DE19913357C2 - Verfahren zur Dünnschlammpressung in der Spülwasseraufbereitung einer Trinkwasseraufbereitungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dünnschlammpressung in der Spülwasser­ aufbereitung einer Trinkwasseraufbereitungsanlage nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Beispielsweise in der DE 195 46 387 C2 ist die Funktionsweise einer Trinkwasser­ aufbereitungsanlage, in der eine Trinkwasser-Flockenfiltration in einem Drucksy­ stem durchgeführt wird, beschrieben.

Bei der Aufbereitung von Trinkwasser wird in einem häufigen Anwendungsfall Was­ ser von einem hochgelegenen Speicher, beispielsweise einem Stausee, einer tie­ fergelegenen Wasseraufbereitungsanlage zugeführt. Zur Aufbereitung des Wassers wird in der Aufbereitungsanlage beispielsweise eine Flockung und Flockenfiltration durchgeführt, wie sie im Stand der Technik als solches weitgehend bekannt ist. Hierbei wird das Rohwasser mit geeigneten Flockungsmitteln und Zusätzen verse­ hen zunächst durch eine Reaktionsbatterie geleitet, um dann durch einen Filter geleitet zu werden, in der die ausgeflockten Bestandteile im Filterbett zurückgehalten werden, während das Reinwasser austritt. Die Filterbatterie kann solange betrieben werden, bis die Filter mit den abgeschiedenen Flocken beladen sind. Nach weitge­ hender Beladung der einzelnen Filter (der Filterbatterie) mit der abzufiltrierenden Substanz, müssen diese aus dem Wasserkreislauf herausgenommen werden und mittels eines Reinigungsfluids rückgespült und regeneriert werden, bevor die Filter wieder in den Kreislauf zur Rohwasserfiltration eingefügt werden können. Neben der Flockung gehört zur Aufbereitung des Rohwassers noch die Aufhärtung, soweit es sich um ein weiches Rohwasser handelt und die Desinfektion. Zur Aufhärtung wird das Rohwasser mit CO₂ und Calciumhydroxyd versetzt. Zur Desinfektion wird Chlorgas eingeleitet. Als Flockungsmittel wird in der Regel Polyaluminiumchlorid in Mengen von etwa 1 g/m³, berechnet als Aluminium, eingesetzt. Zur Flockenaggre­ gation wird in der Regel ein Flockungshilfsmittel, beispielsweise ein anionischer Polyelektrolyt, in Konzentrationen von 0,15 bis 0,2 g/m³ zudosiert. Die Flockenfiltra­ tion erfolgt, wie beispielsweise in der DE 195 46 387 C2 beschrieben, über ge­ schlossene Druckfilter, bis die Filter bis zu einem Differenzdruck von 0,5 bis 1,0 bar beladen sind.

Das schlammhaltige Filterrückspülwasser fällt mit einem Feststoffgehalt von nur etwa 0,02 bis 0,05% Trockenrückstand an. Das schlammhaltige Filterrückspülwas­ ser wird üblicherweise in ein Längsabsetzbecken geleitet, wo durch Sedimentation nach etwa 24 Stunden ein Dünnschlamm mit einem Feststoffgehalt von 0,6 bis 0,8 % Trockenrückstand entsteht. 90 bis 93% des gesamten Filterrückspülwassers können als Klarwasser abgezogen werden.

Es ist bisher verschiedentlich versucht worden, durch Dosierung von Flockungs- und/oder Flockungshilfsmitteln die Absetzzeiten zu verkürzen, so daß der Trübstoffgehalt im Klarwasser schnell verringert wird. Der maximal erreichbare Feststoffgehalt des Dünnschlammes kann hierdurch jedoch nicht erhöht werden.

Die Wirksamkeit der Eindickung durch Sedimentation ist von verschiedenen Fakto­ ren abhängig. Dies sind vor allem die Art der aus dem Rohwasser entfernten Stoffe und das vorausgegangene Aufbereitungsverfahren. Bei der Trinkwasseraufberei­ tung von Talsperrenwasser sind dies immer die auftretenden Algen, mineralische Bestandteile und das Aluminiumhydroxyd aus der Flockung. Der Dünnschlamm besteht somit im wesentlichen aus Biomasse (organische Rückstände von Algen) und dem schwer entwässerbaren Aluminiumhydroxyd.

Üblicherweise erfolgt die Schlammaufbereitung bzw. Schlammentwässerung mittels Kammerfilterpressen. Aufgrund der schweren Entwässerbarkeit des Schlamms wird üblicherweise mit Kalk konditioniert, wodurch ein entsprechend hoher Entwässe­ rungsgrad erreichbar wird. Eine maschinelle Entwässerung von Aluminiumhy­ droxydschlamm ohne Zusätze ist nicht möglich. Erst durch die Zudosierung von Kalkschlamm bzw. von Kalkhydrat wird eine hinreichende Preßfähigkeit erreicht. Mit der Zudosierung des Kalkschlamms kann in der Kammerfilterpresse ein Preß­ kuchen mit Feststoffgehalten zwischen 30 und 35% Trockenrückstand erzielt wer­ den.

