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VERFAHREN ZUR BEHANDLUNG VON ABWASSERSCHLAME Die vorliegenede Erfindung
betriff den Bereich der Reinigung von Abwäsern, insbesondere ein Verfahren zur Behandlung
von Abwasserschlamm.
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Das erwärmte Verfahren kann in städlischen wie industriellen Abwasserreinigungsanlagen
Verwendung finden.
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Bekannt ist ein Verfahren zur Behandlung von Schlamm der Abwässer
diurch Schlammfaulen in Faulräumen mit darauffolgendem Antrocken auf Schlammtrockenbeeten,
wonach der Rückstand von diesen Trockenbeeten eingesammelt und entweder als Düngemittel
verwendet oder auf Halden abgekippt wird.
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Der Nachteil dieses Verfahrens ist die Notwandigkeit bedeutende Bodenflächen
für die Schlammtrockenbeete in den Vorortgebieten zuzuwelsen, die antisanitären
Bedingungen der Lagerung von Schlamm auf den Schlammtrockenbeeten, die Kompliziertheit
der
Abscheidung der Rückstandes von diesen Trockenbesten sowie die Kompliziertheit und
die hohen Betriebskosten der Faulräume.
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Um die erwähnten Nachteile zu vermeiden, ist ein Verfahren zur Behandlung
von Abwasserschlamm entwickelt werden, das in der Koagulation des Schlammes durch
mineralische Koagulanten Eisen-(III)-Chlorid und Kalk (bis 3-8% FeCl3 und 15-22%
Kalk) der mechanischen Entwasserung des Schlammes, beispielsweise in Trommel-Vakuumfiltern
mit ablaufendem Fließband und in der Trocknung des entwässerten Rückstandes durch
gasförmige Wärmemittel mit einer Anfangstemperatur von 600--800°C bei Gegenstrom
und pneumatischer Eruption besteht (I.S. Turowski. "Behandlung von Abwasserschlamm".
Berichte der wissenschaftlich-technischen Konferenz "Neuzeitige Verfahren zur Reinigung
natürlicher Gewässer und Abwässer", Moskau 1971 - in Russisch).
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Als Ergebnis dieses Verfahrens werden große Mengen mineralischer
Koagulanten im Stadium der Koagulation aufgewandt. Außerdem ist die Anlage für mechanische
Entwässerung des Schlammes wenig leistungsfähig und die hohe Feuchtigkeit des Rückstandes
nach der mechanischen Entwässerung (bis zu 80--8S) erschwert die weitere Behandlung
des Schlammes.
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Der vorliegenden Erfindung wurde die Aufgabe zugrundegelegt, Im Verfahren
zur Behandlung von Abwasserschlamm solche technolsgische Arbeitsvorgänge im Koagulationsstadium
zu wählen, die es gestatten, die Menge an chemischen Reagenzien zu reduzieren und
die
Leistungsfähigkeit der Anlagen zu steigern.
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Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, da, ein Verfahren zur Behandlung
von Abwasserschlamm vorgeschlagen wird, bestehend aus der Koagulation des Schlammes
durch mechanische Koagulanten, der mechanischen Entwässerung des Schlamms und der
Trockm; : des entwässerten Schlammes bis zu einem Feuchtigkeitsgrad von 10-50% mit
Hilfe eines gasformigen Wärmemittels mit einer Anfangstemperatur von 600-800°C bei
Gegenstrom und pneumatischer Eruption, bei dem erfindungsgemäß der getrocknete Schlamm
1n den Ausgangsschlamm während des Koagulationsstadiums in einer Menge eingeführt
wird, die eine Konzentration des gewonnenen Schlammgemsches von 50--120 g/5 gewährleistet.
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Zu empfehlen ist die Einführung eines Schlammes mit einem Feuchtigkeitsgrad
von 10--30% im Koagulationsstadium.
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Um eine maximale Ersparnis an mineralischen Koagulanten zu erzielen,
wird empfohlen, den Ausgangsschlamm entweder in zwei Hälften zu teilen, wobei die
erste Hälfte des Ausgangsschlammes mit mineralischen Koagulanten koaguliert wird,
und die zweite Hälfte -- durch den getrocknete Schlamm, gewonnen als Ergebnis der
Behandlung der ersten Hälfte des Sediments, oder auch es nacheinander mit mineralischen
Koagulanten und getrocknetem Schlamm zu koagulieren, das als Ergebnis der Behandlung
des Ausgangsschlammes unter Anwendung von mineralischen Koagulanten gewonner wurde.
