontrollierte, mikrobielle Zersetzung der organischen Inhaltstoffe des Klärschlammes auf der andern Seite bei der sogenannten alkalischen Schlammfaulung bewußt aus, ja fördert sie sogar durch eine optimale pH- und Temperatursteuerung. Bei diesem Vorgang wird das organische Material mit Hilfe bestimmter Bakteriengruppen zu Methan veratmet (Methanfaulung).

Da die Schlammbeseitigung bei z. B. kommunalen Kläranlagen in nahezu allen Fällen bisher über das Verfahren der Methanfaulung abgewickelt wird, kommt es in vielen Fällen gerade deshalb darauf an, die Mikroorganismen im Schlamm nicht abzutöten, den Schlamm also nicht zu sterilisieren, sondern nur ihre Lebensvorgänge in den Bereichen der Kläranlage weitestgehend zu hemmen, in denen der Klärschlamm aufgearbeitet wird, insbesondere bei offenen Systemen.

Soll jedoch nicht gefault werden, wie z. B. bei Lagerung auf Deponien, beim Transport oder beim Ausbringen auf Agrarland, so kann auch eine nahezu völlige Abtötung aller Bakterien erfolgen, da eine Desodorierung nur für eine bestimmt Zeit erwünscht ist, nämlich für die Zeit der Weiterverarbeitung.

So wurde z. B. zur Gewinnung eines zur Behandlung von Äckern geeigneten Klärschlammes eine kombinierte Behandlung dieses Schlammes durch Wärme und chlorabspaltende Mittel beschrieben, um sämtliche Bakterien abzutöten, s. DE-OS 2 460 286.

Ein derartiger Schlamm kann aber nicht mehr gefault werden.

Wesentlich war daher für die Technik ein Verfahren, bei dem zwar eine völlig ausreichende Desodorierung, aber nicht zwangsläufig gleichzeitig eine vollständige Abtötung der Bakterien ein trat.

Es wurde nun gefunden, daß sich dieses Ziel errreichen läßt, wenn Abwasserschlämme, insbesondere Abwasserschlämme von kommunalen Kläranlagen, die aufgrund leicht zersetzbaren organischen Materials unter annaeroben Bedingungen stark übelriechende und zum Teil toxische Emissionen hervorrufen, praktisch quantitativ, insbesondere unter Erhaltung der Biomasse, oxidativ desodoriert werden, wenn die Abwasserschlämme mit Natriumchlorit bei 5 - 40°C behandelt werden.

Bevorzugte Behandlungstemperaturen sind 5 · 25° C. -2-

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Das Natriumchlorit wird bevorzugt bei pH-Werten der Schlämme von 5,0 - 6,8 bzw. 7,0 eingesetzt. pH-Werte über 7 sind für eine Behandlung zwar möglich, allerdings verläuft die Desodorierung dann wesentlich langsamer, wobei im allgemeinen auch größere Mengen an Oxidationsmitteln eingesetzt werden müssen. 5 Die Desodorierung ist auch möglich bei geringeren pH-Werten als 5,0 - im Prinzip kann mit Mineralsäuren jeder andere, saure pH-Wert eingestellt werden - jedoch muß dann bei niedrigeren pH-Werten mit der Gefahr von Korrosionen an den Apparaturen und Aggregaten gerechnet werden.

Zur eventuellen Einstellung eines für die Schlammbehandlung und -Desodorierung günstigen pH-Wertes eignen sich alle Mineralsäuren, soweit sie nicht durch erfindungsgemäße Mittel gezehrt werden können, wie 10 Salzsäure und Schwefelsäure, sowie evtl. Phosphorsäure oder Salpetersäure.

Bevorzugt können Salzsäure oder auch Schwefelsäure als wässrige Lösungen unter Umpumpen oder Umrühren eingesetzt werden.

Am einfachsten werden sie in handelsüblichen, leicht zugänglichen Konzentrationen verwendet, d. h. bevorzugt von 15 - 36 Gew.-% bei Salzsäure bzw. von 15 - 96 Gew.% bei Schwefelsäure. 15 Bevorzugt ist Natriumchlorit in Form seiner wäßrigen, handelsüblichen Lösungen.

Jedoch kann auch trockenes, 80 gew.-%iges Natriumchlorit verwendet und es können daraus Lösungen beliebiger Konzentrationen hergestellt werden.

Chlorite wirken bekanntlich im Gegensatz zu Chlor oder Hypochloriten nicht chlorierend, sondern über Sauerstoff in statu nascendi oxidierend und hemmend auf die Bakterientätigkeit. 20 Ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, daß durch den Einsatz der erfindungsgemäß zu verwendeten Mittel im Gegensatz zu aktivchlorhaltigen Mitteln, wie etwa Chlor oder Hypochlorit, die Bildung stark geruchsintensiver, toxischer, chlorierter organischer Verbindungen vermieden wird, z. B. bei Gegenwart von Phenolen (Chlorphenolbildung), Aminen od. dgl.

