DE2120032A1

DE2120032A1 - Verfahren zur Behandlung von bei der Reinigung von Abwässern anfallendem Schlamm

Info

Publication number: DE2120032A1
Application number: DE19712120032
Authority: DE
Inventors: Albert Bonay Husken (Frankreich)
Original assignee: Prorea, Levallois-Perret (Frankreich)
Priority date: 1970-05-14
Filing date: 1971-04-23
Publication date: 1971-11-25
Also published as: GB1310321A; BE766447A; FR2087326A5; CH515855A; LU63134A1; CS151590B2; NL7106634A

Description

F 5245
Patentanwälte'

Dipi.-ing. Leinweber
Dipi.-ing. Zimmermann

München 2, Rosental Z
Tel. 2 60 3989

2 3, April 1971

PROREA

11, rue Antonin-P.aynattd
92 - Levallois-Perret (Frankreich)

VERFAHREN ZUR BEHANDLUNG VON BEI DER REINIGUNG VON ABWÄSSERN ANFALLENDEM SCHLAMH

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von bei Abwässern anfallenden Schiann.

Als Schlamm werden Aufschwemmungen von Schnutzstoffe oder deren unlösliche Umwandlungsstoffe enthaltenden Stoffen bezeichnet, die durch Reinigung von mehr oder weniger verschmutztem Wasser zun Zwecke der Verwendung des letzteren als Leitungs- oder Nutzwasser, der Rückleitung in den natürlichen Wasserkreislauf oder- im Falle von Abwasser - der teilweisen Weiterverwendung gewonnen werden»

Ia allgemeinen werden die Wasserreinigungsverfahren

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durch ein natürliches Absetzen der im zu reinigenden Wasser enthaltenen bzw. sich bildenden Stoffe abgeschlossen.

Dieses gewöhnlich mehrfache Absetzen ermöglicht, das behandelte Wasser von den auf geschwenuat en Stoffen zu trennen, die in mehr oder weniger konzentrierter, wenn auch im allgemeinen n*^fach flüssiger Form aufgefangen werden, wobei der Wassergehalt des Schlamms in einigen Fällen 95 bis 99$ erreichen kann.

Nach dem Absetzen wird der Schlamm so behandelt, dass

sein Gewicht und sein Volumen sich so weit wie möglich verringern und die gewonnene Masse bestenfalls 50$ Wasser enthält. Im übrigen hat diese Masse keinen oder einen sehr geringen Handelswert.

In bestimmten Fällen kann sie Jedoch nach geeigneter Behandlung als Zusatzstoff des Bodens oder Ausgangsprodukt für Düngemittel verwendet werden.

Gegebenenfalls kann die Masse verbrannt und die Rückstände als Aufschüttung oder als Zuschlagstoffe für Zement oder Bitumendecken verwendet werden.

Zum teilweisen Dehydratisieren des Schlamms und zur Erzielung einer leichter zu behandelnden Masse stehen gegenwärtig mehrers Verfahren zur Verfugung.

Ganz allgemein und insbesondere bei Schlamm organischen Ursprungs kann zur beträchtlichen Verminderung des Volumens und der organischen Stoffe eine bakterielle anae-

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robe Zersetzung unter Luftabschluss erfolgen. Diese Zersetzung erfolgt in einer Schlannfaulanlage, und die dabei freiwerdenden Gaee können gegebenenfalls zu deren Erwärmung bis auf ungefähr 35° C verwendet werden.

Der zersetzte Schlamm wird dann in der Regel auf mechanischen Uege, entweder durch Filtern oder durch Zentrifugieren, behandelt. Diese Arbeitsgänge sind sehr kompliziert. Insbesondere ist organisch-biologischer Schlamm ohne eine geeignete Behandlung industriell praktisch nicht filterbar.

Diese Behandlung besteht vor allem im Zusetzen von Flockungs- oder Gerinnungsmitteln, beispielsweise organischen Polyelektrolyten wie sehr aktiven Polymeren des Polyakrylattyps oder salzhaltigen Eisen- oder Aluminiumlösungen. In letzterem Fall ist im allgemeinen ebenfalls Kalk zuzusetzen, un einen geeigneten pH-Wert für die gefilterten Abwässer wiederzuerlangen und deren Abfuhr zu gewährleisten.

Das Filtern des Schlammes kann noch verbessert werden, wenn dieser mit einem Mineralstoff geeigneter Granulonetrie intim vermischt wird. Dieser Stoff kann insbesondere aus Asche bestehen, die durch Sieben gewonnen wird und bei der Verbrennung von derart behandeltem Schlamm nach dessen mechanischem Dehydratisieren anfällt.

