DE102018001439A1 - Process for solid-liquid separation of highly contaminated wastewater - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fest-Flüssig-Trennung von hochbelasteten Abwässern und Reststoffen aus der Tierhaltung, wie Gülle und Jauche und anderen tierischen Nebenprodukten sowie von Gärresten aus der Vergärung von nachwachsenden Rohstoffen, tierischen Nebenprodukten, Bioabfällen und Klärschlamm, bei dem die Mengen der eingesetzten Chemikalien deutlich gesenkt werden, so dass eine Behandlung der problematischen Stoffströme bezahlbar wird und das Ausbringen von weiteren problematischen Stoffen, wie synthetische Polymere deutlich gesenkt werden. Unter Verwendung von Calciumsalze, einem Flockungshilfsmittel synthetischer oder biologischer Natur und Fällungsmittel werden die hochbelasteten Abwässern mit Wasser mit darin gelösten Calciumsalze als Trennmittel verdünnt, dieser Verdünnung unter Beibehaltung der angegeben Reihenfolge der Dosierung Flockungsmittel in einer wässrigen Lösung und danach Fällungsmittel zugemischt und die so erhaltenen Feststoffflocken vom Wasser getrennt.The invention relates to a method for solid-liquid separation of highly contaminated wastewater and residues from animal husbandry, such as manure and manure and other animal by-products and fermentation residues from the fermentation of renewable resources, animal by-products, biowaste and sewage sludge, in which the amounts of Substantially reduced chemicals are used, so that a treatment of the problematic material flows is affordable and the application of other problematic substances, such as synthetic polymers are significantly reduced. Using calcium salts, a flocculant of synthetic or biological nature and precipitating agent, the highly loaded effluents are diluted with water with dissolved calcium salts as a release agent, this flocculation while maintaining the order of dosage flocculant in an aqueous solution and then precipitating agent admixed and the resulting solid flocs separated from the water.
Description
Verfahren zur Fest-Flüssig-Trennung von hochbelasteten Abwässern und Reststoffen aus der Tierhaltung, wie Gülle und Jauche und anderen tierischen Nebenprodukten sowie von Gärresten aus der Vergärung von nachwachsenden Rohstoffen, tierischen Nebenprodukten, Bioabfällen und Klärschlamm.Process for the solid-liquid separation of highly contaminated wastewater and residues from animal husbandry, such as liquid manure and manure and other animal by-products as well as fermentation residues from the fermentation of renewable raw materials, animal by-products, biowaste and sewage sludge.
Die Fest-Flüssig-Trennung dieser Abwässer und Reststoffe erfolgt klassischer Weise durch eine Kombination der Zugabe von Fällungs- und Flockungschemikalien sowie einer mechanischen Trennung der geflockten Feststoffe. Die Fällungschemikalien sind dabei zumeist Eisen(III)chlorid, Eisen(III) chloridsulfat, Eisen(II) chlorid, gelöschter Kalk sowie ein Flockungshilfsmittel. Flockungshilfsmittel sind dabei zumeist positiv geladene wasserdispergierbare Acrylate in fester oder flüssiger Form als Lösung in einem Paraffin.The solid-liquid separation of these effluents and residues is done in a classical manner by a combination of the addition of precipitation and flocculation chemicals and a mechanical separation of the flocculated solids. The precipitation chemicals are usually iron (III) chloride, iron (III) chloride sulfate, iron (II) chloride, slaked lime and a flocculant. Flocculants are usually positively charged water-dispersible acrylates in solid or liquid form as a solution in a paraffin.
Mittlerweile gibt es aber auch kationische Stärken oder Cellulosen, Tannine, sowie Chitosan, die als biologisch abbaubare Flockungshilfsmittel dienen können.Meanwhile, there are also cationic starches or celluloses, tannins, and chitosan, which can serve as biodegradable flocculants.