Außerdem liegt ein weiterer Vorteil darin, daß es im Gegensatz zu Chlor äbspaltenden Verbindungen bei 25 Anwesenheit von Ammoniak oder Ammoniak bildenden Verbindungen nicht zur Bildung von explosiblem Stickstofftrichlorid kommen kann.

Durch den Einsatz von Natriumchlorit werden die bereits im Schlamm gebildeten ülen Gerüche chemisch oxidativ eliminiert.

Der Prozeß der Desodorierung läuft dabei schnell und quantitativ ab, lange Reaktionszeiten wie z. B. eine oder 30 mehrere Stunden, oder höhere Reaktionstemperaturen werden dabei praktisch nicht benötigt

Das Verfahren wird vielmehr bevorzugt - wie gesagt - bei 5 - 25 °C ausgeführt

Die Menge an Natriumchlorit richtet sich nach Art und Menge des zu behandelnden Schlammes.

Klärschlamm, der relativ frisch abgezogen und aufgearbeitet wird, wird einen nicht so hohen Einsatz an Natriumchlorit erfordern und ist leichter zu desodorieren, als bereits relativ alter und damit stark angefaulter 35 Schlamm.

In Praxisversuchen haben sich als Richtwert Einsatzmengen von 50 bis 70 kg einer etwa 24 gew.-%igen Natriumchloritlösung pro 100 m^ Klärschlamm bewährt Durch die erfindungsgemäß ermittelten Einsatzmengen an Chloritlösungen kann die biologische Zersetzung des Schlammes für die Zeitdauer der Schlammbehandlung und Schlammbeseitigung durch eine einmalige oder mehrmalige Zugabe des Oxidationsmittels unterbunden 40 werden.

Eine Abtötung da1 Mikroorganismen ist prinzipiell möglich, erfordert aber höhere Mengen.

Neben der Anwendung von Natriumchlorit bei allen üblichen kommunalen Klärschlämmen, können auch Industrieschlämme, z. B. von Papierfabriken, Textil- und Chemiefaserwerken, Zuckerfabriken, Brauerein, Molkerein, Tierkörperbeseitigungsanstalten oder Tiermehlfabriken mit Natriumchlorit wirkungsvoll desodoriert 45 werden.

Das Verfahren kann kontinuierlich oder diskontinuierlich in den üblichen Schlammstapelbehältem und Schlammeindickem oder auf andere, der jeweiligen Aufbereitung einer Kläranlage entsprechenden Art und Weise, durchgeführt werden. Auch jeder andere Reaktor, der eine genügende Durchmischung garantiert, entweder durch bewegliche oder feste Einbauten, durch Verwendung von Preßluft oder durch Umwälzen mittels 50 Schlammpumpen, kann eingesetzt werden.

Der technische und verfahrenstechnische Fortschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Natriumchlorit liegt einmal in der einfachen und problemlosen Anwendung und Durchführung des Verfahrens, und zwar im besonderen durch den direkten Einsatz des Natriumchlorits sowie unter Inanspruchnahme der jeweils an Ort und Stelle vorhandenen Einrichtungen zur Schlammbehandlung und -beseitigung (Wärmeaustauscher wie z. B. bei 55 dem Verfahren der DE-OS 2 460 286 sind überflüssig).

Das bedeutet für die Praxis, daß Einrichtungen zur Herstellung und Gewinnung des Natriumchlorits vor Ort im allgemeinen nicht erforderlich sind, da leicht zu handhabende, stabile, handelsübliche Lösungen eingesetzt werden, die im Gegensatz etwa zu Chlorgas oder Hypochlorit, keiner Ausgasung oder Zersetzung in Form giftiger Gase unterliegen, noch beim Umgang außergewöhnliche Sicherheitsvorkehrungen erfordern. 60 Der weitere, hervorzuhebende Vorteil des vorliegenden Verfahrens ist, daß für die Anwendung von Natriumchloritlösungen keine Umbauten oder andere bautechnischen Maßnahmen im Klärwerksbereich erforderlich werden, sondern die Behandlung in den vorliegenden Schlammsammelbehältem, z. B. den üblichen -3-

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Schlammeindickem usw., erfolgen kann.

