DE2757561A1

DE2757561A1 - Verfahren zur desodorierung von schlaemmen, insbesondere klaerschlaemmen

Info

Publication number: DE2757561A1
Application number: DE19772757561
Authority: DE
Inventors: Werner Kaschke; Heinrich Dipl Chem Dr Schwab
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1977-12-23
Filing date: 1977-12-23
Publication date: 1979-07-05
Also published as: SE7813276L; GB2010798B; FI67529C; IT7869907A0; JPS5491957A; DK151869B; NO150314B; NL189959B; JPS6358640B2; FI67529B; US4541986A; CH641132A5; BE872978A; AT390050B; SE429129B; NL189959C; GB2010798A; FR2412505B1; CA1116759A; FR2412505A1

Description

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Bei der Reinigung gewerblicher und kommunaler Abwässer in mechanisch-biologischen Kläranlagen fallen neben den gereinigten Abwässern, die problemlos in den Vorfluter abgeleitet werden können auch verhältnismäßig große Mengen an Klärschlamm an, die ebenfalls ordnungsgemäß beseitigt werden müssen.

Der Klärschlamm (Frischschlamm) setzt sich im allgemeinen zusammen -aus dem Primärschlannn der mechanischen Stufe einer Kläranlage (Vorklärung) und dem sogenannten Überschußschlamm, der von der biologischen Stufe stammt. Sofern die zu behandelnden Abwasser zusätzlich über eine chemische Fällung gereinigt werden, die sogenannte dritte Reinigungsstufe, fällt noch ein Schlamm an mit überwiegend anorganischem Charakter.

Der Klärschlamm hat meistens einen niedrigen Trockensubstanz-Gehalt und enthält große Mengen an Mikroorganismen, auch pathogener Art, in Form von Bakterien, Viren und Wurmeiern von Eingeweideparasiten. Ein weiteres Kriterium von Klärschlamm ist meistens ein völliges Sauerstoffdefizit.

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Durch anaerobe Bakterientätigkeit, d. h. durch Bakterientätigkeit bei Abwesenheit von gelöstem Sauerstoff und ohne Luftzutritt, kommt es, speziell bei Klärschlamm, sehr schnell zu Bildung äusserst übler und zum Teil toxischer Gerüche, die bei der Schlammbehandlung und -beseitigung ein großes Problem,sowohl für das Betriebs· personal einer Kläranlage als auch für die Anliegerschaft darstellen.

Der Vorgang der anaeroben, biochemischen Bakterientätigkeit wird als "Saure Gärung" bezeichnet und ist ein Prozeß, der in der Abwassertechnik und insbesondere bei der Schlammbehandlung äußerst unerwünscht ist. Bei diesem Prozeß wird der für die Bakterienatsiung benötigte Sauerstoff aus sauerstoffhaltigen Verbindungen, gegebenenfalls auch aus den Molekülen des Wassers, abgespalten, wobei Gase wie Kohlendioxid (CO«), Wasserstoff (H₂), Schwefelwasserstoff (H₂S), und kleine Mengen an Methan (CH.) gebildet werden. Durch die Bakterientatigkeit entstehen darüberhinaus anderweitige unangenehm- und übelriechende schwefel- und stickstoffhaltige Geruchsstoffe, wie z. B. Mercaptane, Thioäther oder auch Ammoniak. Die bakterielle Spaltung von im Abwasserschlamm enthaltenen Fetten führt zur Bildung organischer Säuren, wie Essigsäure und Buttersäure, wobei der pH-Wert des ursprünglich neutralen Schlammes bereits nach sehr kurzer Zeit in den schwachsauren Bereich abgleitet.

Bei der Schlammbehandlung und -beseitigung, sei es durch unterbringen in der Landwirtschaft, Eindickeng mitteis ElBdickar» Sxtwässerung über Zentrifugen oder durch thermische (Trocknung, Verbrennung) oder chemische Behandlung, ist es unumgänglich, den Klärschlamm mit Hilfe von Pumpen oder anderen Aggregaten zu teewegen, umzuwälzen oder zu transportieren.

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Gerade bei diesen notwendigen Arten der Schlammbehandlung emittieren die vorgenannt erwähnten, übelriechenden und z.T. giftigen Geruchsstoffe stark, wodurch eine grosse Belästigung und gesundheitliche Gefährdung für Betriebspersonal und Anlieger von Kläranlagen auftritt.

Während nun aber auf der einen Seite die unkontrollierte, anaerobe Schlammfaulung in Form der sauren Gärung in den Schlammsammeltrichtern der Vorklärung und den Eindickbehältern (Voreindickern) äusserst unerwünscht ist, nutzt man dagegen die kontrollierte, mikrobielle Zersetzung der organischen Inhaltsstoffe des Klärschlammes auf der anderen Seite bei der sogenannten alkalischen Schlammfaulung bewusst aus, ja fördert sie sogar durch eine optimale pH- und Temperatursteuerung. Bei diesem Vorgang wird das organische Material mit Hilfe bestimmter Bakteriengruppen zu Methan veratmet (Methanfaulung) .