Als Folge der Dosierung von Kalkschlamm bzw. Kalkhydrat entsteht allerdings ein Pressenfiltrat, welches aufgrund des hohen pH-Wertes von 11-12 noch gesondert aufbereitet werden muß. Aufgrund dieses hohen pH-Wertes kommt es zu Rücklö­ sung des Aluminiums. Es wurden Werte bis zu 100 mg/l, nachgewiesen. Das anfal­ lende Pressenfiltrat von etwa 60 bis 100 m³/d kann gemäß der in der Verordnung festgelegten Grenzwerte nicht unmittelbar in den Vorfluter eingeleitet werden. Eine Rückführung in das schlammhaltige Filterrückspülwasser ist ebenfalls nicht mög­ lich. Bei den vorhandenen Mengenverhältnissen (Anteil des Filtrates aus der Kam­ merfilterpresse am Gesamtabwasser etwa 10%) steigt der pH-Wert im schlamm­ haltigen Filterrückspülwasser auf <10. Eine Ableitung des Klarwassers wäre dann nicht mehr möglich. Zudem würde das Aluminium im gesamten Spülwasser in Lö­ sung gehen.

Um im Mischwasser einen pH-Wert von maximal 7,5 zu realisieren müßte im Dünn­ schlamm ein Feststoffgehalt von mindestens 4% Trockenrückstand realisiert werden. Um eine derartige Eindickung des Dünnschlamms zu erreichen, ist aber wie­ derum eine aufwendige Technologie notwendig.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zur Dünnschlammpressung in der Spülwasseraufbereitung einer Trinkwasseraufberei­ tungsanlage an die Hand zu geben, bei der ein preßfähiger Schlamm entsteht, bei dem das Pressenfiltrat trübstoffarm ist und ohne zusätzliche Aufbereitung gemäß Einleitverordnung abgeleitet werden kann. Zur Dünnschlammpressung sollen dabei möglichst Abfallprodukte und keine hochwertigen Rohstoffe verwendet werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe ausgehend von einem gattungsgemäßen Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Kombination mit den zusätzlichen Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Dem­ nach kommen Gesteinsmehl und ein stark kationisches Flockungshilfsmittel zum kombinierten Einsatz.

Mit der Zugabe des stark kationischen Flockungshilfsmittels wird eine sofortige Flockung mit sehr guter Feststoff-Wasser-Trennung hervorgerufen. Eine Verweilzeit von vorzugsweise 7 bis 25 Sekunden unter entsprechender Mischung reicht in der Regel für die Flockenbildung aus. Die notwendige Dosiermenge ist abhängig vom Trockenrückstand des Dünnschlammes. Optimal sind 0,008 bis 0,012 g/g Trocken­ rückstand.

Zusätzlich kann Kalkschlamm zugesetzt werden. Der Kalkschlamm ist ein Abfall­ produkt aus der eigenen Kalkwasseraufbereitung. Mit einer Dosierung von 20 bis 30 l Kalkschlamm pro m³ Dünnschlamm wird im Pressenfiltrat ein pH-Wert von ma­ ximal 8,5 eingestellt. Damit wird sichergestellt, daß der Aluminiumgehalt im Pres­ senfiltrat nicht über 1,5 mg/l, ansteigt, womit die Anforderungen an die Einleitung in den Vorfluter eingehalten werden. Der Kalkschlamm bildet für sich zunächst ein anorganisches Stützgerüst.

Durch die Zuführung des dritten Konditionierungsmittels wird der vorliegende Schlamm noch besser preßbar.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren sich an den Hauptanspruch anschließenden Unteransprüchen.

Demnach kann beispielsweise als Gesteinsmehl sehr vorteilhaft Blähschiefermehl eingesetzt werden, das als Abfallprodukt aus der Blähschieferherstellung anfällt. Der natürlich vorkommende Schiefer eignet sich nicht. Durch ein thermisches Ver­ fahren (bei ca. 1200°C) entstehen aus dem natürlichen Rohstoff Schiefer poröse, rauhe Körner. Diese Struktur gewährleistet in Verbindung mit Wasser ein Draina­ gefunktion. In den Hohlräumen können Wassermoleküle adsorbiert werden. Die Abgabe des eingelagerten Wassers erfolgt kontinuierlich. Durch die Zufügung des dritten Konditionierungsmittels wird der vorliegende Schlamm noch besser preßbar. Dosierungen von 10 bis 20 kg Blähschiefermehl pro m³ Dünnschlamm führen zu guten Preßerfolgen

Insgesamt ergeben sich kompakte, gut sedimentierende Flocken. Der gepreßte Schlamm ist deponierfähig und beispielsweise durch Kompostierung verwertbar und das anfallende Pressenfiltrat kann gemäß Verordnung direkt in den Vorfluter eingeleitet werden.