Die Zumischung des Natriumchlorits erfolgt als Lösung in sehr einfacher Art und Weise, entweder direkt in den sich füllenden Schlammsammelbehälter über eine Hand· bzw. einfache Dosieipumpe - hierbei reicht eine Durchmischung des Schlammes mittels Umwälzpumpen oder Preßluft aus-, oder es erfolgt die Einspeisung des Chemikals mit Hilfe einer Dosierpumpe in die Schlammleitung zum Eindicker, bzw. gegebenenfalls in die Saugleitung der Schlammförderpumpen. Eine zusätzliche Durchmischung hierbei entfällt. Im Idealfall kann eine mengenproportionale Regelung von Schlammenge und Natriumchlorit erfolgen, was eine äußerst wirtschaftliche Fahrweise zur Folge hat

Im Gegensatz zu bekannten, sehr energieintensiven Verfahren zur Schlammhygienisierung, bei denen der anfallende Schlamm zum Teil auf höhere Temperaturen aufgeheizt wird, (siehe z. B. DE-OS 2 460 286), wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in den Temperaturbereichen gearbeitet, in denen der zu behandelnde Schlamm anfällt, nämlich in der Regel zwischen 5° und 25°C. Höhere Temperaturen als 25°C sind für eine Behandlung möglich, allerdings wird man aus energieökonomischen Gründen im allgemeinen auf höhere Temperaturen verzichten.

Ein weiterer Vorteil des vorliegenden Verfahrens ist, daß die Schlammdichte (% TS) für eine Behandlung mit Chloritlösungen keine besondere Rolle spielt, sofern die Klär- und Industrieschlämme mit gewöhnlichen Schlammpumpen, Preßluft oder anderen üblichen Rühraggregaten oder Apparaturen genügend umgewälzt bzw. vermischt werden können. Übliche Klärschlämme fallen in den Bereichen um 3 % TS an, während industrielle Schlämme häufig in Bereichen zwischen 2 und 12 % TS anfallen, sodaß eine direkte Behandlung ohne besondere Einrichtungen und ohne zusätzlichen Energieaufwand möglich ist. Höhere Schlammdichten als 12 % TS können ebenfalls sehr gut desodoriert werden, wobei u. U. speziellere Einmischer oder Dickstoffpumpen einzusetzen sind.

Die Behandlungszeit für die Eliminierung der Schad- und Faulgase ist u. a. abhängig von der Schlammart, dem Schlammalter sowie der Zielsetzung der Behandlung. Eine Geruchsbeseitigung mit vorübergehender Hemmung der Gärprozesse bei den genannten Richtwerten für Einsatzmengen tritt bereits nach 5-20 Minuten ein.

Bei den angegebenen Richtwerten für Einsatzmenge und Einwirkzeit wird eine Dauer der Desodorierung erreicht, die zur normalen Weiterbehandlung des desodorierten Klärschlammes ausreicht.

Werden die Richtwerte für die Einsatzmengen erhöht, so wird die Standzeit des desodorierten Klärschlammes entsprechend verlängert.

Sollte es nötig sein, aus klärtechnischen Gründen, wie z. B. Ausfall der Pumpen, allgemeiner Energieausfall, den desodorierten Klärschlamm länger als normalerweise üblich lagern zu müssen, so können ohne Schädigung des Schlammes periodisch weitere Mengen am erfindungsgemäß eingesetzten Natriumchicnit zugegeben werden. Für derartige Behandlungen spielen die örtlichen Gegebenheiten und die Zielsetzung eine maßgebende Rolle. Für die Praxis wichtig ist ferner die Tatsache, daß durch den Einsatz von vorzugsweise Natriumchloritlösungen bei Einhaltung der Richtwerte für die Einsatzmengen praktisch keine pH-Verschiebung im Schlamm eintritt.

Mit dem Einsatz von Natriumchlorit zur Geruchsbeseitigung und -Unterbindung, wie sie anfangs genannt wurden, z. B. bei Prozessen der Aufbereitung von Klär- und Industrieschlämmen, wird in hervorragender Weise der Forderung nach umweltfreundlichen Chemikalien Rechnung getragen.

Bei der Geruchsbeseitigung und Geruchshemmung mit Natriumchlorit verbleiben im Schlamm als Rückstand nur geringe Mengen an Kochsalz (im mg-Bereich), - da Natriumchlorit zu harmlosem Kochsalz abreagiert.

Natriumchlorit ist gebrauchsfertig und direkt anwendbar und enthält in Lösung weder gesundheitsgefährdende Schadgase, noch werden bei seiner Anwendung irgendwelche Schadgase frei.

Mit Natriumchlorit werden die Geruchsträger im Schlamm chemisch-oxidativ abgebaut, d. h. in geruchsneutrale, harmlosere Stoffe umgewandelt. Da die Gerüche bereits im Schlamm oxidiert werden, hat dies zur Folge, daß kaum noch Geruchsstoffe emittieren können. Gleichzeitig werden die bakteriellen Gärprozesse durch die entsprechenden Zugaben für die gewünschte Zeit gehemmt Die chemische Oxidation von Gerüchen bei gleichzeitiger Hemmung der bakteriellen Zersetzung des Schlammes ist gegenüber anderen Zusatzstoffen, die beispielsweise nur für geringe Zeit überdeckend wirken, ein ganz entscheidender Vorteil.

