DE2232698A1

DE2232698A1 - Clarifying sewage sludge - with calcium hydroxide

Info

Publication number: DE2232698A1
Application number: DE2232698A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Chem Dr Niklas
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-03-25
Filing date: 1972-07-04
Publication date: 1974-01-24

Abstract

Theprocess of the parent patent (treatment of town sewage with calcium hydroxide up to pH is not 11.0 in order to flocculate impurities, then separating off the flocculated impurities) is used for the treatment of fresh sludge formed in mech. and/or biological settling basins. The process is very rapid and is independent of temp. The high pH ensures that all bacteria, worms etc. in the sludge are killed. The end-product is a calcium-contg. sludge which is partic. useful as a fertilizer or as a component of compound fertilizers.

Description

Verfahren zum Aufarbeiten des bei der Abwasserklärung anfallenden Frisohschlamms.Process for processing the waste water treatment Hair mud.

(Zusatz zu Patentanmeldung P 22 14 756.4). (Addition to patent application P 22 14 756.4).

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufarbeiten des Klärschlamms aus städtischen Kläranlagen. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Klärschlamm Kalkhydrat bis zu einem pH-ert von mindestens 11,0 zugesetzt und von dem erhaltenen kalkhaltigen Fällgut das Klarwasser abgetrennt wird. The invention relates to a method for processing the sewage sludge from urban sewage treatment plants. The method is characterized in that the sewage sludge Hydrated lime added to a pH of at least 11.0 and derived from the one obtained calcareous precipitated material, the clear water is separated.

Städtische Abwässer enthalten bekanntlich überçiegend die Abflüsse von Haushaltungen und nicht-industriellen Einrichtungen wie Krankenhäusern, Schlachthöfen etc. sowie - je nach den örtlichen Verhältnissen - in unterschiedlichem Maße die Abläufe von Industrie- und Handwerksbetrieben. Hierzu gesellt sich im Falle der sog. Mischentwässerung noch die auf die bebauten oder befestigten Flächen anfallende Regenwassermenge, welche einen mehr oder weniger großen Anteil an mineralischen Bestandteilen, z.B. Sand dem Abwasser zuführt. In aller Regel wird dieser letztgenannte mineralische Anteil in modernen Kläranlagen aber vor jeder weiteren Klärung in sog. Sandfängern abgetrennt und entfernt. Läßt man also diesen Anteil außer Betracht, so be -stehen die Verunreinigungen, die im Abwasser transportiert werden, ganz überwiegend aus organischer Materie, die aus dem Lebensraum des Menschen stammt. It is well known that urban wastewater mainly contains runoffs of households and non-industrial establishments such as hospitals, slaughterhouses etc. and - depending on local conditions - to varying degrees the Processes in industrial and craft businesses. In the case of the so-called mixed drainage or that arising on the built-up or paved areas Amount of rainwater, which has a more or less large proportion of mineral Components, e.g. sand, discharges into the wastewater. As a rule, this is the latter mineral content in modern sewage treatment plants but before any further clarification in so-called. Separated and removed sand traps. So if one disregards this part, so the impurities that are transported in the wastewater predominantly exist from organic matter that comes from the human habitat.

Bei den heute gebräuchlichen lerverfahren werden zur Abscheidung dieser vorwiegend organischen Verunreinigung aus dem als Transportmittel benutzten taster entweder nur Absetzbecken oder in zunehmendem Maße biologische Verfahren angewandt, bei welch letzteren man anstrebt, einen möglichst großen Anteil der Schmutzstoffe aus dem gelösten oder kolleidal-dispergierten Zustand durch Bakterientätigkeit in die Form von absetzfähigen Flocken zu überführen. With the learning process in use today, for deposition this predominantly organic pollution from the vehicle used as a means of transport button either just settling basins or, increasingly, biological processes applied, in which latter one strives, as large a proportion of the pollutants as possible from the dissolved or colloidal-dispersed state through bacterial activity in to convert the form of settable flakes.