Da die Schlammbcseitigung bei z.B. kommunalen Kläranlagen in nahezu allen Fällen bisher über das Verfahren der Methanfaulung abgewickelt wird, kommt es in vielen Füllen gerade deshalb darauf an, die Mikroorganismen im Schlamm nicht abzutöten, den Schlamm also nicht zu sterilisieren, sondern nur ihre Lebensvorgänge in den Bereichen der Kläranlage weitestgehend zu hemmen, in denen der Klärschlamm aufgearbeitet wird, insbesondere bei offenen Systemen.

Soll jedoch nicht gefault werden, wie z.B. bei Lagerung auf Deponien, beim Transport oder beim Ausbringen auf Agrarland, so kann auch eine nahezu völlige Abtötung aller Bakterien erfolgen, da eine Desodorierung nur für eine bestimmte Zeit erwünscht ist, nämlich für die Zeit der Weiterverarbeitung.

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So wurde z.B. zur Gewinnung eines zur Behandlung von Äckern geeigneten Klärschlammes eine kombinierte Behandlung dieses Schlammes durch Wärme und chlorabspaltende Mittel beschrieben, um sämtliche Bakterien abzutöten, s. DT-OS 2 k6o 286.

Ein derartiger Schlamm kann aber nicht mehr gefault werden.

Wesentlich war daher für die Technik ein Verfahren, bei dem zwar eine völlig ausreichende Desodorierung, aber nicht zwangsläufig gleichzeitig eine vollständige Abtötung der Bakterien eintrat.

Es wurde nun gefunden, dass sich dieses Ziel erreichen lässt, wenn Schlämme, insbesondere Abwasserschlämme von kommunalen Kläranlagen, die aufgrund leicht zersetzbaren, organischen Materials unter anaeroben Bedingungen stark übelriechende und zum Teil toxische Emissionen hervorrufen, praktisch quantitativ, insbesondere unter Erhaltung der Biomasse, desodoriert werden, wenn die Abwasserschlämme mit Aktivsauerstoff entwickelnden Verbindungen bei 5 - 4o°C behandelt werden.

Bevorzugte Behandlungstempera türen sind 5 - 25°C. Als Aktivsauerstoff entwickelnde Verbindungen kommen infrage;

Wasserstoffperoxid sowie Alkaliperborat, ferner Alkalipersulfate, vor allem Natrium- oder Ammoniumperoxodisulfat, organische Perverbindungen, wie Percarbonsäuren, vor allem Peressigsäure, weiter Percarbamid, ausserdem Alkali- oder Erdalkalichlorite.

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Die Aktivsauerstoff abgebende Verbindungen werden bevorzugt bei pH-Werten der Schlämme von 5»ο - 6,8 bezw. 7»ο eingesetzt.

PH-Werte über 7 sind für eine Behandlung zwar möglich, allerdings verläuft die Desodorierung dann wesentlich langsamer, wobei im allgemeinen auch grössere Mengen an Oxidationsmitteln eingesetzt werden müssen.

Die Desodorierung ist auch möglich bei geringeren pH-Werten als 5,ο - im Prinzip kann mit Mineralsäuren jeder andere, saure pH-Wert eingestellt werden - jedoch muss dann bei niedrigeren pH-Werten mit der Gefahr von Korrosionen an den Apparaturen und Aggregaten gerechnet werden..

Zur eventuellen Einstellung eines für die Schlammbehandlung und -desodorierung günstigen pH-Wertes eignen sich alle Mineralsäuren, soweit sie nicht durch erfindungsgemässe Mittel gezehrt werden können, wie Salzsäure und Schwefelsäure, sowie evtl. Phosphorsäure oder Salpetersäure.

Bevorzugt können Salzsäure oder auch Schwefelsäure als wässrige Lösungen unter Umpumpen oder Umrühren eingesetzt werden.

Am einfachsten werden sie in handelsüblichen, leicht zugänglichen Konzentrationen verwandt, d.h. bevorzugt von 15 - 36 Gew.56 bei Salzsäure bezw. von I5 - 96 Gew.Ji bei Schwefelsäure.

Bevorzugte, Aktivsauerstoff abspaltende Verbindungen sind: Alkali- oder Erdalkalichlorite, wie Natrium-, Kalium- oder Calciumchlorid besonders bevox-zugt ist Natriumchlorit und zwar in Form seiner wässrigen, handelsüblichen Lösungen.

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Jedoch kann auch trockenes, 80 Gew.^iges Natriumchlorit verwandt und daraus Lösungen beliebiger Konzentrationen hergestellt werden.

Chlorite wirken bekanntlich im Gegensatz zu Chlor oder Hypochloriten nicht chlorierend, sondern über Sauerstoff in statu nascendi oxidierend und hemmend auf die Bakterientätigkeit.

Ein grosser Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens ist es, dass durch den Einsatz der erfindungsgemliss zu verwendenden Mittel im Gegensatz zu aktivchlorhaltigen Mitteln, wie etwa Chlor oder Hypochlorit, die Bildung stark geruchsintensiver, toxischer, chlorierter organischer Verbindungen vermieden wird, z.B. bei Gegenwart von Phenolen (Chlorphenolbildung), Aminen oder dergl.