Die Wirkung des getrockneten Schlammes besteht in
der wiederholten
Auswertung der in ihm befindlichen mineralischen Koagulanten, einer Steigerung der
Konzentration der festen Phase des Schlammes, Aggregation der festen Teilchen und
einer Neuverteilung der Feuchtigkeit in ihnen, um eine Vergrößerung der Menge leicht
bindbarer Formen der Feuchtigkeit zu erreichen Der Zusatz des getreckneten Schlammes
ermöglicht eine Reduzierung des Aufwands an Koagulanten, gewährleistet die Steigerung
der Leistungsfähigkeit der Apparate zur mechanischen Entwässerung des Schlammss
und eine Verringerung des Feuchtigkeitsgehalts des entwässerten Schlammes.
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Der Schlamm kann nach der Behandlung gemaß dem erfindungsgemäßen
Verfahren, insbesondere der Schlamm der städtischen Abwässer, als wertvolles organisch-mineralisches
Düngemittel verwendet werden. Das mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gewonnene
Düngemittel kann als Schüttgut (köringes und pulverförmiges Produkt) gewonnen erden,
welches Stickstoff, Phosphor, Kalium, Kalk und düngende Mikroelemente (Bor, Kobalt,
Nickel, Mangan, Molybdän u.a.) enthält. Die Benutzung des getrockneten Schlammes
für verschiedene landwirtschaftliche Kulturen ermöglicht eine Vergrößerung ihrer
Erglobigkeit um das 1,5-, 2,5fache bei gleichzeitiger Verbesserung der Bodenstruktur.
Der Schlamm kann in den Boden einmal in drei Jahren in einer Lunge von 810--15 t
pro Hektar eln;efürht werden.
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Falls der Schlamm toxische Stoffe enthält, die seine Verwertung
unmöglich
machen, kann es nach der Behandlung mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens entweder
in Öfen verbrannt oder auf Halden abgekippt werden.
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Das Behandlungsverfahren von Abwasserschlamm wird folgendermaßen
bewerkstelligt.
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Dem Ausgangsschlamm, der z.B. während der mechanischen, biologischen
oder physikalisch-chemischen Reinigung der Abwässer gewonnen wurde, werden mineralische
Koagulanten und der getrocknete Schlamm m1t einem Feuchtigkeitsgehalt von 10--50
%, vorzugsweise 10--30%, hinzugefügt. Als mineralischen Koagulanten werden beispielsweise
Eisen (III)-chlorid und Kalk in Form von 10%igen Ldsungen verwendet. Anstelle des
Essen (III)-chlorids können Eisen (III)-sulfat, Aluminiumchlorid bzw. Abfälle aus
Industriebetrieben benutzt werden, die die erwähnten Verbindungen enthalten. Statt
Kalk verwendet man auch Abfälle aus Industriebetrieben in Form von Kalkmilch, beispielsweise
Abfällo aus der Azetylenproduktion.
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Die Anwendung des thermisch getrockneten Schlammniederschlags mit
einern Feuchtigkeitsgrad von höchstens 3O7o als Zusatz gewährleistet ein rasches
und genügend vollständiges Vermischen des getrockneten Schlammes, der eine ziemlich
entwickelte Reaktionsoberfläche besitzt, mit dem Ausgangsschlamm. So ein Vermischen
sowie die Koagulation des Schlammes durch Koagulantien kann z.B.
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in einem Behälter mit Schneckenpumpe bewerkstelligt werden, wenach
das
koagulierte Gemisch einer Anlage zur mechanischen Entwässerung des Rückstandes zugeführt
wird.