Anaerobe Gärprozesse im Schlamm als Hauptverursacher übler und toxisch» Gerüche können durch derartige geruchsüberdeckende Chemikalien nicht unterbunden werden, s. z. B. DE-OS 2 531496. Für die Praxis ist von großer Bedeutung, daß der Einsatz von Natriumchlorit keine nachteiligen Auswirkungen z. B. auf die Vorgänge bei der sogenannten alkalischen Schlammfaulung (Methanfaulung) ausübt

Bei diesem, in den Kläranlagen noch meistens angewendeten Prozeß zur weiteren Schlammaufbereitung, werden die organischen Schmutzstoffe des Schlammes (ungelöste Fette, Kohlenhydrate, Eiweiße) bakteriell weiter abgebaut Praxisversuche in Kläranlagen haben ergeben, daß bei den Richtwerten für Natriumchloritlösungen, neben der erwünschten Wirkung der Geruchsbeseitigung und Geruchshemmung während der Zeitdauer des Schlammtransportes, im Faulturm jedoch wieder die volle Bakterientätigkeit erreicht wird, die zum mikrobiellen Abbau notwendig ist

Die Herstellung von Natriumchlorit ist im Normalfall vor Ort nicht notwendig, da bei dem »findungsgemäß»! Verfahren handelsübliche, leicht zu handhabende Transportbehälter eingesetzt w»den. -4-

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Durch Erstellung einer Speicheranlage für das Desodorierungsmittel können sehr günstige Schlammbehandlungskosten erzielt werden, da unter anderem über die eingebaute Dosierpumpe konkrete, mengenmäßige Zugaben, bezogen auf zu behandelnden Schlamm, erfolgen können.

Dct technische Fortschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt einmal in der Möglichkeit, Schlämme für ihre Weiterverarbeitung vollständig zu desodorieren, aber - wenn nötig - für eine Methanfaulung aktiv genug zu erhalten.

Selbstverständlich können derartig behandelte Schlämme nach der üblichen Chlorkalkzugabe auch deponiert werden.

Auch andere bekannte Behandlungsweisen, wie Verbrennen oder Kompostieren, kommen nach der erfindungsgemäßen Desodorierung in Betracht.

Praktisch tritt die ausreichende Desodorierung nach einmaligem Zugeben des Natriumchlorits ein.

Die folgenden Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern. Die Beurteilung des behandelten und unbehandelten Schlammes erfolgte dabei in der Hauptsache über sensorische Geruchsprüfungen, die von mehreren Testpersonen vorgenommen wurden. Die Geruchsprüfungen erfolgten in zeitlichen Abständen über einige Tage. Darüber hinaus wurden qualitative Überschußmessungen an NaClC>2 an den behandelten Proben durchgeführt.

Die labormäßigen, halbtechnischen und technischen Versuche wurden jeweils in kommunalen Kläranlagen, d. h. unter Praxisbedingungen, durchgeführL

Beispiel 1:

Frischer Klärschlamm aus einer komunalen Kläranlage wurde in geruchsneutralen, 101-Plastikeimem mit steigenden Mengen an Natriumchlorit versetzt, wobei Zusatzmengen von 30,50,70,100 und 120 kg einer etwa 24 gew.-%igen Natriumchloritlösung/100 Schlamm angewandt wurden. Es erfolgte nur eine einmalige Zugabe des Desodorierungsmittels.

Die Parameter des Ausgangsschlammes waren: pH-Wert 6,1, Trockensubstanzgehalt 6,5 %, Glührückstand 18,4 %, Glühverlust 81,6 %, Temperatur 12° C.

Nach guter Durchmischung wurden die Plastikeimer einschl. einer unbehandelten Schlammprobe als Vergleich mit Aluminiumfolie verschlossen und bei Außentemperaturen zwischen 8 und 12°C an windarmer Stelle im Freien gelagert.