Ausserdem liegt ein weiterer Vorteil darin, dass es im Gegensatz zu Chlor abspaltenden Verbindungen bei Anwesenheit von Ammoniak oder Ammoniak bildenden Verbindungen nicht zur Bildung von explosiblem Stickstofftrichlorid kommen kann.

Durch den Einsatz von Alkali- oder Erdalkalicliloriten bezw. von anderen erfindungsgemäss genannten Verbindungen werden die bereits im Schlamm gebildeten üblen Gerüche chemisch oxidativ eliminiert.

Der Prozess der Desodorierung läuft dabei schnell und quantitativ ab, lange Reaktionszeiten wie z.B. eine oder mehrere Stunden, oder höhere Reaktionstemperaturen werden dabei praktisch nicht benötigt.

Das Verfahren wird vielmehr bevorzugt - wie gesagt - bei 5 - 25°C ausgeführt.

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Die Menge an Chlorit oder anderen Verbindungen mit aktivem Sauerstoff richtet sich nach Art und Menge des zu behandelnden Schlammes.

Klärschlamm, der relativ frisch abgezogen und aufgearbeitet wird, wird einen nicht so hohen Einsatz an Oxidationschemikalien erfordern und ist leichter zu desodorieren, als bereits relativ alter und damit stark angefaulter Schlamm.

In Praxisversuchen haben sich als Richtwert Einsatzmengen von 50 bis 7o kg der ca. Zk Gew.^igen Natriumchloritlösimgen

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p. loo m Klärschlamm bewährt. Durch die erfindungsgemäss ermittelten Einsatzmengen an Chloritlösungen kann die biologische Zersetzung des Schlamms für die Zeitdauer der Schlammbehandlung und Schlammbeseitigung durch eine einmalige oder mehrmalige Zugabe des Oxidationsmittels unterbunden werden.

Die jeweils festzulegenden Mengen bei den anderen Aktivsauerstoff abgebenden Verbindungen werden am bestem zxivor durch einen Handversuch bestimmt.

Eine Abtötung der Mikroorganismen ist prinzipiell möglich, erfordert aber höhere Mengen.

Neben der Anwendung von Aktivsauerstoff abgebenden Verbindungen bei allen üblichen kommunalen Klärschlammen, können auch Industrieschlämme, z.B. von Papierfabriken, Textil- und Chemiefaserwerken, Zuckerfabriken, Brauereien, Molkereien, Tierkörperbeseitigungsanstalten oder Tiermehlfabriken mit Aktivsauerstoff abgebenden Chemikalien wirkungsvoll desodoriert werden.

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Das Verfahren kann kontinuierlich oder diskontinuierlich in den üblichen Schlammstapelbehältern und Schlammeindickern oder auf andere, der jeweiligen Aufbereitung einer Kläranlage entsprechenden Art und Weise, durchgeführt werden. Auch jeder andere Reaktor, der eine genügende Durchmischung garantiert, entweder durch bewegliche oder feste Einbauten, durch Verwendung von Preßluft oder durch Umwälzen mittels Schlammpumpen, kann eingesetzt werden.

Der technische und verfahrenstechnische Fortschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens mit aktiven Sauerstoff abgebenden Verbindungen, vorzugsweise chioriten liegt einmal in der einfachen und problemlosen Anwendung und Durchführung des Verfahrens, und zwar ■im besonderen durch den direkten Einsatz der aktiven Sauerstoff abgebenden Verbindungen sowie unter Inanspruchnahme der jeweils .an Ort und Stelle vorhandenen Einrichtungen zur Schlammbehandlung

OTld -beseitigung (Wanneaustauscher wie z.B, bei dem Verfahren der DT-OS 2 46o 286 sind überflüssig).

Dao bedeutet für die Praxis, daß Einrichtungen zur Herstellung ■ und Gewinnung der Oxidationschemikalien vor Ort im allgemeinen nicht erforderlich sind, da, speziell bei der empfohlenen Anwendung, von Natriumchloritlösungen, leicht zu handhabende, stabile, !handelsübliche Lösungen eingesetzt werden, die im Gegensatz etwa SSU Chlorgas oder Hypochlorit, keiner Ausgasung oder Zersetzung in Form giftiger Gase unterliegen,noch beim Umgang außergewöhnliche SicherheitsVorkehrungen erfordern.