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Dabei wird erfindungsgemäß eine Konzentration des Gemisches von eingesetztem
und getrocknetem Niederschlag in einem Bereich von 50--120 g/1 aufrechterhalten,
was die Beibehaltung einer guten Fließbarkeit des Gemisches (Konzentration von höchstens
120 g/l) bei genügend hohem Gehalt an festem Stoff darin (Konzentration von mindestens
50 g/l) sichert. Die Aufrechterhaltung der Konzentration des Gemisches im aufgegebenen
Bereich kann durch Regelung der Menge und Feuchtigkeit des beigemischten Schlamms
bewerkstelligt werden Die mineralischen Koagulatien, z.B. das Eisen-(III)-chlorid
und Kalk, sowie der getrocknete Schlamm werden der ganzen Masse des eingesetzten
Schlarazes oder auch nur einem Teil des eingesetzten Schlammes beigegeben. So kann
man z.B einer Hälfte des Rückstands chemische Reagenzien und der anderen Hälfte
des Rückstands den getrockneten Schlamm, welcher die erwähnten Koagulantien enthält,
zusetzen. Der letzgenannte Arbeitsgang wird angewandt, wenn eine maximale Ersparnis
an mineralischen Koagulantien not tut.
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Den Bedarf an anzuwendenden Koagulantien und die Menge des zurückgeführten
Schlammes bestimmen Experimente zur Wasserabgabe des Schlammes bei mechanischer
Entwässerung.
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Die mechanische Entwässerung des koagulierten Gemisches geschieht
in Filterapparaten, z. B. in Trommel-Vakuumfiltern mit
ablaufendem
Fließband bzw. in Filterpressen. Die Arbeitsweise der Apparats (Größe des Vakuums
und Dauer des Filterzyklus) sowie der Typ des Filtergewebes wird ebenso wie belm
bekannten Verfahren bestimmt, d.h. man wahl. sie experimentell, je nach dem Charakter
des zu entwassernden Schlammes.
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Der mechanisch entwässerte Schlamm wird mit Hilfe von Fließbändern
der Anlage zur thermischen Trocknung bei Gegenstrom und pneumatischer Eruption zugeführt.
Als Trockenapparate können z.B. Trockenanlagen mit Gegenstrahlung benutzt werden.
Das Trokknen erfolgt durch gasförmiges Wärmemittel, z.B. durch Heizgas mit einer
Anfangstemperatur von 600--800°C, das man beim Verbrennen von Naturgas, Masut, bzw.
eines anderen Brennstoffs in den Heizkesseln unter Druck (Verbrennungskammer der
Trockenanlagen) gewinnt. Um dem Prozeß der Verbrennung des Brennstoffs und das Trocknen
des Schlammes zu sichern, wird auch komprimierte Luft mit 0,1--0,5 at Uberdruck
zugeflihrt.
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Der getrocknete Schlamm wird, außer dem Teil der zum Beimischen im
Koagulationsstadium benutzt wird, z. 3. mit hilfe eines Kratzförderers dem Sammelbunker
zugeleitet, woher der Schlamm mit Selbstkippern auf landwirtschaftlichen Boden,
auf Halden oder in U=en zum Verbrennen weggeführt wird.
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Die Möglichkeit der praktischen Verwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird durch nachstehende Beispiele veranschaulicht.
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Beispiel 1 Der Schlamm aus städtischen Abwässern mit einem Feuchtigkeitsgrad
von 93,5% und einem spezifischen Widerstand von 250 .1010 cm/ wird koaguliert, mechanisch
in Trommel-Vakuumfiltern mit ablaufendem Fließband entwässert und anschließend thermisch
in einer Trockenanlage mit Gegenstrahlung getrocknst.
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Vor dem Entwässern werden dem Schlamm der thermisch getrocknete Rückstand
mit einem Feuchtigkeitsgrad von 20%, Eisen (III)-chlorid und Kalk in entsprechenden
Dosen 100; 3,2 und 10% vom Gewicht der trockenen Schlammsubstanz zugegeben.
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Im vorliegenden wie in den folgenden Beispielen sind de Mengen von
Eisen (III)-chlorid bzw. seiner Ersatzstoffe, bezogen auf die chemisch reine Substanz
genommen, während die Kalkmenge in Bezug auf das Kalziumoxid angegeben wird.