Nach Standzeiten von jeweils 0,5,1,2 und 3 Tagen wurden die Eimer geöffnet, umgerührt und durch mehrere Testpersonen sensorischen Prüfungen vorgenommen. Ebenso erfolgten zu diesem Zeitpunkt qualitative Prüfungen auf Rest-Natriumchlorit sowie pH-Messungen. a) Bei der niedrigsten Zugabemenge von 30 kg Natriumchloritlösung pro 100 m^ Schlamm war die Desodorierung nicht völlig zufriedenstellend. Der spezifische Klärschlammgeruch konnte gegenüber der unbehandelten Vergleichsprobe nur zum Teil und auch nur vorübergehend unterbunden werden. Bereits nach etwa 8 h war kein Rest-Chlorit mehr nachweisbar. *1 b) Mit einer Zugabemenge von 50 kg/100 nr Schlamm konnte dagegen eine gute Desodorierung erzielt werden, und zwar schon innerhalb etwa 15 min. Der Effekt der guten Geruchsunterbindung hielt über eine Zeit von etwa 2 Tagen an. Erst nach dieser Standzeit kam es wieder zu spezifischen Geruchsemissionen; das Natriumchlorit wurde innerhalb 48 h gezehrt. c) Mit einer Einsatzmenge von 70 kg/100 Schlamm wurde eine sehr gute Desodorierung erzielt. Die Geruchsunterbindung war einwandfrei und bereits nach dem Einmischen der Natriumchloritlösung, etwa 5 min, erreicht Der gute sensorischen Eindruck hielt sich über die gesamte Versuchszeit der Standversuche von 3 Tagen. Diese Zeit war als Zielvorstellung für die Versuchsserie angesetzt worden. Rest-Natriumchlorit war nach 2 Tagen noch nachweisbar, wurde aber innerhalb 3 Tagen vollständig abgebaut d) Durch höhere Zugabemengen an Natriumchlorit nämlich 100 bzw. 120 kg/100 mJ Schlamm konnten hinsichtlich Desodorierungseffekt keine, den Einsatzmengen an Natriumchlorit entsprechend, signifikanten Geruchsverbesserungen erzielt werden. Die Reaktion auf Chlorit war nach Beendigung der Versuche, nämlich 3 Tagen, noch positiv.

Die pH-Werte bei allen eben beschriebenen Versuchen, Punkt a bis d, wurden durch den Zusatz an Natriumchloritlösung praktisch nicht verändert

Beispiel 2: 2 Tage alter kommunaler Klärschlam, der über diese Zeit gelagert und damit bereits stark angefault war, wurde mit Natriumchlorit behandelt, wobei Zugabemengen von 50, 70 und 100 kg der etwa 24 gew.-%igen

Natriumchloritlösung pro 100 Klärschlamm eingesetzt wurden. Die Zugabe an Desodorierungsmittel erfolgte nur einmal am Anfang der Behandlung.

Die Eigenschaften des Klärschlammes waren folgende: pH-Wert 5,9, Trockensubstanzgehalt 3,6 %, Glührückstand 35,4 %, Glühverlust 64,6 %. Die Temperatur des Klärschlammes betrug 8°C.

Nach guter Durchmischung wurden mit den Schlammproben Standversuche in geruchsneutralen Plastikeimem -5-

Nr. 390050 im Freien über eine Zeit von 3 Tagen durchgeführt. Beschreibung und Art der Geruchspriifung sind in Beispiel 1 angegeben. Die Temperaturen während der Versuchsperiode lagen bei 8°C. a) Bei einer Zugabemenge von 50 kg Natriumchloritlösung pro 100 m^ Schlamm konnte eine gute Desodorierung über eine Zeit von 2-3 Tagen erreicht werden. Erst nach dieser Standzeit traten wieder erste, leichte Geruchsemissionen auf. b) Mit 70 kg Natriumchlorit pro 100 m^ Klärschlamm wurde eine sehr gute Geruchsunterbindung und bakterielle Hemmung der Gärprozesse erreicht, die über die gesamte, festgelegte Versuchszeit von 3 Tagen reichte. Rest-Chlorit war noch nach 2 Tagen, jedoch nicht mehr nach 3 Tagen Standzeit nachweisbar. c) Eine Verbesserung des Desodorierungseffektes mit 100 kg Natriumchloritlösung pro 100 m^ Klärschlamm gegenüber der unter Punkt b genannten Konzentration, war kaum feststellbar. Allerdings konnte noch nach der festgelegten Standzeit von 3 Tagen genügend Restchlorit nachgewiesen werden. Daraus ist zu schließen, daß mit dieser Einsatzmenge längere Standzeiten als 3 Tage bei guter Geruchshemmung und bei der angegebenen Temperatur möglich sind.

Veränderungen im pH-Wert traten bei den genannten Versuchen nicht auf.

Beispiel 3:

Frischer kommunaler Klärschlamm von 20°C wurde zu Desodorierungsversuchen mit Natriumchlorit herangezogen. Als Zielsetzung für die Geruchsbeseitigung und Geruchshemmung wurden wiederum 3 Tage festgelegt bei Einsatzmengen an etwa 24gew.%iger Natriumchloritlösung von 50,70,100 und 120 kg/100 m·* Klärschlamm. Die Temperaturen während der Standversuche schwankten zwischen 18 und 21°C. Versuchsbeschreibung und sensorische Prüfungen sind in Beispiel 1 erläutert

