CH371402A

CH371402A - Verfahren zur Entwässerung von Schlämmen, die bei der Abwasserreinigung anfallen, insbesondere Faulschlämmen

Info

Publication number: CH371402A
Application number: CH5902758A
Authority: CH
Inventors: Herbert Dr Scholz
Original assignee: Passavant Werke
Priority date: 1957-05-20
Filing date: 1958-05-01
Publication date: 1963-08-15

Description

Verfahren zur Entwässerung von Schlämmen, die bei der Abwasserreinigung anfallen, insbesondere Faulschlämmen Die Entwässerung von Industrieschlämmen auf mechanischem Wege mittels Filterpressen, Saugzel- lenfilter, Zentrifugen und dergleichen ist bekannt und im wesentlichen, je nach der angewendeten Methode und den angewendeten Mitteln,

ohne erhebliche Schwierigkeiten mit beachtlichem Erfolg durchführ- bar. Die Anwendung dieser bekannten Methoden und Mittel für die Entwässerung von Klärschlämmen aus häuslich-städtischen Abwässern oder Gemischen von häuslich-städtischen Abwässern mit Industrieabwäs sern war in der Praxis bisher regelmässig ein Miss erfolg, so sehr man sich auch bemühte, das drin- gende Problem der Beseitigung des in Klärbecken, oder allgemein gesprochen, in mechanischen oder chemisch-mechanischen Kläranlagen anfallenden Schlammes zu lösen.

Frischschlamm aus häuslich städtischenAbwässarn ist ekelerregend in seinem ganzen Aussehen, riecht süsslich fäkalisch, ist von schleimiger Konsistenz, ent hält infolge des Gehaltes an Kolloiden 95 % und mehr Wasser und geht bei längerem Stehenlassen in folge bakteriellen Abbaues der Kohlenhydrate und Eiweisstoffe in Fäulnis über.

Durchschnittlich fallen pro Kopf und Tag rund ein Liter Frischschlamm an, so dass man schon bei einer Stadt von 50 000 Ein wohnern mit rund 50 cbm pro Tag bzw. 18250 cbm im Jahr an Frischschlamm zu rechnen hat, der be seitigt werden muss, wenn er nicht eine ständige Be lästigung der Anwohner darstellen soll.

Die volle Entwässerung des Klärschlammes würde bei seinem erheblichen Wassergehalt zu einer gerin gen Feststoffmenge führen, die relativ leicht zu hand haben wäre. Die Bemühungen um die Entwässerung sind daher verständlich, jedoch ist z. B. mit üblichen Filterpressen, die mit 6-8 atü arbeiten, der Wasser gehalt von Frischschlamm höchstens von 95 % auf 85 % zu reduzieren und mit üblichen Zentrifugen auf 70-75 %.

Dabei kommt man aber mit diesen Maschinen auf keine befriedigende Leistung, denn die Filtertücher von Filterpressen, die Öffnungen von Schleudern usw. verschleimen und verstopfen. Zu ihrer Reinigung bedarf es aber erheblicher Arbeit und Geldaufwendungen.

Das aus den bekannten mecha nischen Einrichtungen ausfliessende Wasser ist aus- serdem noch stark verschmutzt. Seine Sauerstoffzeh rung und die organische Belastung sind so hoch,

dass man es in diesem Zustand dem Vorfluter nacht ohne weiteres übergeben kann. Reinigungsversuche führten zu keinem Erfolg, so dass letztlich alle obenge- nannten Verfahren an dieser Qualität des Ablaufes scheiterten.

Soweit man nicht die Möglichkeit der Verschiffung und Entladung ins Meer, des Ver brennens, der Unterbnngung in Schlammteichen, der Kompostierung und dergleichen hat, wählt man die Entwässerung des Frischschlammes auf Schlamm beeten und das Schlammfaulverfahren, insbesondere mit der Gewinnung von Gas und Dünger in Faul räumen.

Die Wahl der letzteren Verfahren ist eine Frage des zur Verfügung stehenden Raumes und der von einer Stadt zu tragenden Kosten.

Die Ausfaulung führt einen Teil der ursprünglichem organischen Sub stanz zur Minerahsierung. Diese Reaktion kann je doch in den Faultürmen nicht bis zu Ende geführt werden, weil die Fauldauer und damit der zu bauende Faulraum aus wirtschaftlichen Gründen begrenzt ist.

