DD252180A1

DD252180A1 - Verfahren zur entfernung von schwermetallionen aus feststoffhaltigen abwaessern und klaerschlaemmen

Info

Publication number: DD252180A1
Application number: DD29368886A
Authority: DD
Inventors: Gabriele Haessler; Alexander Schluttig; Berndt Machalett
Original assignee: Univ Schiller Jena
Priority date: 1986-08-18
Filing date: 1986-08-18
Publication date: 1987-12-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Schwermetallionen aus feststoffhaltigen Abwaessern und Klaerschlaemmen. Grundlage der Erfindung ist ein Verfahren, in dem feststoffhaltige Abwaesser und Klaerschlaemme mit synthetischen Komplexbildnern behandelt werden. Durch das Verfahren erfolgt eine Mindestreduzierung des Schwermetallgehaltes in feststoffhaltigen Abwaessern und Klaerschlaemmen um 50%. Zur maximalen Ausnutzung der Komplexbildner und bei sehr hohen Schwermetallgehalten kann das Verfahren mehrstufig, zyklisch und im Gegenstromprinzip durchgefuehrt werden. Somit werden die Kationen verschiedener Schwermetalle unabhaengig von der Ausgangskonzentration bis zu den gewuenschten Toleranzbereichen entfernt.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Schwermetallionen aus feststoffhaltigen Abwässern und Klärschlämmen. Entfernt werden die Kationen der Metalle, wie z. B. Cadmium, Blei, Kupfer, Zink, Nickel u. a., die in den Abwässern und Klärschlämmen bestimmte Toleranzwerte nicht übersteigen dürfen. Die Entfernung der Schwermetallionen erfolgt durch die Anwendung von synthetischen Komplexbildnern.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In Abhängigkeit von den Anfallsbedingungen enthalten feststoffhaltige Abwässer und Klärschlämme unterschiedliche Mengen an Schadstoffen, insbesondere Schwermetalle. Diese können nach Überschreiten bestimmter Grenzwerte zu einer Belastung des Bodens bzw. zu Ertragsminderungen bei Ernteprodukten führen. Aus diesen Gründen erfolgte eine Festlegung der maximal zulässigen (tolerierbaren) Gesamtgehalte an Schwermetallen im Boden, d. h. auch für die Klärschlämme, die in der Pflanzenproduktion Verwendung finden, gelten bestimmte Grenzwerte für ihren Gehalt an Schwermetallen. Bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt werden Klärschlämme ohne Vorbehandlung auf landwirtschaftliche Nutzflächen aufgebracht. Werden die Grenzwerte eines oder mehrerer Elemente überschritten, so ist der direkte Eintrag in den Boden nicht mehr zulässig. Diese Klärschlämme müssen, wenn eine Vermischung mit schwermetallarmen bzw. -freien Komponenten zu zulässigen Gehalten im Endprodukt führt, kompostiert werden. Unter Berücksichtigung der Häufigkeit des Auftretens hoher Gehalte an Schwermetallen, wären etwa 10-15% der anfallenden Klärschlämme nicht einsetzbar, 25—30% müßten vor ihrem Einsatz mit unkontaminiertem Material verschnitten werden, während nur 55—65% direkt eingesetzt werden könnten. Es muß das Ziel bestehen, den Schwermetallgehalt der Klärschlämme deutlich zu senken.

Bisher sind dazu nur wenige Verfahren bekannt. Nach WING et al. können Schwermetalle aus biologischen Klärschlämmen durch die Anwendung von unlöslichen quervernetzten Stärkexanthaten bei einem pH-Wert von 8 oder durch ihre Adsorption an Kohle entfernt werden (US 4 267 049). Ein anderes Verfahren von KAJIYAMA beschreibt die Adsorption von Schwermetallen aus Klärschlämmen, kontaminierter Erde und aus industriellen Abwässern an Korallen-Kalkstein, ein natürlich vorkommendes Material in der Südsee (US 3 890 225)_:

Bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt existiert in de/DDR noch kein Verfahren zur Entfernung von Schwermetallionen aus feststoffhaltigen Abwässern und Klärschlämmen. Bekannt sind bisher nur Verfahren zur Entfernung bzw. Abscheidung von Metallionen aus Abwässern.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die Entfernung von Schwermetallionen aus feststoffhaltigen Abwässern und Klärschlämmen, um Umweltbelastungen zu vermeiden und Klärschlämme in der Pflanzenproduktion einsetzen zu können.

-2- ZbZ 1ÖU

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Entfernung von Schwermetallionen aus feststoffhaltigen Abwässern und Klärschlämmen zu beschreiben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß Abwässer oder Klärschlämme mit einem Feststoffgehalt von 5-60%, vorzugsweise 20%, einem pH-Wert von 2 bis 10, vorzugsweise 6, und einer Temperatur von 0—90°C, vorzugsweise 20—5O⁰C mit synthetischen Komplexbildnern in einer Mindestkonze.ntration von 10 g pro kg Abwasser oder Klärschlamm über einen Zeitraum von 2 Tagen durch Rührung oder Anwendung des Tauchstrahlprinzips iri"einem geeigneten Gefäß vermischt werden. Nach einer Reaktionszeit von 2 Tagen wird die Bewegung des Klärschlamm-Komplexbildner-Gemisches eingestellt. Die Festsubstanz wird durch Sedimentation oder Fugation abgetrennt. Der Schwermetallgehalt des nach diesem Verfahren behandelten Klärschlamms ist um mindestens 50% gesenkt. Die Flüssigkeit, die die Schwermetalle in komplex gebundener Form enthält kann mit entsprechenden Verfahren aufgearbeitet werden. Bei sehr hohen Schwermetallkonzentrationen und um eine maximale Ausnutzung des Komplexbildners zu erreichen, können mehrere Reaktionsgefäße, gefüllt mit zu behandelndem feststoffhaltigen Abwasser oder Klärschlamm, in einem Zyklus hintereinander geschaltet werden. Die Gefäße müssen mit einer Durchmischungseinrichtung, vorzugsweise einem Rührwerk, ausgestattet sein.