Es ist ebenfalls bekannt, und zwar insbesondere aus der am 23. Mai 1956 durch die Firma BUSS hinterlegten französischen Patentschrift 1 167 693 mit dem Titel "Behandlungsverfahren für beim Klären von Abwasserkanälen anfallenden

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Schlamm zum Zwecke der Gewinnung getrockneten Schlamms", vor dem Absetzverfahren ein Erhitzen bis zum Siedepunkt vorzunehmen, um den Schlamm zu entgasen, ihn zu sterilisieren und die gerinnungsfähigen Stoffe zur Gerinnung zu bringen. Nach dem Absetzen wird der Schlamm getrocknet.

Die Siedetemperatur des Schlamms beträgt ungefähr 100° C, und bei dem durch diese Wärmebehandlung stattfindenden Entgasen werden die Gase durch den Wasserdampf mitgeführt, Die Flockung des Schlamms tritt ein, sobald die Temperatur 50° bis 60° C erreicht.

Ein Nachteil dieses Verfahren besteht darin, dass das Erhitzen eine Veränderung der Masse bewirkt und insbesondere den organischen Stoff zerstört, was vor allem einen bedeutenden Verlust von ungefähr 50$ an Düngerstoffen (Stickstoff und Phosphorsäureanhydrid P₂O-) hervorruft. Wenn bis auf ungefähr 100° C erhitzt wird, kann das erhaltene Flockungsmittel nicht gefiltert und nicht einmal zentrifugiert werden.

k Flockung durch Erhitzen ist im übrigen seit langem

bekannt; das am weitesten verbreitete Verfahren ist zweifellos das PORTEOUS-Verfahren.

Dieses Verfahren, dessen Prinzip 1911 entdeckt und das vor allem in England durch PORTEOUS seit 1935 weiterentwickelt wurde, hat zu einer kontinuierlichen Aufbereitungstechnik des frischen oder zersetzten, einer ersten Behandlung unterzogenen oder vermischten Schlamms geführt.

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Durch eine verstärkte Wärnebehandlung und Schüttelbewegung einer Schiannaufschwemmung organischer Natur bei Temperaturen von 175 bis 200° C und entsprechenden ausgleichenden Druck von 13 bis 15 kg/cn wird eine Störung der hydrophilen Struktur verursachtj dies fördert ferner chemische Reaktionen wie Hydrolyse, Kracken usw. in der Masse und führt schliesslich zur Störung der kolloidalen Stabilität.

Der behandelte Schlann wird in eine Absetzanlage geleitet, in der er 24 Stunden verbleibtj in Verhältnis zur durchgesetzten Schiannenge ist das Volunen des austretenden Schlamms um etwa 50$ verringert.

Der Schlamm wird in der Regel in einer Filterpresse ohne Zusatz von Reagenzien zu Kuchen gefiltert, wobei nicht mehr als 45 bis 50$ Feuchtigkeit titriert werden.

Ein wesentlicher Nachteil des Verfahrens besteht darin, dass die aus dem Eindicker des behandelten Schlamms und aus der Filtration stannende Flüssigkeit nach fünf Tagen einen biochemischen Sauerstoffbedarf (BSB-) von ungefShr 3000 bis 5000 mg/l aufweist und in der Regel nachbehandelt werden nuss.

Ausserden bewirken die bei hohen Temperaturen stattfindenden chenischen Reaktionen die Zerstörung der organischen Stoffe und einen beträchtlichen Verlust an Düngerstoffen (Stickstoff und Phosphor-Säureanhydrid P₂O-) *ⁿ gasförmigem oder löslichen Zustand.

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Obgleich dieses Verfahren den Vorteil bietet, Schlamm hoher Filtrierbarkeit ohne Verwendung von Reagenzien zu erhalten, ist sein Selbstkostenpreis wegen der Wärmezufuhr und der nötigen Arbeitskräfte sehr hoch.

Das eigentliche Filtern kann unter zunehmenden Druck entweder in der Filterpresse oder in Vakuun vorgenommen wer» den.

Trotz aller bein Filtern angewandten Sorgfalt kann der Wasseranteil in den FilterrUckständen nahezu oder mehr als 50# betragen.

Daraus ergibt sich, dass die mitgeführten Stoffe ein beträchtliches Gewicht haben.