Die Parameter des Schlammes waren: pH-Wert 5,8,Trockensubstanzgehalt 3,2 %, Glührückstand 27,6 %, Glühverlust 72,4 %, Temperatur 20°C. a) Zusatzmengen von 50 kg Natriumchlorit/100 Klärschlamm reichten bei Schlammtemperaturen um 20°C noch nicht völlig aus, um die Geruchsemissionen völlig zu unerbinden. Die Geruchsbildung nahm nach 2 Tagen Standzeit wieder leicht zu. Die eingesetzte Menge an Natriumchlorit war innerhalb 2 Tagen gezehrt b) Mit Einsatzmengen von 70 kg Natriumchlorit/100 np Klärschlamm konnte eine optimale Desodorierung innerhalb 5-10 Minuten erzielt werden. Die Geruchsunterbindung, d. h. die Hemmung der bakteriellen Zersetzung des Schlammes, hielt über die festgelegte Standzeit von 3 Tagen an. In dieser Zeit war auch die eingesetzte Menge an Natriumchlorit gezehrt c) Die Desodorierung des Schlammes mit Zugabemengen von 100 und 120 kg pro 100 m^ war ebenfalls sehr gut. Gegenüber Versuch b mit 70 kg pro 100 Schlamm wurden bei 3-tägiger Standzeit jedoch keine weiteren Vorteile sichtbar. Möglicherweise sind bei den höheren beiden Einsatzmengen längere Standzeiten als 3 Tage möglich.

Bei allen Versuchen wurden die pH-Werte durch den Einsatz von Natriumchlorit praktisch nicht verändert

Beispiel 4:

In einer kommunalen Kläranlage mit zweistufiger Abwasserreinigung fallen pro Tag etwa 450 m^ Klärschlamm an (Primär- und Überschußschlamm), mit einem Trockensubstanzgehalt von etwa 3 %. Der Klärschlamm wird mehrmals pro Tag aus den Sammeltrichtem der Vorklärung abgezogen und in einem Eindicker gestapelt. Je nach Schlammanfall ergeben sich im Eindicker Aufenthaltszeiten des Schlammes von 8-36 Stunden.

Da die Kläranlage bisher über keine eigene Schlammbeseitigung verfügt, wird der Klärschlamm in einem benachbarten Klärwerk zusammen mit dem dort anfallenden Schlamm über die Methanfaulung aufbereitet

Durch die Standzeiten des Klärschlammes im Eindicker bis zu 36 h, kommt es zum Austreten großer Geruchsemissionen in Form von Schwefelwasserstoff und anderen übelriechenden, spezifischen Faulgasen, insbesondere in warmen Jahreszeiten. Da die Kläranlage in unmittelbarer Nähe eines Freizheitparks liegt, kommt es hier oft zu großen Belästigungen der Erholungssuchenden. Auch das Fachpersonal der Kläranlage ist ständig den Geruchsemissionen ausgesetzt

Durch den Einsatz von Natriumchlorit mit Zugabemengen von 70 kg der 24,2 gew.-%igen

Natriumchloritlösung pro 100 m^ Schlamm konnte eine völlige Beseitigung der üblen Gerüche sowie eine Hemmung der Gärprozesse für die Zeit der Schlammstapelung erreicht werden. Zugabestelle für die Natriumnchloritlösung waren die Schlammleitungen zum Eindicker.

Bg.ispiel-5;

Bei einem Klärwerk mit zweistufiger Abwasserreinigung, das über keine eigene Schlammaufbereitung verfügt, wird die täglich anfallende Klärschlammenge von 400-450 m^ mehrmals pro Tag in ein 250 m^ fassendes Schlammpufferbecken abgezogen, und von hier aus 2-3 mal pro Tag über eine unterirdische, etwa 10 km lange Druckleitung zum Hauptklärwerk gepumpt Je nach Schlammanfall kommen auch Standzeiten im -6-

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Sammelbecken bis zu 24 h vor.

Im Hauptklärwerk fällt der nach hier gepumpte Schlamm zusammen mit dem Klärschlamm des Hauptklärwerkes in ein tiefliegendes Zentralsammelbecken, von wo aus der Schlamm anschließend den Faultürmen zugeleitet wird.

Sowohl am Schlammpufferbecken des ersten Klärwerkes als auch am Zentralsammelbecken des Hauptklärwerkes treten unerhörte Faulgasemissionen aus. Da das Hauptklärwerk innerhalb eines dichten Siedlungsgebietes liegt, führt dies nicht nur zu einer ständigen Gesundheitsgefährdung der Mitarbeiter der Kläranlage, sondern vor allem zu sehr großen Geruchsbelästigungen weiter Anliegergebiete.