Die sythetischen Flockungshilfsmittel stehen derzeit im Focus des Umweltbundesamtes, da diese Produkte beim Ausbringen auf den Acker dort verbleiben und sich akkumulieren können, wobei die Umweltrisiken nicht bekannt sind. Daher werden hier besonders bevorzugt die Flockungshilfsmittel auf Stärkebasis, Cellulosebasis Tannine oder Chitosan betrachtet.The synthetic flocculation aids are currently the focus of the Federal Environment Agency, as these products can remain there when they are applied to the field and accumulate, whereby the environmental risks are unknown. Therefore, the starch-based flocculants, cellulose-based tannins or chitosan are particularly preferred here.
Normalerweise werden Calciumhydroxid, dann Eisen(III)chlorid und dann Flockungshilfsmittel in den zu behandelnden Stoffstrom gegeben. Dabei werden zwischen 300 g und 1000g synthetischer Flockungshilfsmittel verwendet, und nach Herstellerangaben bis zu 6 kg einer 25% wässrigen Lösung aus kationischer Stärke dosiert. Letzteres für die Behandlung von Gülle oder Gärrest.Normally, calcium hydroxide, then iron (III) chloride and then flocculation aids are added to the material stream to be treated. In this case, between 300 g and 1000 g of synthetic flocculants are used, and metered according to the manufacturer's instructions up to 6 kg of a 25% aqueous solution of cationic starch. The latter for the treatment of manure or digestate.
Gülle oder Gärreste können derzeit noch ohne Behandlung auf landwirtschaftlich genutzte Flächen als Wirtschaftsdünger ausgefahren werden; jedoch füllen diese Flächen sich immer weiter mit Düngestoffen auf, so dass immer weniger von diesen Wirtschaftsdüngern angewendet werden darf. Das hat zur Konsequenz, dass die Kosten für das Ausbringen durch weite Transportwege stark steigen.Manure or fermentation residue can currently be extended without treatment to agricultural land as manure; However, these areas are increasingly filling with fertilizers, so that less and less of these manure may be used. The consequence of this is that the costs for spreading through long transport routes increase sharply.
In der
Die
Die Erfindung gemäß der
Die Erfindung gemäß der
In der
Das Verfahren gemäß der
Die
Die Erfindung gemäß der
Die Im Stand der Technik beschriebenen Verfahren und die Reihenfolge der der Gülle zu zusetzenden Trennmittel und Fällungsmittel benötigen eine bedeutende Menge an Trenn- und Fällungsmittel und sind damit mit Hohe kosten verbunden. Die Reihenfolge besteht im Stand der Technik darin, dass der Gülle Trennmittel und Fällungsmittel zugegeben werden, wobei die Reihenfolge veränderbar ist. Die Verwendung von Flockungsmittel wird in dieser Reihenfolge nicht beschrieben.The process described in the prior art and the order of the manure to be added release agent and precipitants require a significant amount of separating and precipitating agents and are therefore associated with high costs. The order in the prior art is that the manure release agent and precipitant are added, the order is changeable. The use of flocculant is not described in this order.
Aufgabe dieser Erfindung ist es nun, ein Verfahren zu entwickeln mit dem die Mengen der eingesetzten Chemikalien deutlich gesenkt werden, so dass eine Behandlung der problematischen Stoffströme bezahlbar wird und das Ausbringen von weiteren problematischen Stoffen, wie synthetische Polymere deutlich gesenkt werden.The object of this invention is therefore to develop a method with which the amounts of chemicals used are significantly reduced, so that a treatment of the problematic material flows is affordable and the application of other problematic substances, such as synthetic polymers are significantly reduced.
Entgegen der Feststellung der im Stand der Technik beschriebenen Verfahren, dass die Reihenfolge der Zugabe von Trennmittel und Fällungsmittel veränderbar, wurde gefunden, dass die Einhaltung einer bestimmten Reihenfolge der Zugabe von Trenn, Flockungs- und Fällungsmittel zu hochbelasteten Abwässern, wie Gülle zu einer wesentlichen und nicht zu erwartende Einsparung an den Trenn-, Flockungs- und Fällungsmittel führt. Dabei wird den hochbelasteten Abwässern erst das Trennungsmittel in Form von Wasser mit darin gelösten Calciumsalzen, dann das Flockungsmittel in Form einer wässrigen Lösung aus Flockungsmittel synthetischer oder biologischer Natur und danach das Fällungsmittel, vorzugsweise Eisen- (III) salze zugegeben.Contrary to the finding of the process described in the prior art, that the order of addition of release agent and precipitant changed, it was found that adhering to a particular order of addition of separating, flocculating and precipitating agents to highly contaminated wastewater, such as manure to a substantial and not expected savings on the separating, flocculating and precipitant leads. In this case, the highly contaminated waste water first the separating agent in the form of water with dissolved calcium salts, then the flocculant in the form of an aqueous solution of flocculant synthetic or biological nature and then the precipitant, preferably iron (III) salts added.