In einer Stadt wie Paris beispielsweise fallen jeden Tag ungefähr 1000 t Filterrückstände an, die ungefähr mindestens 500 t Wasser enthalten.

Daraus ist der Vorteil ersichtlich, ein Verfahren zu entwickeln, das eine beträchtliche Verminderung dieses Was- ' seranteils in den FiIterrückständen ermöglicht.

Ziel der Erfindung ist daher ein derartiges Verfahren.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Vereinfachung der bestehenden Verfahren und Anlagen und die sich daraus ergebende erhebliche Verminderung der derzeitigen Investitionsund Betriebskosten.

Das erfindungsgenässe Verfahren ermöglicht insbesondere, die Zersetzung sowie die Behandlung bei hohen Tempe-

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raturen und unter Druck vor den mechanischen Dehydratisieren ggf. entfallen zu lassen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung von bei der Reinigung von Abwässern entfallendem Schlamm, der durch Absetzen und auf mechanischen Wege erfolgendes Dehydratisieren, und zwar vorzugsweise nach dem Zusetzen von Flockungsreagenzien,gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlamm vor dein Dehydratisieren im Vakuum entgast wird.

Diese Entgasung im Vakuum erfolgt in der Regel bei Umgebungstemperatur.

Hierbei werden den Schlamm die Stoffe entzogen, welche die spätere physikalische oder chemische Einwirkung hemmen wurden, die eine Flockung des Kolloids gewährleisten soll; einerseits kann das Flockungsmittel auf diese Weise ein Dehydratisieren auf mechanischem Wege bewirken, andererseits wird ein geflockter Stoff mit einem bedeutend geringeren Gehalt an Wasser erzielt, das hauptsächlich die spätere Verwendung der geflockten Stoffe als Düngemittel erschwert .

Während der Entgasung im Vakuum erfährt die behandelte Masse im Gegensatz zur Entgasung durch Wärmebehandlung keine wesentliche Veränderung; insbesondere werden keine organischen Stoffe zerstört, und es tritt keine Flockung ein.

Dieser Arbeitsgang soll vor allem die spätere Flockung zum

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Zwecke des Dehydratisieren auf mechanischem Wege fördern. Wichtig ist dabei, dass der Energieverbrauch gering und der Verbrauch an Flockungsmitteln sehr herabgesetzt wird.

Vorteilhafterweise erfolgt der Zusatz von Flockungsreagenzien vor dem mechanischen Dehydratisieren, d.h. vor dem Entgasen.

Nach einem anderen erfindungsgemässen Merkmal wird der Schlamm der Wirkung eines elektrischen und/oder elektromagnetischen Hochfrequenz-Wechselfeldes ausgesetzt, und zwar vorzugsweise vor dem Entgasen und insbesondere vor den Zusatz der Flockungsreagenzien»

Durch diese Behandlung wird in der Folge eine bessere Dehydratisierung des Schlamms auf mechanischem Wege erzielt.

Es folgt die Beschreibung eines erfindungsgenässen Ausführungsbeispiels,

Die Stadtabwässer werden zusammengeleitet und dann beim Durchfluss durch Gitter grobgefiltert. Darauf werden ßie zu einer Zerkleinerungspumpe, dann in ein erstes Absetzbecken geleitet, wo der Schlamm sich absetzt. Der aufschwimmende Schlamm wird in ein zweites Absetzbecken oder in einen vor dem zweiten Absetzbecken liegenden biologischen Rasen gelei~ tet, wo er einer bakteriellen Fermentierung ausgesetzt wird, und zwar vorzugsweise einer aeroben Fermentierung, um den biochemischen Sauerstoffbedarf der Abwasser vor deren Ausscheiden zu verringern.

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Der Schiann, der sich im zweiten Becken absetzt, wird dann mit den aus den ersten Absetzbecken staunenden Schlaoa vereinigt.

Die aufschwimmenden Stoffe des zweiten Absetzbeckens, die in allgemeinen einen ausreichenden biochenischen Sauerstoffbedarf aufweisen, werden ausgeschieden.

Bei den herkömmlichen Verfahren wird die Schlaramischung anschliessend in einer Faulanlage zun Zwecke ihrer anaeroben Fernentierung behandelt, in deren Verlauf die organischen Substanzen angegriffen werden.

An Ausgang der Schlannf aulanlage wird der Schlamm gefiltert, und zwar nach Zusatz von Flockungsreagenzien, beispielsweise einer Eisenchlorid- oder Poiyelektrolytlösung und ggf. von Kalk, so dass die durch die Filterung entstandene Lösung einen ausreichenden pH-Wert aufweist.