Der weitere, hervorzuhebende Vorteil des vorliegenden Verfahrens ist, daß für die Anwendung vcn aktiven Sauerstoff abgebenden Chemikalien, bevorzugt beim Einsatz von Natriumchloritlösungen, keine Umbauton oder andere bautechnischen Maßnahmen irn Klärverkcbereich erforderlich werden, sondern die Behandlung in den vorliegenden SchlammsaiiiMelbehältern, z. B. den üblichen Schlansnain- ^; -dickern usw.,erfolgen ^kan9ß9827/ö 1 63 ' - 11 -

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Die Zumischung der Aktivsauerstoff abgebenden Verbindung erfolgt als Lösung in sehr einfacher Art und Weise, entweder direkt in den sich füllenden Schlairansanimelbehälter über eine Hand- bzw. einfache Dosierpumpe - hierbei reicht eine Durchmischung des Schlammes mittels Umwälzpumpen oder Preßluft aus -, oder es erfolgt die Einspeisung des Chemikals mit Hilfe einer Dosierpumpe in die Schlammleitung zum Eindicker, bzw. gegebenenfalls in die Saugleitung der Schlammförderpumpen. Eine zusätzliche Durchmischung hierbei entfällt. Im Idealfall kann eine mengenproportionale Regelung von Schianmenge und Aktivsauerstoffverbindung erfolgen, was eine äußerst wirtschaftliche Fahrweise zur Folge hat.

Im Gegensatz ZU bekannten, sehr energieintensiven Verfahren zur Schlammhygienisierung, bei danen der anfallende Schlamm zum Teil

* auf höhere Temperaturen aufgeheizt wird, wird bei dem erfir.dungsgemäßen Verfahren in den Temperaturbereichen gearbeitet, in denen der zu behandelnde Schlamm anfällt, nämlich in der Regel zwischen 5° und 25° C. Höhere Temperaturen als 25° C sind für eine Behändltivig möglich, allerdings wird man aus energieökonomischen Gründon im allgemeinen auf höhere Temperaturen verzichten.

F.in weiterer Vorteil des vorliegenden Verfahrens ist, daß die Schlammdichte (% TS) für eine Behandlung mit aktiven Sauerstoff entwiekelnden Verbindungen, vorzugsweise Chloritlösungen, keine besondere Rolle spielt, sofern die Klär- und Indusjtrieschlanur.e mit gewöhnlichen Schlammpumpen, Preßluft oder anderen üblichen Rühraggregaten oder Apparaturen genügend umgewälzt bzw. vermischt werden können, übliche Klärschlamme fallen in den Boreichen i 3 % TS an, während industrielle Schlämme häufig in Bareichen zwischen 2 und 12 % TS anfallen, so daß eine direkte Behandlung ohne besondere Einrichtungen und ohne zusätzlichen Energieaufwand möglich ist.

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Höhere Schlammdichten als 12$ TS können ebenfalls sehr gut desodoriert werden, wobei u.U. speziellere Einmischer oder Dickstoffpumpen einzusetzen sind.

Die Behandlungszeit für die Eliminierung der Schad- und Faulgase ist u.a. abhängig von der Schlammart, dem Schlammalter sowie der Zielsetzung der Behandlung. Eine Geruchsbeseitigung mit vorübergehender Hemmung der Gärprozesse bei dei. genannten Richtwerten für Einsatzmengen tritt bereits nach 5 - Zo Minuten ein.

Bei den angegebenen Richtwerten für Einsatzmenge und Einwirkungszeit wird eine Dauer der Desodorierung erreicht, die zur normalen Veiterbehandlung des desodorierten Klärschlammes ausreicht.

Werden die Richtwerte für die Einsatzmengen erhöht, so winddie Standzeit des desodorierten Klärschlammes entsprechend verlängert.

Sollte es nötig sein, aus klärtechnischen Gründen, wie z.B. Ausfall der Pumpen, allgemeiner Energieausfall, den desodorierten Klärschlamm länger als normalerweise üblich lagern zu müssen, so können ohne Schädigung des Schlammes periodisch weitere Mengen an den erfindungsgemässen Zusatzstoffen zugegeben werden.

Für derartige Behandlungen spielen die örtlichen Gegebenheiten und die Zielsetzung eine massgebende Rolle.

Für die Praxis wichtig ist ferner die Tatsache, dass durch den Einsatz von vorzugsweise Natriumchloritlösungen bei Einhaltung der Richtwerte für die Einsatzmengen praktisch keine pH-Verschiebung im Schlamm eintritt.

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Mit dem Einsatz von aktiven Sauerstoff abgebenden Verbindungen zur Geruchsbeseitigung und -Unterbindung, wie sie anfangs genannt wurden, z.B. bei Prozessen der Aufbereitung von Klär- und Industrieschlämmen, wird in hervorragender Weise der Forderung nach umweltfreundlichen Chemikalien Rechnung getragen.

Bei der Geruchsbeseitigung und Geruchshemmung mit z»B. Alkalichloriten verbleiben im Schlamm als Rückstand nur geringe Mengen an z.B. Kochsalz-Mengen im mg-Bereich - da z.B. Natriumchlorit zu harmlosem Kochsalz abreagiert.

Die grösste Zahl der Aktivsauerstoff enthaltenden Verbindungen, vor allem die Alkali- oder Erdalkalichlorite, sind gebrauchsfertig und direkt anwendbar und enthalten in Lösung weder gesundheitsgefährdende Schadgase, noch werden bei ihrer Anwendung irgendwelche Schadgase frei.