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Die Konzentration des Gemisches von beizugebendem und Ausgangsschlamm
beträgt dabei 120 g/l, die Feuchtigkeit des entwässerten Schlammes 617o, die Leistungsfähigkeit
der Vakuumfilter - 25, bezogen auf die Trockensubstanz des Niederschlags. Die Feuchtigkeit
des thermisch getrockneten Schlammes (Fertigprodukt) macht 40% aus. Der Wärmeaufwand
wmend des Trocknungsprozesses macht 800 kcal/kg, bezogen auf die verdampfte Feuchtigkeit
aus. Der Schlamm nach der erfindungsgemäßen Behandlung (das Fertigprodukt) wird
in der Landwirtschaft auf sauren Böden, als körniges, organisch mineralisches, Stickstoff-Phosphorsäure-Düngemittel,
mit
reichert durch Kalk und düngenden Mikroelemente, verwendet.
Bei Einführen des Schlammes einmal in drei Jahren in einer Menge von 15 t pro Hektar
für das Düngen von Maisböden, wobei der Mais für grüne Masse gezüchtet wird, wächst
seine Ergiebigkeit von 80 bis 200 Zentner pro Hektar. Bei der Behandlung des Schlammes
mit Hilfe des bekannten Verfahrens würde die Einen (III)-chlorid-Menge 3,5% und
die Kalkmenge 12% betragen, dabei würde die Leistungsfähigkeit der Vakuumfilter
20 kg/m2. St und der Feuchtigkeitsgrad des entwässerten Sediments 80% ausmachen.
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Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt folglich eine
Ersparnis an Eisen (III)-chlorid um 8%, und an Kalk um 16% bei einer Vergrößerung
der Leistungsfahigkeit der Vakuumfilter um 25% und einer Verringerung des Feuchtigkeitsgrades
des entwässerten Schlammes von 80 auf 61%.
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Beispiel 2 Der Abwasser schlamm einer Zellulose-Papierfabrik mit einem
Feuchtigkeitsgrad von 97,5% und spezifischem Widerstand von 560 . 1010 cm/g wird
koaguliert, mechanisch in Trommel-Vakummfiltern entwässert und weiterhin thermisch
in einer Trockenanlage mit Gegenstrahlung getrocknet. Vor der Entwässerung werden
dem Schlamm der thermisch getrocknete Rückstand mit einer Feuchtigkeit von 10%,
Ei sen(III)-chlorid und Kalk X in entsprechenden Mengen - 100; 5,5 und 13,6 vom
Gewicht der Trockensubstanz des Schlammes zugefügt.
Die Konzentration
des Gemisches von Ausgangsschlamm mit beigegebenem getrocknetem Rückstand beträgt
dabei 50 g/l; der Feuchtigkeitsgrad des entwässerten Schlammes - 70, 5%; der Feuchtigkeitsgrad
dos tharmisch getrockneten Schlammes - 30%; de Leistungsfähigkeit der Vakuumfilter
- 18 kg/m2. St, bezogen auf die Trockensubstanz des Schlammes.
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Der Rückstand wird nach der Behandlung mit Hilfe des erfindungsgemäßen
Verfahrens auf Halden abgekippt. Das Volumen des Rückstandes verringert sich im
Vergleich zum Ausgangsschlamm um das fast 15fache.
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Bei der Behandlung dos Schlammes mit Hilfe des bekannten Verfahrens
würde die Menge an Eisen(III)-chlorid - 4%, an Kalk - 15%, die Leistungsfähigkeit
der Vakuumfilter - 15 kg/m2d . St und der Feuchtigkeitsgrad des entwässerten Schlammes
- 85% betragen.
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Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt folglich eine
Ersparnis von Eisen(III)-chlorid um 12/a, an Kalk um 97; der Feuchtigkeitsgrad des
entwässerten Sediments verringert sich von 85% von ?O,5% und die Leistungsfähigkeit
der Vakuumfilter vergrößert sich um 2O%o Biespiel 3 Der Schlamm der städtischen
Abwässer mit einem Feuchtigkeitsgrad von 95,0% und einem spezifischen Widerstand
von 400 1010 cm/g wird koaguliert, mechanisch in Trommel-Vakuumfiltern
mit
ablaufendem Fließband entwässert und anschließend thermisch in Treckenanlagen mit
Gegenstrahlung getrocknet. Aus technischwirtschaftlichen Erwägungen ist es zweckmäßig,
den Prozeß bei minimalen Mengen der chemischen Reagenzien durchzuführen.
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Vor der Entwässerung wird das Ausgangsschlamm in zwei gleiche Ströme
geteilt. Dem ersten Strom wird Eisen(III)-sulfat und Kalk, in einer Menge 6 bzw.