Zur Beseitigung der Klärschlammgerüche und zur Unterbindung weiterer Gährungsprozesse hat sich die Zugabe von Natriumchlorit hervorragend bewährt, und zwar in Einsatzmengen je nach Schlammart von 50 bzw. 70 kg der etwa 24 gew.-%igen Natriumchloritlösung. Dosiert wurde in die Schlammtrichter der Vorklärbecken während des Schlammabzuges. Bereits kurze Zeit nach Zugabe des Oxidationsmittels war eine einwandfreie Geruchsbeseitigung festzustellen, sodaß weder am Schlammpufferbecken des ersten Klärwerkes noch am Zentralsammelbecken des Hauptklärwerks Geruchsemissionen austraten.

Auch mit Natriumchlorit desodorierter Klärschlamm, der erst nach 24-stündiger Standzeit über die Druckleitung dem Zentralsammelbecken zugeführt wurde, wies nach dieser Zeit keine unangenehmen Gerüche mehr auf, d. h. die eingesetzte Natriumchloritmenge reichte aus, die Unterbindung bakterieller Zersetzungsvorgänge im Schlamm aufrecht zu erhalten. Die sensorischen Begutachtungen wurden bei allen Betriebsversuchen von mehreren Testpersonen, unter anderem dem Fachpersonal der Klärwerke, vorgenommen.

Gegenüber unbehandeltem Klärschlamm wurde bei mit Natriumchlorit desodoriertem Schlamm weder ein Unterschied beim anschließenden Faulungsprozeß (Methanfaulung) festgestellt, noch ergaben sich Unterschiede in den Faulgasmengen.

Beispiel 6:

Ein Teil des Klärschlammes einer kommunalen Kläranlage mit 1,2 Mio. EGW wurde in mehrtägigen Betriebsversuchen unter Zugabe organischer Flockungsmittel über eine Zentrifuge entwässert Die Versuche dienten als Vorversuche für eine mögliche, zukünftige Schlammaufbereitung. Da der gespeicherte Klärschlamm in den Pufferbehältem Aufenthaltszeiten bis 24 h hatte, wies der auf die Zentrifuge aufgebrachte Schlamm naturgemäß sehr starke, spezifische Klärschlammgerüche auf, die während der Entwässerungsphase bevorzugt frei wurden. Auch der Zentriftigenaustrag hatte naturgemäß die unangenehmen Gerüche, sodaß es in weiten Bereichen des Versuchsfeldes zu großen, übelriechenden Geruchsemissionen kam.

Im Hinblick auf die spätere Gesamtkonzeption der Schlammaufbereitung, nämlich die Entwässerung des gesamten anfallenden Klärschlammes der oben genannten Kläranlage über Zentrifugen, wäre mit Geruchsbelästigungen weiter Gebiete zu rechnen, da die Kläranlage in einem heute dicht besiedelten Wohn- und Arbeitsgebiet liegt.

Durch den Einsatz von Natriumchlorit in einer Zugabemenge von etwa 70 kg einer etwa 24 gew.-%igen Natriumchloritlösung pro 100 nP Klärschlamm, konnten die bei den Entwässerungsversuchen auftretenden, üblen Geruchsemissionen des Klärschlammes vollständig unterbunden werden, wie durch Vergleichsversuche, d. h. Entwässerungsversuche ohne Zusatz von Natriumchlorit, einwandrei nachgewiesen wurde. Die sensorischen Begutachtungen wurden dabei von mehreren Testpersonen, unter anderem der Fachleute der Kläranlage vorgenommen.

Die Zugabe des Chemikals erfolgte sehr einfach aus dem Natriumchlorit-Originalgebinde heraus mit Hilfe einer Handpumpe in das gefüllte Schlammpufferbecken. Anschließend wurde mittels Preßluft kurze Zeit durchmischt. Bereits wenige Minuten nach Zugabe des Oxidationsmittels war eine einwandfreie Geruchsbeseitigung feststellbar. Auch während des Entwässerungsvorgangs und im Zentrifugenaustrag traten keine Geruchsemissionen auf, während bei den unbehandelten Vergleichsschlämmen die für Klärschlamm spezifischen, üblen Gerüche vorhanden waren.

Neben den sensorischen Prüfungen erfolgten Probenahmen vom Zulauf, dem Zentrat und Austrag des unbehandelten und mit Natriumchlorit behandelten Schlammes zur Untersuchung auf verschiedene Parameter im Laboratorium. Wie die nachfolgenden Tabellen zeigen, hat die Desodorierung des Klärschlammes mit Natriumchlorit keinerlei negative Auswirkungen auf die Entwässerbarkeit von Klärschlamm mittels Zentrifuge. % TS = Trockensubstanzgehalt, GV = Glühverlust CSB = ehern. 02*Bedarf; BSB^ = biochem. 02-Bedarf nach 5 Tagen -7-

