DE1926813B2

DE1926813B2 -

Info

Publication number: DE1926813B2
Application number: DE1926813A
Authority: DE
Inventors: Louis David New Brunswick N.J. Friedman (V.St.A.)
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1968-06-06
Filing date: 1969-05-27
Publication date: 1978-07-13
Also published as: BE734013A; GB1224307A; CH532534A; SE348450B; DE1926813A1; NL6908603A; DE1926813C3; NL153826B; US3530067A; FR2010250A1

Description

Bei der Behandlung von Abfallmaterialien, wie Abwasser, unterscheidet man eine primäre Behandlung zum Abtrennen von wasserunlöslichen Feststoffen aus dem wäßrigen Medium sowie anaerobes Faulen von primärem Schlamm und sekundäre Belebtschlammverfahren unter aerober Behandlung. Die Produkte der Behandlungen können direkt abgeführt oder im Falle von Fäulnisprodukten oder durch sekundäre Behandlung entstandenen Produkten einer Trennbehandlung unterzogen werden, um ein Feststoffkonzentrat zu beliebiger Verwertung zu erhalten.

Das Abtrennen der unlöslichen Feststoffe vom Abwasser ist immer ein schwieriger Vorgang, da sowohl Rücklaufschlamm wie auch ausgefaulter Schlamm sehr langsam absetzbare Materialien sind. Außerdem können Änderungen der Eigenschaften des in eine Kläranlage gelangenden Materials die Wirksamkeit des Absetzens deutlich verändern. Veränderungen des in die Kläranlage gelangenden Materials wirken sich oft auf die sekundären Behandlungen durch eine verminderte Beseitigung des BSB und durch Bildung eines Faulschlammes von hohem Schlammvolumen aus. Wenn die Bedingungen solche Behandlungsprodukte ergeben, daß sie das Absetzen auf konventionelle Weise erschweren, dann müssen die Produkte einer Nachbehandlung unterzogen werden.

Ein bekanntes Nachbehandlungsverfahren besteht darin, daß man dem Abfluß aus einer sekundären Behandlungseinheit als Chlorierungsersatz Wasserstoffperoxid wegen seiner desinfizierenden Wirkung zusetzt. Eine solche Behandlung macht lebende Organismen unschädlich und beseitigt zeitweise Gerüche.

Es wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß die Gegenwart von Wasserstoffperoxid im Faulschlamm, der durch Durchleiten eines sauerstoffhaltigen Gases belüftet wird, in einer zur Aufrechterhaltung der HÄ-Aktivität während der ganzen Belüftung ausreichenden Menge zur Bildung von Feststoffen führt, die sich beschleunigt absetzen.

Gegenstand der Erfindung ist somit das in den Ansprüchen gekennzeichnete Verfahren.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird Faulschlamm bei Temperaturen zwischen 60 und 100° C mit sauerstoffhaltigem Gas während 15 Minuten bis 3 Stunden, je nachGew.-% der Gesamtfeststoffe, belüftet, wobei der Schlamm periodisch mit Wasserstoffperoxid, IU z. B. in Abständen von 15 Minuten, oder kontinuierlich durch dosierten Zusatz von 30prozentigem H2O2 während der Belüftungsdauer versetzt wird. Danach läßt man das entstandene Gemisch absetzen.

Gemäß einer anderen, beim Belebtschlammverfahren j verwendeten Ausführungsform der Erfindung wird ein Faulschlamm, dessen Temperatur im Bereich zwischen 10 und 75°C liegt, belüftet, vor dem Absetzen oder nach einem Eindampfschritt eventuell auf eine Temperatur von 20 bis 30° C gebracht und durch weitere Belüftung und durch Zusatz von Wasserstoffperoxid vor dem Einleiten in den endgültigen Absetzbehälter behandelt.

Gemäß weiteren Ausführungsformen, wie der Behandlung von Überschußschlamm oder von Faulschlamm, wird das zu behandelnde Material auf die gewünschte Temperatur erwärmt und mit Wasserstoffperoxid versetzt, worauf man das erhaltene Produkt vor der Weiterbehandlung sich absetzen läßt.

Die Zeitdauer der Belüftung hängt davon ab, wie groß der Gesamtgehalt an Feststoffen im jeweiligen so Schlamm ist und in welchem Ausmaß der BSB entfernt werden soll. Biologischer Schlamm, dessen Gesamtgehalt an Feststoffen unter 0,6 Gewichtsprozent liegt, kann eine Behandlung von weniger als 15 Minuten erfordern. Andererseits erfordert ein Schlammkonzen-J5 trat, dessen Feststoffgehalt zwischen 3 und 6% liegen kann, eine kombinierte Belüftung und Wasserstoffperoxidbehandlung von etwa 3 bis 4 Stunden.