Der Schlamm aus den mechanischen Absetzbecken und - sofern eine biologische Klrstufe vorhanden ist - der Schlamm aus den nachgeschalteten Absetzbecken ist sehr stark wasserhaltig (>95 <0) und nur schwierig zu entwässern. In seltenen Fällen wird er auf landwirtschaftliche Flächen verteilt; in aller Regel aber wird er in großen Behältern durch anaerobe Methangärung ausgefault und mineralisiert. Dadurch wird ein großer Teil der organischen Materie des Klärschlamms zu Methan und Kohlensäure abgebaut. Deshalb ist der Nutzwert des stark entwässerten Rückstands nur gering. The sludge from the mechanical settling basins and - if a biological one Clarification stage is in place - the sludge from the downstream settling basin is very high very watery (> 95 <0) and difficult to drain. In rare cases it is distributed over agricultural land; as a rule, however, it will be in large containers digested and mineralized by anaerobic methane fermentation. Through this a large part of the organic matter in sewage sludge becomes methane and carbonic acid reduced. Therefore, the useful value of the strongly dehydrated residue is only low.

Dieses Verfahren hat eine Reihe von Nachteilen. Der anaerobe Gärprozeß verläuft auch bei künstlicher Beheizung des Gärgutes nur langsam. Deshalb ist die erforderliche Verweilzeit des Schlamms in den Gärbehältern lang. Dementsprechend sind die Faulräume sehr groß. Die Anlagen benötigen ferner lange Einarbeitungszeit, bis die volle Aktivität erreicht ist. Die Bakterientätigkeit wird leicht durch zufällig eingeschleppte Chemikalien oder industrielle Verunreinigungen gestört oder gar vergiftet. This method has a number of disadvantages. The Anaerobic Fermentation Process runs slowly even with artificial heating of the digestate. That's why the required residence time of the sludge in the fermentation tanks long. Accordingly the lazy rooms are very large. The systems also require a long training period, until full activity is achieved. The bacterial activity is easily accidental Chemicals or industrial impurities that have been introduced are disturbed or even poisoned.

Selbst die heute weit verbreiteten Detergentien bewirken in nur mäßig erhöhter Konzentration einen Umschlag der Methangärung zu der unerwünschten sauren Gärung. Andererseits erden pathogene Keime und Wurmeier keineswegs vollständig abgetötet, sodaß in manchen Anlagen schon zusätzliche Einrichtungen zur Desinfektion mit Chlor im Falle von Seuchengefahr vorgesehen werden.Even the detergents widely used today have only a moderate effect Increased concentration changes the methane fermentation to the undesirable acidic one Fermentation. On the other hand, pathogenic germs and worm eggs are by no means completely killed, so in some systems have additional facilities for disinfection with chlorine in case of epidemic risk.

Schließlich ist es sehr störend, daß der bei weitem größte Teil des Phosphats, welches an die Flocken gebunden aus dem Abwasser abgeschieden wurde, durch die Methangärung wieder freigeeetzt wird und mit dem Klarwasser in die Vorfluter gelangt.After all, it is very annoying that by far the largest part of the Phosphate, which was bound to the flakes and separated from the wastewater, is released again by the methane fermentation and with the clear water into the receiving waters got.

In der Patentanmeldung P 22 14 756.4 ist ein Verfahren beschrieben, um aus netzmittelhaltigen Stadtabwässern die feinteiligen Schwebestoffe einschließlich der koiloidal verteilten Stoffe ohne Verwendung von Schwermetallionen, wie z.B. In the patent application P 22 14 756.4 a method is described to remove the finely divided suspended solids from urban wastewater containing wetting agents of the coiloidal distributed substances without the use of heavy metal ions, e.g.

Fe3+, allein durch Einstellung des pH#\:Vertes auf > 11,0 mit Hilfe von Kalkhydrat abzuscheiden und gegebenenfalls aus dem so entstehenden Klarwasser anschließend in einer zweiten Verfahrensstufe die Netzmittel zu entfernen.Fe3 +, just by adjusting the pH # \: Vertes to> 11.0 with the help to be separated from hydrated lime and, if necessary, from the resulting clear water then in a second process stage to remove the wetting agents.