Die feststoffhaltigen Abwasser oder der Klärschlamm werden mit dem Komplexbildner versetzt und im Reaktionsgefäß 1 zwei Tage bewegt. Nach der Sedimentation wird der flüssige Überstand in das Reaktionsgefäß 2 gepumpt, das mit unbehandeltem feststoffhaltigem Abwasser oder Klärschlamm gefüllt ist. Je nach der Höhe des Gehaltes an Schwermetallen in den feststoffhaltigen Abwässern oder Klärschlämmen können bis zu 4 Reaktionsgefäße hintereinander geschaltet werden.

Um eine gleichmäßige Ausnutzung des Komplexbildners und eine kontinuierliche Behandlung des feststoffhaltigen Abwassers oder Klärschlammes zu gewährleisten kann bei diesem Verfahren auch im Gegenstromprinzip gearbeitet werden. In diesem Falle kann ein Zyklus bis auf die Größe von 8 Reaktipnsgefäßen erweitert werden. Somit werden die Kationen verschiedener Schwermetalle durch Anwendung einer zyklischen Fahrweise mit 4 bis 8 Reaktionsgefäßen unabhängig von der Ausgangskonzentration bis zu den gewünschten Toleranzbereichen entfernt (Bild 1).

An zwei Ausführungsbeispielen soll das Verfahren näher erläutert werden.

Ausführungsbeispiel 1

Zu einem Schlamm der Kategorie III, dessen Trockenmassegehalt 20-25% beträgt und der einen pH-Wert von 8 aufweist, wird der technische Komplexbildner ChelaplexTL in einer Konzentration von 10 g/kg gegeben. Die Lösung wird 2 Tage gerührt. Nach Abtrennung (Sedimentation oder Fugation) des flüssigen Überstandes ist der Schwermetallgehalt des Schlammes um mindestens 50% reduziert.

Liegen die Schwermetallgehalte der Schlämme über den hier angegebenen Werten, so kann durch eine Erhöhung der Konzentration an Komplexbildner bis zu 50 g/kg ein äquivalentes Ergebnis erreicht werden.

Ebenso können durch diese höheren Konzentrationen an Komplexbildner die Gehalte an Schwermetallen in Schlämmen bis auf 20% reduziert werden.

Ausführungsbeispiel 2

Um größere Mengen an feststoffhaltigen Abwässern oder Klärschlämmen kontinuierlich zu behandeln und um eine gleichmäßige Ausnutzung des Komplexbildners zu gewährleisten, können bei diesem Verfahren mehrere Reaktionsgefäße hintereinander geschaltet werden und es kann zusätzlich im Gegenstromprinzip gearbeitet werden.

Man verfährt so wie in Ausführungsbeispiel 1. Nach einer Abtrennung des flüssigen Überstandes wird dieser in das Reaktionsgefäß 2 überführt, während der behandelte Schlamm abgeführt werden kann. Das Reaktionsgefäß 2 wird mit unbehandeltem Schlamm gefüllt und mit der gleichen Komplexbildner-Lösung wiederum 2 Tage gerührt.

Bei einem Klärschlamm, dessen Schwermetallgehalt die oben beschriebenen Werte aufweist, können nach diesem Verfahren bis zu 4 Reaktionsgefäße hintereinander geschaltet werden, um die geforderte 50%ige Reduzierung des Schwermetallgehaltes in allen Reaktionsgefäßen zu gewährleisten.

Bei diesem Verfahren kann auch nach dem Gegenstromprinzip gearbeitet werden. Dies bedeutet für die Behandlung von Klärschlämmen mit den oben beschriebenen Schwermetallgehalten eine Erweiterung des Durchlaufzyklus auf 8 Reaktionsgefäße.

Claims

1. Verfahren zur Entfernung von Schwermetallionen aus feststoffhaltigen Abwässern und Klärschlämmen, gekennzeichnet, daß Abwässer oder Klärschlämme mit einem Feststoffgehalt von 5-60%, vorzugsweise 20%, einem pH-Wert von 2—10, vorzugsweise 6, und einer Temperatur von 0—90⁰C, vorzugsweise 20—50⁰C, mit synthetischen Komplexbildnern in einer Konzentration von 2-30 g, vorzugsweise 10 g, pro kg Abwasser oder Klärschlamm durch Rührung oder Anwendung des Tauchstrahlprinzips intensiv in einem geeigneten Gefäß vermischt werden und nach einer Reaktionszeit von 2 Tagen die Festsubstanz durch Sedimentation oder Fugation abgetrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet, daß zur maximalen Ausnutzung des Komplexbildners und bei sehr hohen Schwermetallkonzentrationen durch Hintereinanderschalten mehrerer Reaktionsgefäße das Verfahren mehrstufig betrieben werden kann.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet, daß durch Hintereinanderschalten von 4 bis 8 Reaktionsgefäßen die Schwermetallentfernung zyklisch und im Gegenstromprinzip betrieben werden kann.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, gekennzeichnet, daß als Komplexbildner technische Lösungen des Trinatriumsalzes der Nitriloessigsäure, des Diammonium- und Trinatriumsalzes der Nitriloessigsäure, des Tetraammoniumsalzes der Ethylendiaminteraessigsäure oder des Dinatriumethylendiamintetraacetates verwendet werden.