Mit aktiven Sauerstoff abgebenden Verbindungen, vorzugsweise Alkali- oder Erdalkalichloriten, werden die Geruchsträger im Schlemm chemisch-oxidativ abgebaut, d.h. in geruchsneutrale, harmlosere Stoffe umgewandelt. Da die Gerüche bereits im Schlamm oxidiert werden, hat dies zur Folge, dass kaum noch Geruchsstoffe emittieren können. Gleichzeitig werden die bakteriellen Gärprozesse durch die entsprechenden Zugaben für die gewünschte Zeit gehemmt, Die chemische Oxidation von Gerüchen bei gleichzeitiger Hemmung der bakteriellen Zersetzung des Schlammes ist gegenüber anderen Zusatzstoffen, die beispielsweise nur für geringe Zeit überdeckend wirken, ein ganz entscheidender Vorteil.

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Anaerobe Gärprozesse im Schlamm als Hauptverursacher übler und toxischer Gerüche können durch derartige geruchsüberdeckende Chemikalien nicht unterbunden werden, s. z.B. DT-OS 2 531 496.

Für die Praxis ist von grosser Bedeutung, dass der Einsatz von Aktivsauerstoff abgebenden Verbindungen, vorzugsweise Natriumchia-it, keine nachteiligen Auswirkungen z.B. auf die Vorgänge bei der sogenannten alkalischen Schlammfaulung (Methanfaulung) ausübt.

Bei diesem, in den Kläranlagen noch meistens angewandten Prozess zur weiteren Schlammaufbereitung, werden die organischen Schmutzstoffe des Schlammes (ungelöste Fette, Kohlenhydrate, Eiweisse) bakteriell weiter abgebaut. Praxisversuche in Kläranlagen haben ergeben, dass bei den Richtwerten für Natriumchloritlösungen neben der erwünschten Wirkung der Geruchsbeseitigung und Geruchshemmung während der Zeitdauer des Schlaromtransportes, in Faulturm jedoch wieder die volle Bakterientätigkeit erreicht wird, die zum mikrobiellen Abbau notwendig istv.

Die Herstellung von aktiven Sauerstoff abgebenden Verbindungen ist im Normalfall vor Ort nicht notwendig, da bei dem erfindungsgemässen Verfahren handelsübliche, leicht zu handhabende Transportbehälter für das entsprechende Chemikal eingesetzt werden.

Durch Erstellung einer Speicheranlage für das Desodorierungsmittel, speziell beim Einsatz von Natriumchloritlösungen oder auch Wasserstoffperoxidlösungen, können sehr günstige Schlarambehandlungskosten erzielt werden, da unter anderem über die eingebaute Dosierpumpe konkrete·, mengenmässige Zugaben, bezogen auf zu behandelnden Schlamm, erfolgen können.

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Der technische Portschritt des erfindungsgemässen Verfahrens liegt einmal in der Möglichkeit, Schlämme für ihre Weiterverarbeitung vollständig zu desodorieren, aber - wenn nötig - für eine Methanfaulung aktiv genug zu erhalten.

Selbstverständlich können derartig behandelte Schlämme nach der üblichen Chlorkalkzugabe auch deponiert werden.

Auch andere bekannte Behandlungsweisen, wie Verbrennen oder Kompostieren kommen nach dor erfindungs(jeraässen Desodorierung in Betracht.

Praktisch tritt die ausreichende Desodorierung nach einmaligem Zugeben der Aktivsauerstoff abspaltenden Mittel ein.

Die folgenden Beispiele sollen das erfindungsgemässe Verfahren näher erläutern.

Die Beurteilung des behandelten und unbehandclten Schlemines erfolgte dabei in der Hauptsache über sensorische Geruchsprüfungen, die von mehreren Testpersonen vorgenommen wurden. Die Geruchsprüfungen erfolgten in zeitlichen Abständen über einige Tage. Darüber hinaus wurden qualitative Überschussmessungen, im Fall von Natriumchloritlösungen an NaClO₂, an den behandelten Proben durchgeführt.

Die labormässigen, halbtechnischen und technischen Versuche wurden jeweils in kommunalen Kläranlagen, d.h. unter Praxisbedingungen , durchgeführ t.

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Beispiel 1;

Frischer Klärschlamm aus einer kommunalen Kläranlage wurde in geruchsneutralen, 10 1-Plastikeimern ir.it steigenden Mengen an Natriumchlorit versetzt, wobei Zusatzmengen von 30, 50, 70, 100 und 120 kg der ca. 2k Gew.^igen Natriumchloritlösun& p. 1oo m^J Scli.lar.im angewandt wurden. Es erfolgte nur eine einmalige Zugabe des Desodorierungsmittels.

Die Parameter des Ausgangsschlairmes waren: pH-Wert 6,1, Trockensubstanzgehalt 6,5 %, Glührückstand 18,4 %, Glühverlust 81,6 %, Temperatur 12° C.

Nach guter Durchmischung wurden die Plastikeimer einschl. einer tmbehandelten Schlammprobe als Vergleich mit Aluminiumfolie verschlossen und bei Außentemperaturen zwischen 8 und 12° C an windarmer Stelle im Freien gelagert.