Das Verfahren ist insbesondere anwendbar auf schwer entwässerbare Schlämme aus Flockungsanlagen und Schlämme mit hohem Biomasseanteil. Es ist vorteilhaft anwendbar auf Schlämme aus der Aluminiumflockung, bei denen die notwendige Konditionierung eine gesonderte Aufbereitung des Pressenfiltrats erfordert, um eine Einleitung in den Vorfluter gemäß Verordnung zu ermöglichen.

Anstelle von Blähschiefermehl kann auch Blähtonmehl oder Quarzmehl zugegeben werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt ein Anlagenfließbild mit einer technischen Realisierung nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In einen Schlammvorlagebehälter 10 wird Kalkschlamm bzw. Kalkmilch aus der eigenen Kalkwasseraufbereitung 12 zusammen mit dem aufzubereitenden Dünnschlamm 14 eingeleitet. Aus einem Vorratssilo 16, in dem Blähschiefermehl mit einer mittle­ ren Korngröße von d = 0,06 mm gelagert ist, wird über eine Wägeeinrichtung 18 und eine Transportschnecke 20 in den Schlammvorlagebehälter 10 Blähschiefer­ mehl 22 eindosiert. Die Stoffe werden in dem Schlammvorlagebehälter mit mittle­ rem Energieeintrag über einen Rührer gut gemischt. Es wird so gerührt, daß die Feststoffteilchen in der Schwebe gehalten werden, so daß der Dünnschlamm ver­ gleichmäßigt bleibt. Dieser vorkonditionierte Schlamm wird über eine Rohrleitung 24 und eine Pumpe 26 in Richtung zu einer Filterpresse 28 gepumpt. In die Rohr­ leitung 24 wird weiterhin das aus einer Flockungshilfsmittelansetzanlage 30 und einer Dosiereinrichtung 32 zugeführte stark kationische Flockungshilfsmittel, das aus stark kationischem Polyelektrolyt (z. B. Polyacrylamid) besteht, zugeführt. Innerhalb der Rohrleitung 24, allerdings unterstützt durch einen statischen Mischer 34 wird der zugeführte Schlamm mit dem stark kationischen Flockungshilfsmittel während einer Verweilzeit von ca. 7 bis 25 Sekunden vor Eintritt in die Filterpresse 28 gründ­ lich vermischt. In der Filterpresse 28 wird der nunmehr preßbare Schlamm ausge­ preßt und das Pressenfiltrat wird über die Rohrleitung 36 abgeleitet, wobei an einer Mischstation 38 zur Qualitätsmessung des Pressenfiltrats der pH-Wert, die Trübung bzw. die Menge des Pressenfiltrats überwacht wird.

Die Dosiermenge des Flockungshilfsmittels ist über eine kontinuierliche Messung einem veränderten Trockensubstanzgehalt des Dünnschlamms angepaßt. Bei glei­ cher Flockungshilfsmitteldosiermenge darf der Trockenrückstand des Dünn­ schlamms um etwa 25 bis 30% schwanken.

Claims (10)

1. Verfahren zur Dünnschlammpressung in der Spülwasseraufbereitung einer Trinkwasseraufbereitungsanlage, dadurch gekennzeichnet,
daß der aus dem schlammhaltigen Filterrückspülwasser abgesetzte Dünn­ schlamm mit einem stark kationischen Flockungshilfsmittel versetzt wird und
daß dem Dünnschlamm zusätzlich zum kationischen Flockungshilfsmittel noch Blähschiefermehl, Blähtonmehl und/oder Quarzmehl zugegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Dünn­ schlamm zusätzlich Kalkschlamm zugegeben wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß 20-30 l Kalkschlamm pro m³ Dünnschlamm zugegeben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß soviel Kalkschlamm pro Kubikmeter Dünnschlamm zugegeben wird, daß sich in einem nachfolgenden Pressenfiltrat ein pH-Wert von maximal 8,5 einstellt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als stark kationisches Flockungshilfsmittel ein stark kationisches Polyacryla­ midprodukt eingesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das stark kationische Flockungshilfsmittel zu 0,008 bis 0,012 g/g Trocken­ rückstand des Dünnschlammes zugegeben wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Blähschiefermehl in einer Dosierung von 10-20 kg Blähschiefermehl pro m³ Dünnschlamm zugegeben wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zugesetzte Blähschiefermehl eine mittlere Korngröße d = 0,06 mm auf­ weist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnschlamm und der Kalkschlamm in einen Schlammvorlagebehälter gepumpt werden, daß unter Rühren in den Schlammvorlagebehälter das Blähschiefermehl bzw. das Blähtonmehl eindosiert wird, daß der vorkonditio­ nierte Schlamm aus dem Schlammvorlagebehälter über eine Rohrleitung in Richtung einer Filterpresse gepumpt wird und daß in der Rohrleitung das stark kationische Flockungshilfsmittel zugegeben wird und über einen in der Rohrleitung angeordneten Mischer intensiv mit dem vorkonditionierten Schlamm vermischt wird, bevor dieser der Filterpresse zugeleitet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Pressenfiltrat, das aus der Filterpresse austritt, der pH-Wert, die Trübung und/oder die Men­ ge des Pressenfiltrats gemessen wird.