Es wurde nun gefunden, daß man mit ausgezeichnetem Erfolg dieses Verfahren und insbesondere dessen erste Stufe auf den Frischschlamm anwenden kann, wie er auf bestehenden Anlagen in die Faultürnlle gepumpt wird. Hierzu ist es nur erforderlich, den Frischschlamm kontinuierlich oder diskontinuierlich mit einer solchen Menge Kalkhydrat in Form einer wässrigen Aufschlämmung unter starkem Rühren zu versetzen, daß der pE-iSert ?ll,O wird. It has now been found that this Can apply the process and in particular its first stage to the fresh sludge, how it is pumped into the digestion tunnel on existing systems. For this it is only required, the fresh sludge continuously or discontinuously with a such amount of hydrated lime in the form of an aqueous slurry with vigorous stirring to put that the pE-iSert? ll, O becomes.

Es ist zweckmäßig, die Suspension noch eine kurze Zeit lang, z.B. 30 bis 60 Sek. nach der Zugabe durch Rühren oder durch Strömung in Bewegung zu halten, weil die stattfindende Umsetzung eine gewisse heifezeit benötigt. Dabei wandelt sich der sehr wasserreiche und nicht absetzfähige Schlamm zu einer kalkhaltigen, fast körnigen ijasse um, die sehr rasch sedimentiert und im Gegensatz zu allen biologisch abgebauten Schlämmen leicht filtrierbar ist. Sie enthält dann nach der Filtration oder nach der Abtrennung in einer Zentrifuge noch 30-35 % Wasser, bezogen auf das kalkhaltige Fällgut. Von dem ursprünglich im Schlamm enthaltenden wasser werden also 90-95 % direkt als Klarwasser abgetrennt. Dieses enthält nur noch eine sehr ge -ringe Menge organischer Stoffe, welche echt gelöst vorliegen und soweit sie nicht an die Flocken adsorbiert waren. Dazu gehören Zucker und Harnstoff sowie Netzmittel. Da das Volumen des Frischschlamms ca. 1 o des ursprünglichen Abwassers ausmacht, liegt die anfallende Klarwassermenge, die nach dem beschriebenen Verfahren anfällt, in der gleichen Höhe und kann ohne jede öchwierigkeit mit dem Hauptstrom des geklärten Ab -wassers in die Vorflut abgelassen werden, da es keine fäulnisfähigen Stoffe mehr enthält. It is useful to keep the suspension for a short time, e.g. Keep in motion for 30 to 60 seconds after the addition by stirring or flowing, because the implementation that is taking place requires a certain amount of warming time. It changes the very water-rich and non-settling sludge turns into a calcareous, almost granular ijasse around which sediments very quickly and unlike all biological degraded sludge is easily filterable. It then contains after filtration or 30-35% water after separation in a centrifuge, based on the calcareous felled material. From that originally contained in the mud 90-95% of water is separated directly as clear water. This only contains a very small amount of organic substances that are really present in dissolved form and insofar as they were not adsorbed on the flakes. These include sugar and urea and wetting agents. Since the volume of the fresh sludge is about 1 o of the original wastewater makes up the amount of clear water that occurs after the procedure described accrues at the same level and can be connected to the main stream without any difficulty of the treated wastewater can be drained into the receiving water, as there is no putrefactive waste Contains more substances.

Die Basizität des Klarwassers wird durch die Verdünnung mit dem Hauptstrom bzw. durch das darin gelöste C02 soweit neutralisiert, daß nach den bisherigen Erfahrungen der pH-Wert nicht bemerkbar steigt. The basicity of the clear water is due to the dilution with the main stream or neutralized by the C02 dissolved in it to such an extent that according to previous experience the pH does not increase noticeably.