Kombiniertes Belüften und Wasserstoffperoxidbehandlung können auch auf Schlammkonzentrate angewendet werden, die weniger als 3% Gesamtfeststoffe enthalten und beim Belebtschlammverfahren gewonnen werden. Ein solcher Schlamm kann eine nur 1- bis 2stündige Behandlungsdauer' erfordern.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren im Belüftungsbehälter weist der abgesetzte Schlamm eine um 35 — 75% größere Volumenverminderung auf, als sie bei normalem Schlamm in einer entsprechenden Absetzzeit von z. B. 15 Minuten erhalten wird.

Die Menge an Wasserstoffperoxid, die nötig ist, um eine Änderung in den Eigenschaften des zu behandelnden Schlammes hervorzurufen, hängt von dessen Feststoffgehalt ab. Im allgemeinen liegt die erforderliche H₂O₂-Menge bei 0,3 g bis 1,2 g pro 10 g Feststoff, d. h., die Menge an zugesetztem H2O2 muß zwischen 3 Gewichtsprozent und 12 Gewichtsprozent der gesamten Feststoffmenge im Abfallmaterial betragen.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Ein Abwasser hatte nach dem üblichen Entsanden, Zerkleinern und primären Absetzen einen Schlamm-Gehalt von 200 mg/Liter und wurde zur aeroben Behandlung, d. h. Belüften und Absetzen, in vier Portionen aufgeteilt.

Die Grundbehandlung für jede Portion war das übliche Belebtschlammverfahren. |ede Portion des zufließenden Abwassers wurde in solchen Mengen mit Rücklaufschlamm vermischt, daß im Abwasser eine

Konzentration an Feststoffen von 1500 ppm entstand, und dann 3 Stunden belüftet

Portion A wurde nach der Beschreibung im vorangehenden Absatz behandelt. Das Abwasser mit der Portion B wurde am Anfang der Belüftung mit 24 ml 30prozentigem Wasserstoffperoxid pro 10 g Feststoff versetzt Dem die Portion C enthaltenden Abwasser wurden alle 30 Minuten 4 ml 30prozentiges Wasserstoffperoxid zugesetzt. Zu dem die Portion D enthaltenden Abwasser wurde kontinuierlich H2O2 zugetropft, und zwar so viel, daß in der dreistündigen Belüftungsdauer pro 10 g Feststoff 24 ml H2O2 zugegeben wurden.

Das Schlammvolumen nach dem Absetzen des 15 Minuten belüfteten Abwassers betrug:

Portion K wurde bei 40°C gehalten, und alle 30 Minuten wurde 1 ml 30prozentiges H2O2 zugesetzt.

Portion L wurde bei 6O⁰C gehalten, und alle 30 Minuten wurde 1 ml 30prozentiges H2O2 zugesetzt

Am Ende jeder Stunde wurde eine Schlammprobe entnommen und 15 Minuten zum Absetzen aufgestellt.

Ergebnisse:

H I

10

Temperatur, °C 25 40 60 40

Zugabe an 30prozentigem H2O2 — — — 1 (ml) alle 30 Minuten

Schlammvolumen (%) nach
15 Minuten Absetzzeit:

1 Stunde Belüftung

2 Stunden .Belüftung

3 Stunden Belüftung

Behandlungsdauer (Stunden) 48 — x2f3 9,5 1

48 46,5 27,0 6,5 - 47,0 22,0 13,0 20

50 46 36 16 16 50 42 36 16 44 36 36 - 18

Beispiel 2

Die Auswirkung einer Veränderung der bei der kombinierten Belüftung und Wasserstoffperoxidbehandlung verwendeten Menge H2O2 ist anhand der Portionen E, F und G des Abwassers dargelegt.

300-ml-Portionen des Abwassers wurden durch Durchleiten von Luft mit einer Geschwindigkeit von 0,5 Liter pro Minute bewegt, wobei die Strömungsgeschwindigkeit ausreichte, um eine Bewegung zu erzeugen. Portion E enthielt keinen FbCVZusatz. Den Portionen F und G wurden tropfenweise 1 ml bzw. 2 ml/Stunde 30prozentiges H2O2 zugesetzt.

Am Ende jeder Stunde wurde eine Schlammprobe entnommen und 15 Minuten zum Absetzen aufgestellt. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:

30

40

Zugabe an 30prozentigem H2O2 — 1,0 2,0 (ml/Stunde)

Schlammvolumen (%) nach

15 Minuten Absetzzeit:

Behandlungsdauer mit H2O2
(Stunden)

1 40 38 40

2 40 34 30

3 40 32 18

Beispiel 3

Der Einfluß der Temperatur auf die Wirksamkeit der kombinierten Belüftung und Wasserstoffperoxidbehandlung ist unter Bezugnahme auf die Behandlung der Abwasserproben H₁I₁J₁K und L dargestellt.

300-ml-Portionen des Abwassers wurden in verstöpselten Flaschen behandelt. Jede Portion wurde durch _b0 Durchleiten von Luft in einer Menge von 0,5 Liter pro Minute in Bewegung gehalten.