14% zugegeben, dem zweiten Strom wird der getrocknete Schlamm des ersten StromsmiteinemFeuchtigkeftsge
halt von 30% zugeführt. Dabei macht die Konzentration des Gemisches von Schlamm
des ersten und zweiten Stromes 90 g/l, der Feuchtigkeitsgrad des entwässerten Schlammes
des ersten Stroms - 80,0%, des zweiten Stroms - 66,5%, die Leistungsfähigkeit der
Vakuumfilter des ersten und zweiten Stroms - 20 kg/m2. St aus.
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Der thermisch getrocknete Schlamm des zweiten Stromes (Fertigprodukt)
stellt hauptsächlich ein körniges Material mit einem Feuchtigkeitsgrad von 40% dar,
das als Düngemittel verwendet wird.
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Die Anwendungs des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht folglich
die Reduzierung des Aufwands an chemischen Reagenzien um das Zweifache und dabei
die Feuchtigkeit von 50% des entwässerten Sedimente von 80 auf 66,5% herabzusetzen.
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Beispiel 4 Der Rückstand industrieller Abwässer eines Autowerks mit
einem
Feuchtigkeitsgrad von 93% und einem spezifischen Widersstand von 200 . 1010 cm/g
wird koaguliert, in einer Filterpresse entwässert und danach in einer Trockenanlage
mit Gegenstrahlung getrocknet.
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Die Arbeit der Anlagen erfolgt zyklisch.
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Während der ersten 8 Stunden wird der ganze liückstand ent wässert
und getrocknet. Das Ausgangsschlamm wird dabei mit Eisen(III)-chlorid und Kalkmilch
(Abfälle der Azetylenproduktion) in einer Menge von 4% bzw. 12% vom Gewicht der
Trockensubstanz des Sediments, koaguliert. In den nachfolgenden 8 Stunden werden
dem Ausgangsschlamm der thermisch getrocknete Schlamm in einer Menge zugegeben,
die die Konzentration des entwässerten Gemisches bis zu 100 g/l steigert. Dcr Schlamm
stellt nach der Behandlung mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfaherns ein körniges
Schüttgut mit einem Feuchtigkeitsgrad von 40% dar (es wird auf Halden abgekippt).
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Die Anwendungs des erfindungsgemäßen Verfahrens gestattet den Aufwand
an chemischen Reagenzien um das Zweifache zu vert ungern.
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Beispiel 5 Der Schlamm von städtischen Abwässern mit einem Feuchtigkeitsgrad
von 95,5% und einem spezifischen Widerstand von 750. 1010 cm/g wird koaguliert,
mechanisch in Trommel-Vakuumfiltern
mit ablaufendem Fließband
entwässert und anschließend thermisch in Trechnenanlagen mit Gegenstrahlung getrocknet.
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Ver dem Entwäsern wird der Ausgangsschlamm in zwei Ströme mit entsprechendem
Volumenverhältnis des Schlammes von 1,5:1 ge trennt. Dem ertsen Strom werden Abfälle
der Bromproduktion, die Eisen(III)-chlorid enthalten, sowie Kalk in einer Mengen
entsprechend von 4 bzw. 12%, zugegeben. Dem zweiten Strom wird der getrocknete Schlamm
des ersten Stroms mit einer Feuchtigkeit von 35% zugeführt. Dabei beträgt die Konzentration
von Gemischen des Schlammes des ersten und zweiten Stroms 110 g/l, der Feuchtigkeitsgrad
des e: wässerten Schlammes des ersten Stroms 7S, des zweiten Stroms - 68%; die Leistungsfähigkeit
der Vakuumfilter des ersten Stroms 17 kg/m². St, des zweiten Stroms - 18 kg/m².
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St.
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Der thermisch getrocknete Schlamm des zweiten Stromes (Fertigprodukt)
stellt hauptsächlich ein kdrniges Produkt dar mit einem Feuchtigkeitsgrad von 35%,
und wird als Düngemittel verwendet.
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Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gestattee folglich
die Reduzierung des ljufwands an chemischen Reagenzien um 40%, die Leistungsfähigkeit
der Vakuumfilter durchschnittlich um 3% zu vergrößern und den Feuchtigkeitsgrad
von 40% des entwässerten Rückstands von 78 auf 68% herabzusetzen.