Daher enthält der Faulschlamm immer noch beacht liche Mengen organischer Substanzen und zeigt eine hohe Sauerstoffzehrung. Dies gilt sowohl für seinen fe, stanAnteil als auch dieflüssige Phase,diemitetwa 88% zu veranschlagen ist.

Seine Aufbereitung bietet des halb die gleichen Schwierigkeiten wie diejenige des oben erwähnten Frischschlammes. Auch hier ist man in der Praxis mit der Anwendung der bekannten Mittel zu einer technischen befriedigenden Entwässerung nicht gekommen.

Es liegt die Schwierigkeit wieder in der sehr schlechten Qualität des flüssigen Ablaufes.

Vor einigen Jahren glaubte man, durch die An wendung der Schwingungsprinzipien in der Klär technik das Problem der Schlammentwässerung lösen zu können und erhebliche technische und wirschaft- liche Vorteile zu erzielen.

Man versuchte, Frisch- und Faulschlamm mit Hilfe meh rvektoriell schwin gender Siebe einzudicken und im Anschluss hieran die Entwässerung mittels einer aus rotierenden Wal zen bestehenden Quetsche fortzusetzen.

Man war der Meinung, dass die kolloidalen Wasserverbindungen sich mit Hilfe von Schwingungen so weit zerstören liessen, dass der Schlamm beim Pressen das Restwas ser nach Belieben abgibt, wonach die Weiterverar beitung durch Brikettierung, Heissvergären zur Hu musbereitung oder durch andere Verfahren leicht möglich ist.

Es sei dahingestellt, ob und inwieweit man den Schlamm durch die Einwirkung von Schwin gungen und die anschliessende Verpressung entwäs sern kann. Sicher ist, dass das Zell- und Kapillar wasser mit seinen gelösten Inhaltsstoffen und seiner hohen Sauerstoffzehrung in den Ablauf hinzinge- bracht wird und dieser Ablauf von extrem schlechter Qualität z.

Z. nicht aufbereitet werden kann. Sein Ablassen in Reinigungsanlagen bzw. in den Vorfluter belastet diese so erheblich, dass auch dieser neue Versuch wie alle bisherigen Verfahren am Ablauf bzw. Filtrat, wie man ihn auch zu bezeichnen pflegt, scheitert.

Das seit Jahrzehnten anstehende Problem wird nach der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst und die Nachteile der bekannten Entwässerungsverfahren dadurch vermieden, dass der Schlamm auf mecha nischem Wege in einen feuchten Feststoffanteil und in einen Flüssigkeitsanteil aufgeteilt wird und der Flüssigkeitsanteil sodann einer Behandlung mit Fäll mittels unterworfen wird und dass schliesslich die ausgefällten Feststoffe von der restlichen Flüssigkeit abgetrennt

werden.

Anzustreben ist bei der mechanischen Trennung von fester Phase und flüssiger Phase des Schlammes, trotz weitgehender Entwässerung des zu gewinnenden festen Anteiles, der Einsatz solcher mechanischer Trennmethoden, die gewährleisten, dass der Fest stoffanteil im Ablauf möglichst gering ist,

damit durch ihn nicht noch zusätzlich die vom Erfinder erkannte Kolloidreaktion in der nachfolgenden Be- handlung erschwert und letzten Endes die Entwässe rung von Klärschlamm überhaupt in Frage gestellt ist.

Daher wird für diese erste Stufe bevorzugt eine Sedimentierschleuder eingesetzt, die etwa nur 10 des Feststoffanteiles des aufzubereitenden Schlammes in den Ablauf .treten lässt, während bei den sonst üblichen Verfahren und Einrichtungen 50 % und mehr die Regel waren.

Bei gutartigen Schlämmen ist die chemische und anschliessend mechanische Be handlung nicht nur auf einen bewusst gewonnenen Ablauf mit geringem Feststoffgehalt anwendbar, son dern auch auf einen Ablauf mit hohem Feststoffge- halt, wie er bei den bisher geläufigen Entwässerungs methoden von Frisch-, insbesondere aber Faul schlamm anfiel. Freilich ist hier der Aufwand an Chemikalien bedeutend höher.