Eine Variante des Verfahrens besteht darin, daß das Klarwasser dem rohen Abwasser vor dem ersten Absetzbecken z.B. hinter dem Sandfang beigemischt wird und die Anlage ein zweites Mal durchläuft. Nach einer weiteren Variante wird das Klarwasser gemäß dem Verfahren der Hauptanmeldung in einer Schaumsäule intensiv belüftet und von Netzmitteln gereinigt, dabei durch C02-Zusatz neutralisiert und in die Vorflut geleitet. A variant of the method is that the clear water to the raw wastewater is added in front of the first sedimentation tank, e.g. behind the sand trap and the system runs a second time. Another variant is the clear water according to the method of the main application in a foam column intensively ventilated and cleaned of wetting agents, neutralized by the addition of C02 and directed into the receiving water.

Die erfindungsgemäße Verfahrensweis zur Umwandlung des wasserreichen und faulfähigen Frischschlamms aus Kläralagen in eine leicht zu entwässernde kalkhaltige Masse hat eine ganze Reihe von sehr wichtigen Vorteilen gegenüber n heute gebräuchlichen Verfahren zur Behandlung dieser Scl,lälllrl.e. Als wichtigster Vorteil ist die außerordentliche Geschwindigkeit zu nennen, mit welcher der Vorgang der Koagulation und des anschließenden Absitzens bzw. der Filtration abläuft. Die übliche Faulzeit von Klärschlamm in städtischen Faulräumen bei einer mittl. The procedure according to the invention for converting the water-rich and putrid fresh sludge from sewage treatment sites into an easily dewatered calcareous one Mass has a number of very important advantages over the masses in use today Method of treating these Scl, lälllrl.e. As the most important advantage is the extraordinary speed with which the process of the Coagulation and the subsequent settling or filtration takes place. The usual Digestion period of sewage sludge in urban septic tanks with an average.

Temperatur von 200 beträgt ca. 45 Tage, bei 250 immer noch 28-30 Tage und erfordert dementsprechend große Räume. Hierbei ist die weitere Trocknung des ausgefaulten Schlamms auf Trockenbeeten noch garnicht mitgerechnet. Demgegenüber beträgt die Verweilzeit des Schlamms in einer Anlage nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einschließlich des Absetzens und der Ab -trennung der Feststoffe über Filter oder Zentrifuge kaum mehr als 30 Minuten. ~ Deshalb ist die Anlagengröße im Vergleich zu den Faultürmen verschwindend gering.Temperature of 200 is approx. 45 days, at 250 it is still 28-30 days and accordingly requires large rooms. Here is the further drying of the Not counting rotten sludge on drying beds. In contrast is the residence time of the sludge in a plant according to the invention Process including the settling and separation of the solids via Filter or centrifuge little more than 30 minutes. ~ That is why the plant size negligibly small compared to the digestion towers.

Im Gegensatz zum bakteriellen Abbau der organischen Schlamwstoffe wird die Kalkfällung weder von Temperatur -schwankungen - etwa im Winter 7 noch von Industriechemikalien beeinträchtigt. Ferner werden durch die hohe Basizität alle Bakterien einschließlich der Pathogenen Keime und der Wurm -eier sicher abgetötet. In contrast to the bacterial degradation of organic sludge lime precipitation is neither affected by temperature fluctuations - for example in winter 7 nor affected by industrial chemicals. Furthermore, due to the high basicity all bacteria including pathogens and worm eggs are safely killed.

in großer Vorteil für die Vorfluter ist schließlich, daß das Phosphat nicht wieder freigesetzt, sondern in Form von Hydroxyl-Apatit quantitativ im Fällprodukt gebunden wird. Finally, the great advantage for the receiving water is that the phosphate not released again, but quantitatively in the form of hydroxyl apatite in the precipitate is bound.

Ausführungsbeispiel: 100 kg Klärschlamm mit einem Feststoffgehalt von 4,5 kg wurden mit einer wässrigen Suspenion von technischem Kalkhydrat versetzt, bis der pH-çiert nach Reifung 11,5 betrug.Embodiment: 100 kg sewage sludge with a solids content 4.5 kg were mixed with an aqueous suspension of technical hydrated lime, until the pH-çiert after ripening was 11.5.