Nach Standzeiten von jeweils 0,5, 1, 2 und 3 Tagen wurden die Eimer geöffnet, umgerührt und durch mehrere Testpersonen sensorische Prüfungen vorgenommen. Ebenso erfolgten zu diesem Zeitpunkt qualitative Prüfungen auf Rest-Natriumchlorit sowie pH-Messungen,

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a) Bei der niedrigsten Zugabemenge von 30 kg Natriumchloritlösung pro 100 m3 Schlamm war die Desodorierung nicht völlig zufriedenstellend. Der spezifische Klärschlammgeruch konnte gegenüber der unbehandelten Vergleichsprobe nur zum Teil und auch nur vorüber-

. gehend unterbunden werden. Bereits nach ca. 8 Stunden war kein Rest-Chlorit mehr nachweisbar.

b) Mit einer Zugabemenge von 50 kg/100 m^ Schlamm konnte dagegen

eine gute Desodorierung erzielt werden, und zwar schon innerhalb ca. 15 Minuten. Der Effekt der guten Geruchsunterbindur hielt über eine Zeit von ca. 2 Tagen an. Erst nach dieser Standzeit kam es wieder zu spezifischen Geruchsemissionen; das Natriurr chlorit wurde innerhalb 48 Stunden gezehrt.

c) Mit einer Einsatzmenge von 70 kg/100 m^ Schlamm wurde eine sehr gute Desodorierung erzielt. Die Geruchsunterbindung war einwandfrei und bereits nach dem Einmischen der Natriumchloritlösung, ca. 5 Min., erreicht. Der gute sensorische Eindruck hielt sich über die gesamte Versuchszeit der Standversuche von 3 Tagen. Diese Zeit war.als Zielvorstellung für die Versuchsserie angesetzt worden. Rest-Natriumchlorit war nach 2 Tagen noch nachweisbar, wurde aber innerhalb 3 Tagen vollständig abgebaut.

d) Durch höhere Zugabemengen an Natriumchlorit, nämlich 100 bzw. 120 kg/100 m^ Schlamm konnten hinsichtlich Desodorierungseffekt keine, den Einsatzmengen an Natriumchlorit entsprechend, signifikanten Geruchsverbesserungen erzielt werden. Die Reaktion auf Chlorit war nach Beendigung der Versuche, nämlich 3 Tagen, noch positiv.

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Die pH-Werte bei allen eben beschriebenen Versuchen, Punkt a bis d, wurden durch den Zusatz an Natriumchloritlösung praktisch nicht verändert.

Beispiel 2:

2 Tage alter kommunaler Klärschlamm, der über diese Zeit gelagert und damit bereits stark angefault war, wurde mit Natriumchlorit behandelt, wobei Zugabemengen von 50,70 und 100 kg der ca.Zk Gewv^igen Natriumchloritlösung pro 100 m^ Klärschlamm eingesetzt wurden. Die Zugabe an Desodorierungsmittel erfolgte nur einmal am Anfang der Behandlung.

Die Eigenschaften des Klärschlammes waren folgende: pH-Wert 5,9, Trockensubstanzgehalt 3,6 %, Glührückstand 35,4 %, Glühverlust <-'+.6 %, Die Temperatur des Klärschlammes betrug 8° C.

Nach guter Durchmischung wurden mit den Schlammproben Standversuche in geruchsneutralen Plastikeimern im Freien über eine Zeit von 3 Tagen durchgeführt. Beschreibung und Art der Geruchsprüfung sind in Beispiel 1 angegeben. Die Temperaturen während der Versuchsperiode lagen bei 8° C.

a) Bei einer Zugabemenge von 50 kg Natriumchloritlösung pro 100 m^ Schlamm konnte eine gute Desodorierung über eine Zeit von 2-3 Tagen erreicht werden. Erst nach dieser Standzeit traten wieder erste, leichte Geruchsemissionen auf.

b) Mit 70 kg "Natriumchlorit pro 100 m' Klärschlamm wurde eine sehr gute Geruchsunterbindung und bakterielle Hemmung der Gärprozesse erreicht, die über die gesamte, festgelegte Versuchszeit von 3 Tagen reichte. Rest-Chlorit war noch nach 2 Tagen, jedoch nicht mehr nach 3 Tagen Standzeit nachweisbar.

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c) Eine Verbesserung des Desodorierungseffektes mit 100 kg Natriumchloritlösung pro 100 m³ Klärschlamm gegenüber der unter Punkt b genannten Konzentration, war kaum feststellbar. Allerdings konnte noch nach der festgelegten Standzeit von 3 Tagen genügend Restchlorit nachgewiesen werden. Daraus ist zu schließen, daß mit dieser Einsatzmenge längere Standzeiten als 3 Tage bei guter Geruchshemmung und bei der angegebenen Temperatur möglich sind.

Veränderungen im pH-Wert traten bei den genannten Versuchen nicht auf.