Als organische Fällmittel für die chemische Be handlung benutzt man zweckmässig solche Verbin dungen, die gleichzeitig die Fähigkeit zum Ionenaus- tausch besitzen. Solche sind z. B. a) Carboxy- oder Ozäthyl-Methylzellulosen, Zellulose-glykolate als heteropolare Kolloide, b) sulfonierte phenolisc!he Körper vom Typ der syn thetischen Gerbstoffe, wie sie z.

B. als Tanigane bekannt sind.

c) Ionenaustauscher (z. B. Permutit bzw. höhere Silikate, Kunststoffe usw.) Als anorganische Fällmittel lassen. sich solche Salze verwenden, die als Zentral-Atom ein dreiwer tiges Schwermetall enthalten, z. B. anorganische Gerbmittel (Salze des. 3wertigen Chroms, des Alumi niums, des Eisens uw.). Namentlich genannt seien Tetraquo-Hexaquoferrichlorid.

Schliesslich kann man als Fällmittel Verbindungen verwenden, welche zugleich aus anorganischen und organischen Komponenten aufgebaut sind. Solche sind beispielsweise diejenigen, welche Zuckermole küle, Aminogruppen usw. im Chromkomplex ent halten.

Der Einsatz dieser Mittel richtet sich vornehm lich nach dem Feststoffanteil im Ablauf und der Wirtschaftlichkeit. Man wird danach trachten, jeweils die Fällmittel einzusetzen, die auf billigstem Wege den Feststoffgehalt im Ablauf sicher :niederschlagen.

Der so chemisch behandelte Ablauf ist sedimen- tierfähig und kann jetzt in der angegebenen Weise mechanisch aufbereitet werden, wobei ein von Fest stoffen völlig befreiter Ablauf entsteht, dessen Sauer stoffzehrung zu über 90-95 % beseitigt ist. In die sem Zustand kann er dem Vorfluter übergeben wer den.

Der in der beschriebenen Weise sedimentierfähig gemachte Ablauf kann auch in die Kläranlage zu rückgeführt werden, so ebenfalls in befriedigender Weise die Trennung der flüssigen von der festen Phase erfolgt, ohne dass die Kläranlage eine erhöhte Belastung erfährt.

Der Erfolg des Verfahrens ist überraschend, denn es gelingt mit einem Aufwand von Chemikalien, der in der Grössenordnung von 1 %o des Ausgangs schlammes liegt, das seit Jahrzehnten offenstehende Problem der Schlammentwässerung zu lösen.

Würde man mit der gleichen Menge Chemikalien den Aus gangsschlamm behandeln., darin hätte man gar keinen Erfolg ; bei einer Erhöhung des Chemikalienzusatzes scheitert wiederum die Lösung des Problems nicht nur an den hohen Kosten der Chemikalien, sondern auch an der durch den Chemikalienzusatz entstehen den teigigen Schlammasse, die gerade noch mit Fil terpressen entwässert werden kann und wiederum hohe Kosten für die Reinigung der Filterpressenteile, insbesondere der Filtertücher, erfordert.

Zudem kann aber auch der Ablauf aus der Filterpresse und das Waschwasser, das man zur Reinigung verwendet hat, mit den Inhaltsstoffen ebenfalls lästig sein.

Das erfindungsgemässe Verfahren sei im folgen den an Hand eines Ausführungsbeispieles näher er läutert. Die Zahlenangaben sind abgerundet.

Ausgegangen wird von einem ausgefaulten Schlamm, der folgende Teile enthält
EMI0003.0009

84,0 <SEP> Teile <SEP> Wasser
<tb> 0,5 <SEP> Teile <SEP> gelöste <SEP> Substanzen
<tb> 13,5 <SEP> Teile <SEP> Feststoffe
<tb> 2,0 <SEP> Teile <SEP> organische <SEP> Kolloide Der Schlamm wurde einer mechanischen Behand lung in einer Sedimentierschleuder unterworfen.