Portion H wurde bei 25⁰C gehalten, und kein H2O2 wurde zugesetzt

Portion I wurde bei 40°C gehalten, und kein H2O2 wurde zugesetzt.

Portion J wurde bei 6O⁰C gehalten, und kein H2O2 wurde zugesetzt.

Beispiel 4

Schlamm wurde von der Nähe des Bodens eines anaeroben Faulbehälters, der die nach primärem Absetzen angehäuften Feststoffe eines Rohabwassers enthielt, entnommen und in die Portionen N, C und P geteilt.

Der Schlamm wurde durch Erwärmen bei annähernd 6O⁰C gehalten. Portion N wurde durch Durchleiten eines Luftstroms von 0,5 Liter pro Minute in Bewegung gehalten und nicht mit H2O2 versetzt

Portion O wurde mit dem gleichen Luftstrom in Bewegung gehalten, und pro 5 g vorhandenem Feststoff wurden alle 30 Minuten 2 ml 30prozentiges H2O2 zugesetzt.

Portion P wurde mit dem gleichen Luftstrom in Bewegung gehalten und tropfenweise mit 4 ml/Stunde 30prozentigem H2O2 pro 5 g vorhandenem Feststoff versetzt.

Am Ende jeder Stunde wurden Schlammproben entnommen und 15 Minuten zum Absetzen aufgestellt.

Ergebnisse:

N OP

Temperatur, "C 60 60 60

Zugabe an 30prozentigem H2O2 0 4 4

(ml) pro 5 g Feststoff/Stunde

Schlammvolumen (%) nach
15 Minuten Absetzzeit:

Behandlungsdauer (Stunden)

2 100 - 100

3 100 - 92

4 98 48 52

Der pH-Wert des einer Behandlung zugeführten Schlammes kann in Abhängigkeit von der Natur des Schlammes stark verschieden sein.

Aerob oder anaerob erzeugter Schlamm kann eventuell im pH-Wert stärker variieren als das Rohabwasser.

Beispiel 5

Ein mit Schwefelsäure auf einen pH-Wert von 3,3 oder mit Salzsäure auf einen pH-Wert von 3.2

angesäuertes Abwasser wird tropfenweise mit 1 ml 30prozentigem Wasserstoffperoxid pro 15 Minuten versetzt. Nach 30minütiger Behandlung, wie in Beispiel 1, zeigt der Schlamm eine Volumenverkleinerung von 30% auf 7% für die Brühe mit dem pH-V'ert 3,3 und von 30% auf 14% bei der Brühe mit dem pH-Wert 3,2. In letzterem Fall wird die Behandlung bis zu einer Gesamtdauer von 45 Minuten fortgesetzt, so daß der gesamte H2(VZusatz 3 ml beträgt, wobei ein endgültiges Schlammvolumen von 8% entsteht Wenn bei der Wasserstoffperoxidbehandlung die Lösung stark sauer ist, kann der entstandene Schlamm eine pH-Einstellung auf die obenerwähnten pH-Werte von einer Weiterbehandlung erforderlich machen.

Faulschlamm bis etwa 7,5% Feststoff gehalt reagiert langsamer mit Wasserstoffperoxid und erfordert eine höhere Temperatur für eine wirkungsvolle Behandlung als Schlammarten mit einem Feststoffgehalt von 3 bis 4%, die bei der Belebtschlamüiabwasseraufbereitung erhalten werden. Eine Temperatur zwischen 60 und 80⁰C wird im allgemeinen für die Behandlung von z. B. aus einem anaeroben Faulschlamm erhaltenen Schlamm bevorzugt. Bei diesen höheren Temperaturen wird die

w Wirksamkeit des Wasserstoffperoxids durch eine Senkung des pH-Wertes auf 2,3 bis 3,5 vergrößert. Der Verbrauch an Wasserstoffperoxid wird um mehr als 50% gesenkt, wenn der pH-Wert eines Faulschlammes von 6,8 auf 23 herabgesetzt wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Reduzieren des Volumens eines Schlammes aus einer biologischen Kläranlage unter Verwendung von Wasserstoffperoxid, dadurch gekennzeichnet, daß man durch den Schlamm bei einer Temperatur zwischen Umgebungstemperatur und 100° C, vorzugsweise zwischen 60 und 80° C, Sauerstoff oder ein freien Sauerstoff enthaltendes Gas hindurchleitet, das wäßrige Material während der Dauer des Durchleitens mit solchen Mengen Wasserstoffperoxid versetzt, daß im wäßrigen Material während des Durchleitens eine ständige l-hCVAktivität aufrechterhalten wird, und aus dem wäßrigen Material die Feststoffe abtrennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wasserstoffperoxid während der Belüftungsdauer periodisch zugibt

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wasserstoffperoxid zum Ende der Belüftung des biologischen Schlammes zugibt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den pH-Wert des zu behandelnden Schlammes auf einen Bereich zwischen 2,3 und 3,5 vor der Zugabe von H2O2 einstellt.