Die Erfindung wird nun an Hand von Beispielen näher erläutert:The invention will now be explained in more detail with reference to examples:
Beispiel 1: Example 1:
200 Liter Gärrest einer NaWaro-Anlage in der auch Rindergülle vergoren wird, wird mit 400 Liter Wasser verdünnt.200 liters digestate of a NaWaro plant in which cow manure is fermented, diluted with 400 liters of water.
Dieser Wassermenge wird vorher 750 g CaCl2 zugesetzt.This amount of water is previously added to 750 g of CaCl 2 .
In Umkehrung der normalen Chemikalienreihenfolge wird nun Emfloc KCG 750 zugegeben
und zwar 100 g der 25%igen wässrigen Lösung.In reverse of the normal chemical order, Emfloc KCG 750 is added
and 100 g of the 25% aqueous solution.
Anschließend wird Eisen(III)chlorid, 1,2 Liter, zugegeben.Subsequently, ferric chloride, 1.2 liters, is added.
Es entsteht spontan eine Flocke, die sich von klarem Wasser trennt und dabei mechanisch stabil bleibt.It spontaneously creates a flake that separates from clear water while remaining mechanically stable.
Beispiel 2:Example 2:
200 Liter Gärrest einer Bioabfallanlage,
wird mit 400 Liter Wasser verdünnt.200 liters digestate of a biowaste plant,
is diluted with 400 liters of water.
Dieser Wassermenge wird vorher 1000 g CaCl2 zugesetzt.This amount of water is previously added 1000 g of CaCl 2 .
In Umkehrung der normalen Chemikalienreihenfolge wird nun Emfloc KCG 750 zugegeben
und zwar 150 g der 25%igen wässrigen Lösung.In reverse of the normal chemical order, Emfloc KCG 750 is added
namely 150 g of the 25% aqueous solution.
Anschließend wird Eisen(III)chlorid, 1,0 Liter, zugegeben.Then iron (III) chloride, 1.0 liter, is added.
Es entsteht spontan eine Flocke, die sich von klarem Wasser trennt und dabei mechanisch stabil bleibt.It spontaneously creates a flake that separates from clear water while remaining mechanically stable.
Beispiel 3:Example 3:
200 Liter Gärrest eines Faulturmes (Klärschlamm)
wird mit 400 Liter Wasser verdünnt.200 liters digestate of a digester (sewage sludge)
is diluted with 400 liters of water.
Dieser Wassermenge wird vorher 1000 g CaCl2 zugesetzt.This amount of water is previously added 1000 g of CaCl 2 .
In Umkehrung der normalen Chemikalienreihenfolge wird nun Emfloc KCG 750 zugegeben
und zwar 130 g der 25%igen wässrigen Lösung.In reverse of the normal chemical order, Emfloc KCG 750 is added
130 g of the 25% aqueous solution.
Anschließend wird Eisen(III)chlorid, 1,0 Liter, zugegeben.Then iron (III) chloride, 1.0 liter, is added.
Es entsteht spontan eine Flocke, die sich von klarem Wasser trennt und dabei mechanisch stabil bleibt.It spontaneously creates a flake that separates from clear water while remaining mechanically stable.
Beispiel 4:Example 4:
200 Liter Gärrest einer Bioabfallanlage,
wird mit 400 Liter Wasser verdünnt.200 liters digestate of a biowaste plant,
is diluted with 400 liters of water.
Dieser Wassermenge wird vorher 1000 g CaCl2 zugesetzt.This amount of water is previously added 1000 g of CaCl 2 .