Das Fällgut hatte nach dem Eindicken auf einem Saugfilter im feuchten Zustand ein Gewicht von 18,8 kg. Es enthielt 6,0 kg Wasser und 1,8 kg kalkhaltiger Feststoff. Von den ursprünglich im Schlamm enthaltenen 95,5 kg Wasser fielen also 95,5 - 6,0 = 89,5 kg als Klarwasser an, das sind etwa -94 #.After thickening, the precipitated material was placed on a suction filter in the when wet, weighs 18.8 kg. It contained 6.0 kg of water and 1.8 kg of calcareous Solid. Of the 95.5 kg of water originally contained in the mud, it fell 95.5 - 6.0 = 89.5 kg as clear water, that's about -94 #.

Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Kalkmilch kann mit dem anfallenden Klarwasser zubereitet werden; in diesem Falle wird dieser Teil des Klarwassers also nur im Kreise geführt und ehtfallt in der obigen wasser -bilanz. The milk of lime used in the method according to the invention can be prepared with the resulting clear water; in this case that part becomes of the clear water so only in a circle and ehtfallt in the above water balance.

Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnene, stark kalkhaltige Schlamm, der ja unter anderem die quantitativ.ausgeschiedenen Phosphate und fast die gesamte Menge der organischen Substanz, insbesondere der Stickstoffverbindungen enthält, ist als hochwertiger Kalk-Humus-Dünger verwendbar, der zum großen Teil die Kosten für den aufgewandten Kalk wieder einbringen kann. Von besonderem Vorteil ist dabei, daß dieser Dünger durch die Beimengung von geeigneten Zuschlagstoffen in beliebiger Weise modifiziert werden kann. The highly calcareous one obtained by the process according to the invention Sludge, which among other things, the quantitatively excreted phosphates and almost the total amount of organic matter, especially nitrogen compounds contains, can be used as a high-quality lime-humus fertilizer, most of which can bring back the cost of the lime used. Of particular advantage is that this fertilizer through the admixture of suitable additives can be modified in any way.

Als solche Zuschlagstoffe kommen insbesondere solche basenvertr lichen Stoffe, wie z.B. Thomasphosphat, Superphosphat, Kaliumsalze, Nitrate sowie Gips in kleineren Mengen, andererseits aber auch humose Stoffe, wie z.B. Torf in Frage. Solche Stoffe erhöhen nicht nur den Düngewert, sondern bewirken auch zugleich eine teilweise Neutralisierung des kalkhaltigen Fällguts. Die Beimischung dieser Zuschläge im feuchten, pastösen Zustand, den das ällut bei der Entwässerung des Fällguts z.B. auf Saugfiltern Aufweist, ermöglicht es, das Endprodukt in Form eines nichtstaubenden Granulats zu gewinnen.In particular, such additives are base-compatible Substances such as Thomas phosphate, superphosphate, potassium salts, nitrates and gypsum in smaller quantities, but on the other hand also humic substances such as peat. Such substances not only increase the fertilizer value, they also have an effect at the same time partial neutralization of the calcareous felled material. The admixture of these supplements in the moist, pasty state, which the älut when dewatering the felled material, e.g. Having on suction filters allows the final product to be in the form of a non-dusting To win granules.

Von besonderem Interesse ist die Verwendung von fein zerkleinertem und thermisch oder oxidativ zersetztem Müll als Zuschlagstoff zu dem kalkhaltigen Schlamm. Of particular interest is the use of finely ground and thermally or oxidatively decomposed waste as an additive to the calcareous waste Mud.

Claims

Patent claims:

1. Application of the process for the treatment of urban wastewater, by adding calcium hydroxide to a pH of at least 11.0 the impurities contained in the wastewater are flocculated and separated from the clear water are, according to patent application P 22 14 756.4 on the mechanical and / or biological settling basins and so far subjected to a digestion process Fresh sludge.

2. The method according to claim 1, characterized in that from ällut separated clear water is fed back to the raw wastewater.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that from the clear water separated from the precipitated material by blowing in air, if necessary with the addition of carbon dioxide, which are foamed with the wetting agent.

4. Use of the calcareous obtained according to claims 1 to 3 Felling material, if necessary after adding additives, as fertilizer.