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TabgUgJ,

Versuch Art der Behandlung Zentrifu- gen-Lei- stung Zentrifugen-Laufzeit pro Versuch Schlammverbrauch pro Versuch Ausgangsschlammmenge im Trichter (m3) Zugabe an 24 %-iger NaC10r Bemerkungen m^/h Min. m3 Zugabe an 24 %-iger NaC102- Lösung pro Ausgangsschlamm (kg) Lösung, bezogen auf 100 m3 Schlamm (kg) 1 ohne 50 30 25 115 artspezi- Na- C102 (Aus gang) fischer Geruch nach Klärschlamm 2 mit Na- C102 50 30 25 _20_ 70 77 frischer Geruch, leichte Aufhellung des Schlammes

Tabelle 2

Versuch Schlamm Flok- kungs- mittel Zentrat Austrag Bemerkungen Zentri fuge m3/h TS % GV % Zugab< Vh ph TS % GV % CSB mg/1 bsb5 mg/1 TS % GV % Zugabe 24 %iger NaC102-Lösung (kg) 1 50 135 - 2800 6,5 0,14 - 1240 309 25,0 76,3 ohne NaC102 (Ausgang) 2 50 1,32 73T4 2800 6,6 0,16 25,0 1020 321 24,4 76,4 70

Beispiel 7:

Der bei der biologischen Abwasserreinigung einer Papierfabrik für Zeitungsdruckpapiere anfallende Abwasserschlamm - mit pH-Wert 6,5 u. Trockensubstanzgehalt 2-3 % - wird in einem Schlammeindicker auf etwa 9 % eingedickt Der Eindicker wird kontinuierlich betrieben mit Aufenthaltszeiten des Abwasserschlammes -8-

Claims (2)

1. Nr. 390050 von 10 h. Der eingedickte Schlamm wird anschließend über Siebandpressen auf 45 % TS entwässert und über Förderbänder auf eine Zwischendeponie ausgetragen, mit Stapelzeiten von etwa 7 Tagen. Einmal pro Woche wird per Lkw auf eine entfernte, geordnete Deponie abgefahren. Der Schlammanfall pro Tag beträgt etwa 110 Tonnen. Die Aufenthaltszeiten im Eindicker führen zur Bildung großer Mengen an Schwefelwasserstoff und Faulgasen durch Anaerobier. Im Bereich des Eindickers wurden HjS-Konzentrationen in der Luft bis zu 160 ppm gemessen, sodaß das Ausgasen hier zu großen Geruchsbelästigungen führt. Auch beim Entwässerungsvorgang an den Siebbandpressen werden infolge der Beanspruchung des Schlammes hohe Mengen an Schwefelwasserstoff frei, sodaß das Arbeiten im Pressenhaus als gesundheitsgefährdend angesehen werden muß. Als Folge der langen Lagerungszeiten des noch feuchten Schlammes auf der Zwischendeponie kommt es auch hier zu anaeroben Zersetzungsvorgängen durch Mikroorganismen und damit zur Bildung von Schwefelwasserstoff und anderen Faulgasen. Beim Abtransportieren des Schlammes werden die gebildeten Gerüche frei und führen zu großen Belästigungen weiter Wohngebiete. Auch durch die den Ort passierenden Transportfahrzeuge werden die Gerüche weithin verschleppt Der Einsatz von Natriumchlorit führte bei einer Menge von etwa 50 kg einer etwa 24 gew.-%igen Natriumchoritlösung pro 10 Tonnen entwässertem Schlamm zu einer vollständigen Hemmung der anaeroben Zersetzungsvorgänge im Eindicker und damit zur totalen Unterbindung von Schwefelwasserstoff- und Faulgasemissionen am Eindicker. Als Folge davon baten keinerlei Geruchsemissionen mehr im Pressenhaus auf, sodaß auch dieser Arbeitsbereich vollkommen schadgasfrei gehalten wurde. Die optimal gewählte Zugabestelle von Natriumchlorit gewährleistete darüberhinaus, daß auch der entwässerte Schlamm vollkommen desodoriert wurde. Durch die Beaufschlagung mit Natriumchlorit wurde ferner eine totale Hemmung auch der bakteriellen Zersetzung im Schlamm der Zwischendeponie erreicht. Auf diese Weise war es möglich, die Bildung anaerober, übler Gerüche vollständig zu unterbinden, sodaß die ernsten Geruchsprobleme an den Tagen der Schlammräumung gegenstandslos wurden. Innerhalb der Lagerzeit von 1 Woche war auch das Oxidationsmittel vollkommen gezehrt. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum oxidativen Desodorieren von Abwasserschlämmen, insbesondere unter Erhaltung der Biomasse, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasserschlämme mit Natriumchlorit bei Temperaturen von 5 bis 40°C, insbesondere 5 bis 25°C, behandelt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammbehandlung bei pH-Werten von 5,0 bis 7,0 durchgeführt wird. -9-