Beispiel 3;

Frischer kommunaler Klärschlamm von 20o c wurde zu Desodorierungs· versuchen mit Natriumchlorit herangezogen. Als Zielsetzung für die Geruchsbeseitigung und Geruchshemmung wurden wiederum 3 Tage festgelegt bei Einsatzmengen an ca. 2k Gew.Joiger Natriumchloritlösung von 50, 70, 100 und 120 kg/100 m³ Klärschlamm.

Die Temperaturen während der Standversuche schwankten zwischen 18 und 21° C. Versuchsbeschreibung und sensorische Prüfungen sind in Beispiel 1 erläutert.

Die Parameter des Schlammes waren: pH-Wert 5,8, Trockensubstanzgehalt 3,2 %, Glührückstand 27,6 %, Glühverlust 72,4 %, Temperatur 20° C.

a) Zusatzmengen von 50 kg Natriumchlorit/100 m³ Klärschlamm reichten bei Schlammtemperaturen um 20° c noch nicht völlig aus, um die Geruchsemissionen völlig zu unterbinden. Die Geruchsbildung nahm nach 2 Tagen Standzeit wieder leicht zu. Die eingesetzte Menge an Natriumchlorit war innerhalb 2 Tagen gezehrt.

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b) Mit Einsatzmengen von 70 kg Natriumchlorit/100 m³ Klärschlamm konnte eine optimale Desodorierung innerhalb 5-10 Minuten erzielt werden. Die Geruchsunterbindung, d. h. die Hemmung der bakteriellen Zersetzung des Schlammes hielt über die festgelegte Standzeit von 3 Tagen an. In dieser Zeit war auch die eingesetzte Menge an Natriumchlorit gezehrt.

c) Die Desodorierung des Schlammes mit Zugabemengen von 100 und 120 kg pro 100 nH war ebenfalls sehr gut. Gegenüber Versuch b mit 70 kg pro 100 in-* Schlamm wurden bei 3-tägiger Standzeit jedoch keine weiteren Vorteile sichtbar. Möglicherweisa sind bei den höheren beiden Einsatzmengen längere Standzeiten als 3 Tage möglich.

Bei allen Versuchen wurden die pH-Werte durch den Einsatz von Natriumchlorit praktisch nicht verändert.

Beispiel 4 :

In einer kommunalen Kläranlage mit zweistufiger Abwasserreinigung fallen pro Tag ca. 450 m^ Klärschlamm an (Primär- und Überschußschlamm), mit einem Trockensubstanzgehalt von ca. 3 %. Der Klärschlamm wird mehrmals pro Tag aus den Sammeltrichtern der Vorklärung abgezogen und in einem Eindicker gestapelt. Je nach Schlammanfall ergeben sich im Eindicker Aufenthaltszeiten des Schlammes von 8-36 Stunden.

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Da die Kläranlage bisher über keine eigene Schlammbeseitigung verfügt, wird der Klärschlamm in einem benachbarten Klärwerk zusammen mit dem dort anfallenden Schlamm über die Methanfaulung aufbereitet.

Durch die Standzeiten des Klärschlammes im Eindicker bis zu 36 Stunden, kommt es zum Austreten großer Geruchsemissionen in Form von Schwefelwasserstoff und anderen übelriechenden, spezifischen Faulgasen, insbesondere in warmen Jahreszeiten. Da die -Kläranlage in unmittelbarer Nähe eines Freizeitparks liegt, kommt es hier oft zu großen Belästigungen der Erholungssuchenden. Auch das Fachpersonal der Kläranlage ist ständig den Geruchsemissionen ausgesetzt.

Durch den Einsatz von Natriumchlorit mit Zugabemengen von 70 kg der 24,2 Gew.%-igen Natriumchloritlösung pro 100 m^ Schlamm "konnte eine völlige Beseitigung der üblen Gerüche sowie eins Hemraunj der Gärprozesse für die Zeit der Schlammstapelung erreicht werden. Zugabestelle für die Natriumchloritlösung waren die Schlamaileitungei zum Eindicker.

Beispiel 5:

Bei einem Klärwerk mit zweistufiger Abwasserreinigung, das über keine eigene Schlammaufbereitung verfügt, wird die täglich anfallen Klärschlammenge von 400.-450 m^ mehrmals pro Tag in ein 250 m-^ fassendes Schlammpufferbecken abgezogen, und von hier aus 2-3 mal pro Tag über eine unterirdische, ca. 10 km lange Druckleitung zum Hauptklärwerk gepumpt. Je nach Schlammanfall kommen auch Standzeite: im Sammelbecken bis zu 24 Stunden vor.

Im Hauptklärwerk fällt der nach hier gepurrpte Schlamm zusammen mit dem Klärschlamm des Hauptklärwerkes in ein tiefliegendes Zentralsamraelbecken, von wo aus der Schlamm anschließend den Faultürmen zugeleitet wird. 909827/0163

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Sowohl am Schlammpufferbecken des ersten Klärwerks als auch am Zentralsannnelbecken des Hauptklärwerkes treten unerhörte Faulgasemissionen aus. Da das Hauptklärwerk innerhalb eines dichten Siedlungsgebietes liegt, führt dies nicht nur zu einer ständigen Gesundheitsgefährdung der Mitarbeiter der Kläranlage, sondern vor allem zu sehr großen Geruchsbelästigungen weiter Anliegergebiete.