EMI0003.0012

Es <SEP> fallen <SEP> an <SEP> : <SEP> a) <SEP> ein <SEP> Trockenschlamm <SEP> mit <SEP> 6 <SEP> Tei len <SEP> Wasser <SEP> und <SEP> 8 <SEP> Teilen <SEP> Fest Stoff <SEP> ;
<tb> b) <SEP> ein <SEP> schwarzer <SEP> Ablauf <SEP> mit
<tb> 96,4 <SEP> Teilen <SEP> Wasser
<tb> 0,6 <SEP> Teilen <SEP> gelöste <SEP> Substanzen
<tb> 1,1 <SEP> Teilen <SEP> Feststoffe
<tb> 1,9 <SEP> Teilen <SEP> organische <SEP> Kolloide Dieser Ablauf zeigt mit über 12 000 mg/1 KMn04 Wert zwar gegenüber dem Ausgangsschlamm (mit 168 000 mg/1 KMnO..-Wert) eine Reduzierung dieser Zahl um ca. 93 %.

Der Absolutwert bleibt jedoch immer noch in einer für den Verfluter unzumutbaren Höhe.

Der Trockenschlamm kann nach der üblichen Behandlung als Düngemittel verwendet werden. Dem schwarzen Ablauf werden nun die eingangs genannten chemischen Zusätze gemäss der von den Kolloidem benötigten Entladungsenergie oder/und ent sprechend demAusfaulungsgrad des Schammes beige geben. Die Menge der Chemikalien liegt in der Grös- senordnung 1 %o des, Ausgangsschlammes. Es ent steht dabei ein zweiter Schlamm, der auf mechani- schem Wege, z.

B. mittels einer Sedimentierschleu- der, abgetrennt wird, und ein klarer Ablauf. Dieser zweite Schlamm wird dem ersten Trockenschlamm beigegeben. Der zweite gewonnene Ablauf kann jetzt dem Vorflute:r übergeben werden, weil er völlig klar ist und nur noch ca. 400 mg/1 KMnO.-Werte, das heisst 0,24 % des Ausgangsschlammes enthält.

In Abänderung des eben angegebenen Weges kann auch der erste chemisch vorbehandelte Ablauf der Kläranlage zugeführt werden, in der die Tren nung der flüssigen von der festen Phase erfolgt. Geht man von dem gleichen Schlamm aus und belässt man im ersten Ablauf 20 % der Feststoffe, dann erhält man im Endergebnis ebenfalls einen farb losen, klaren Ablauf, jedoch sind dann Mengen von Chemikalien notwendig,

die in der Grössenordnung von 3 %o des Ausgangsschlammes liegen.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Entwässerung von Schlämmen, die bei der Abwasserreinigung anfallen, insbesondere Faulschlämmen, dadurch gekennzeichnet,

dass der Schlamm auf mechanischem Wege in einen feuchten Feststoffanteil und in einen Flüssigkeitsanteil aufge teilt wird und der Flüssigkeitsanteil sodann einer Be- handlung mit Fällmitteln unterworfen wird und dass schliesslich die ausgefällten Feststoffe von der res.t- lichen Flüssigkeit abgetrennt werden. UNTERANSPRÜCHE 1.

Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Aufteilung des Schlammes in einen feuchten Feststoffanteil und einen Flüssigkeits- anteil in der Weise erfolgt, dass der Flüssigkeitsanteil von dem grössten Teil seines mechanisch abscheid- baren Feststoffes frei ist. 2.

Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Abtrennung der ausgefällten Feststoffe von der restlichen Flüssigkeit mechanisch erfolgt. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Abtrennung der ausgefällten Feststoffe von der restlichen Flüssigkeit in einer Kläranlage erfolgt. 4.

Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass als Fällmittel organische Verbin- dungen benutzt werden, die die Fähigkeit zum Ionen austausch besitzen.

5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass als Fällmittel anorganische Kom plexe benutzt werden, die als Zentralatom ein 3wer- tiges Schwermetall enthalten. 6.

Verfahren nach Unteranspruch 5, dadurch ge- kennzeichnet, dass als anorganische Fällmittel anor- ganische Gerbstoffe wie Salze des 3wertigen Chroms, des Aluminiums, des Eisens benutzt werden. 7.

Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass als Fällmittel Verbindungen ver wendet werden, welche zugleich aus anorganischen und organischen Komponenten aufgebaut sind.