In Umkehrung der normalen Chemikalienreihenfolge wird nun Kemira Superfloc C2250 zugegeben
und zwar 30 g der 30%igen Lösung in Paraffin.In reverse of the normal chemical order, Kemira Superfloc C2250 is added
and 30 g of the 30% solution in paraffin.
Anschließend wird Eisen(III)chlorid, 1,3 Liter, zugegeben.Subsequently, iron (III) chloride, 1.3 liters, was added.
Es entsteht spontan eine Flocke, die sich von klarem Wasser trennt und dabei mechanisch stabil bleibt.It spontaneously creates a flake that separates from clear water while remaining mechanically stable.
Beispiel 5:Example 5:
200 Liter Schweinegülle einer Schweinemastanlage,
wird mit 300 Liter Wasser verdünnt.200 liters of pig slurry from a pig farm,
is diluted with 300 liters of water.
Dieser Wassermenge wird vorher 1000 g CaCI2 zugesetzt.This amount of water is previously added 1000 g CaCl 2.
In Umkehrung der normalen Chemikalienreihenfolge wird nun Emfloc KCG 750 zugegeben
und zwar 120 g der 25%igen wässrigen Lösung.In reverse of the normal chemical order, Emfloc KCG 750 is added
namely 120 g of the 25% aqueous solution.
Anschließend wird Eisen(III)chlorid, 1,0 Liter, zugegeben.Then iron (III) chloride, 1.0 liter, is added.
Es entsteht spontan eine Flocke, die sich von klarem Wasser trennt und dabei mechanisch stabil bleibt.It spontaneously creates a flake that separates from clear water while remaining mechanically stable.
Es wird deutlich, dass sowohl die Verbräuche der synthetischen Polymere als auch die der Produkte auf Stärkebasis durch Ändern der Reihenfolge der Dosierung sowie der Nutzung von Calciumchlorid oder einem anderen gut löslichen Calciumsalz, wie z.B. Calciumnitrat anstatt Calciumhydroxid, stark gesenkt werden. Die Kosten für die Verwendung von teureren biologischen Flockungshilfsmitteln auf Stärkebasis oder andere werden dadurch so weit gesenkt, dass die synthetischen Polymere ihren Vorteil verlieren. Damit wird es möglich umweltfreundlichere, biologisch abbaubare Produkte für die Behandlung vorzuschreiben, wenn z.B. Klärschlamm als Düngemittel verwendet werden soll.It will be appreciated that both the consumption of the synthetic polymers and those of the starch-based products may be altered by altering the order of dosing as well as the use of calcium chloride or other readily soluble calcium salt, e.g. Calcium nitrate instead of calcium hydroxide, can be greatly reduced. The cost of using more expensive starch-based biological flocculants or others is thereby reduced so much that the synthetic polymers lose their advantage. This makes it possible to prescribe more environmentally friendly, biodegradable products for treatment, e.g. Sewage sludge should be used as fertilizer.
Aber auch im Falle des Verbrennens von Klärschlamm, ist der deutlich gesenkte Anteil des Flockungshilfsmittels ein Grund diese neue Methode zu verwenden.But even in the case of burning sewage sludge, the significantly reduced proportion of the flocculant is a reason to use this new method.
Das klare Wasser ermöglicht eine weitergehende Behandlung des Wassers unter Einsatz einer Belüftung und Aufwuchskörpern sowie von Nitrifikanten zur Nitrifikation des Ammoniums und einer anschließenden anaeroben Behandlung zum weitergehenden CSB/BSB-Abbau und zur Denitrifikation, so dass das Wasser direkt einleitfähig wird. The clear water allows further treatment of the water using aeration and growth bodies as well as nitrifying agents to nitrify the ammonium and subsequent anaerobic treatment for further COD / BOD degradation and denitrification so that the water becomes directly dischargeable.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102012201438 A1 [0009]DE 102012201438 A1 [0009]
- DE 000019958271 C [0010]DE 000019958271 C [0010]
- DE 000010153806 A1 [0011]DE 000010153806 A1 [0011]
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