Das erfindungsgenässe Verfahren kann bei jeden zersetzten Schiann angewendet werdenj es kann Jedoch vorteilhafterweise auch unmittelbar auf die Mischung des aus den ersten und den zweiten Absetzbecken stanzenden Schianns angewendet werden, wodurch die Zersetzungsphase überflüssig wird. Das Verfahren ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass vor den Dehydratisieren auf mechanischen Wege, vor den Filtern oder Zentifugieren, der Schlamm entgast wird, und zwar in Vakuum und in der R.egel bei Umgebungstemperatur <,

Das Entgasen kann in jeden geeigneten Gerät erfolgen.

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Die Dehydratisierungsgeschwindigkeit des Schlamms nach dem Entgasen verdoppelt sich praktisch. Des· entgaste Schlamm weist eine bedeutend grössere Fluidität als nicht entgaster Schlann auf.

In übrigen ist der Wassergehalt des bein Dehydratisieren verbleibenden Schlainmrestes beträchtlich niedriger als derjenige von nicht entgastem Schlann.

Da die Geschwindigkeit der mechanischen Dehydratisierung praktisch verdoppelt ist, kann ggf. die Anzahl der hierzu ver·« wendeten Geräte un die Hälfte verringert werden, was besonders wirtschaftlich ist.

Die Wirkung der Entgasung erklärt sich folgendermassen.

Der Schlann stellt eine kolloidale Masse dar, die in ihren Poren die während des Zersetzungs- oder Fenuentierungsprozesses entwickelten Gase enthält»

Die Gase stören die mechanische Dehydratisierung, übrigens verhindern die Gase beim Zusetzen von Flockungsreagenzien, dass diese mit der kolloidalen Masse in Berührung kommen und verringern so erheblich deren Wirkung.

Vorteilhafterweise sind die Flockungsreagenzien vor dou Entgasen zuzusetzen, denn es ist festgestellt worden, dass sich infolge deren Zusatzes Gase entwickeln, die bei vorhergehenden Entgasen von der kolloidalen Masse zurückgehalten werden.

Um den Wassergehalt des beim mechanischen Dehydrati-

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sieren verbleibenden Schiannrestes noch .zu verringern, wird der Schiarm erfindungsgenäss, und zwar vorzugsweise vor den Entgasen und insbesondere vor den Zusetzen von Flockungsreagenzien., der Wirkung eines elektrischen und /oder elektromagnetischen Hochfrequenz-V/echselfelds ausgesetzt. Ein solches kann beispielsweise ein elektrisches Feld von 30 Megahertz, oder von 2500 Megahertz sein. Es ist insbesondere
festgestellt worden, dass der Wirkungsgrad der mechanischen Dehydratisierung nit ansteigender Frequenz zunimmt.

Die Durchführung des erfindungsgeaässen Verfahrens ist sehr vorteilhaft, weil dadurch Rückstände erzielt werden, deren Wassergehalt weniger als 30% beträgt, die aber
einen sehr viel höheren Prozentsatz an organischen Substanzen aufweisen als zersetzter oder bei hohen Temperaturen unter Druck behandelter Schiana.

Einerseits weist der erhaltene Rückstand einen sehr viel höheren Heizwert auf, wodurch die Investitionskosten der Verbrennungsanlagen herabgesetzt werden und sogar ggf. Kalorien wieder nutzbar gemacht werden können. Andererseits stellt der bein Dehydratisieren verbleibende Rückstand einen organischen Dünger dar, der einen bedeutend höheren Stickstoff- und Phosphorgehalt aufweist, wodurch er von besonderen Nutsen für die Landwirtschaft ist.

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Claims

PATENTANSPRUCEE

1./ Verfahren zur Behandlung von bei der Reinigung von Abwässern anfallendem Schlamm, der durch Absetzen gewonnen und dann auf mechanischem ^/ege, vorzugsweise nach Zusetzen von Flockungsreagenzien, dehydratisiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlamm vor dem Dehydratisieren eine im Vakuum erfolgende Entgasung erfährt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entgasung im Vakuum bei Umgebungstemperatur erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz von Flockungsreagenzien vor der Entgasung erfolgt.

ψ

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass der Schlamm vorzugsweise vor der Entgasung und insbesondere vor dem Zusetzen von Flockungsreagenzien der Wirkung einec elektrischen und/oder elektromagnetischen Hochfrequenz- · Wechselfeldes ausgesetzt wird.

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