Zur Beseitigung der Klärschlammgerüche und zur Unterbindung weiterer Gährungsprozesse hat sich die Zugabe von Natriumchlorit hervorragend bewährt, und zwar in Einsatzmengen je nach Schlammart von 50 bzw. 70 kg der ca. 2k Gew.^-i^en Natriumchloritlosune·. Dosiert wurde in die Schlammtrichter der Vorklärbecken während des Schlammabzugs. Bereits kurze Zeit nach Zugabe des Oxidationsmittels war eine einwandfreie Geruchsbeseitigung festzustellen, -so daß weder am Schlammpufferbecken des ersten Klärwerkes noch am Zentralsammelbecken des Hauptklärwerks Geruchsemissionen austraten.

Auch mit Natriumchlorit desodorierter Klärschlamm, der erst nach 24-stündiger Standzeit über die Druckleitung dem Zentralsammelbecken zugeführt wurde, wies nach dieser Zeit keine unangenehmen Gerüche mehr auf, d. h. die eingesetzte Natriumchloritmenge reichte aus, die Unterbindung bakterieller Zersetzungsvorgänge im Schlamm aufrecht zu erhalten. Die sensorischen Begutachtungen wurden bei allen Betriebsversuchen von mehreren Testpersonen, unter anderem dem Fachpersonal der Klärwerke, vorgenommen.

Gegenüber unbehandeltem Klärschlamm wurde bei mit Natriumchlorit desodoriertem Schlamm weder ein Unterschied beim anschließenden Faulungsprozeß (Methanfaulung) festgestellt, noch ergaben sich Unterschiede in den Faulgasmengen.

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Beispiel 6;

Ein Teil des Klärschlammes einer kommunalen Kläranlage mit 1,2 Mio. EGW wurde in mehrtägigen Betriebsversuchen unter Zugabe organischer Flockungsmittel über eine Zentrifuge entwässert. Die Versuche dienten als Vorversuche für eine mögliche, zukünftige Schlammaufbereitung. Da der gespeicherte Klärschlamm in den Pufferbehältarn Aufenthaltszeiten bis 24 Stunden hatte, wies der auf die Zentrifuge aufgebrachte Schlamm naturgemäß sehr starke, spezifische Klärschiami: gerüche auf, die während der Entwässerungsphase bevorzugt frei wurden. Auch der Zentrifugenaustrag hatte naturgemäß die unangenehmen Gerüche, so daß es in weiten Bereichen des Versuchsfeldes zu großen, übel-riechenden Geruchsemissionen kam.

Im Hinblick auf die spätere Gesamtkonzeption der Schlammaufbereitung nämlich die Entwässerung des gesamten anfallenden Klärschlammes der oben genannten Kläranlage über Zentrifugen, wäre mit Geruchsbelästigungen weiter Gebiete zu rechnen, da die Kläranlage in einem hc dicht besiedelten Wohn- und Arbeitsgebiet liegt.

Durch den Einsatz von Natriumchlorit in einer Zugabemenge von ca. 70 kg der _Cä. Zh .Gew.%igen Natriumchlorid.tlösung p. 1oo m³ Klärschlamm, konnten die bei den Entwässerungsversuchen auftretenden, üblen Geruchsemissionen des Klärschlammes vollständig unterbunden werden, wie durch Vergleichsversuche, d. h. Entwässerungsversuche ohne Zusatz von Natriumchlorit, einwandfrei nachgewiesen wurde. Die sensorischen Begutachtungen wurden dabei von mehreren Testpersonen, unter anderem der Fachleute der Kläranlage.vorgenommen.

Die Zugabe des Chemikals erfolgte sehr einfach aus dem Natriumchlorit- Originalgebinde heraus mit Hilfe einer Handpumpe in das gefüllte Schlammpufferbecken. Anschließend wurde mittels Preßluft

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kurze Zeit durchmischt. Bereits wenige Minuten nach Zugabe des Oxidationsmittels war eine einwandfreie Geruchsbeseitigung feststellbar. Auch während des Entwässerungsvorgangs und im Zentrifugenaus trag traten keine Geruchsemissionen auf, während bei den unbehandelten Vergleichsschlämmen die für Klärschlamm spezifischen, üblen Gerüche vorhanden waren.

Neben den sensorischen Prüfungen erfolgten Probenahmen vom Zulauf, dem Zentrat und Austrag des unbehandelten und mit Natriumchlorit -behandelten Schlammes zur Untersuchung auf verschiedene Parameter im Laboratorium. Wie die nachfolgenden Tabellen zeigen, hat die Desodorierung des Klärschlammes mit Natriumchlorit keinerlei negative Auswirkungen auf die Entwässerbarkeit von Klärschlamm mittels Zentrifuge.

5έ TS = Trockensubstanzgehalt, GV = Glühverlust CSB = chcra,0₂-Bedarfj BSEU= biocheni.Ö -Bedarf

nach 5 Tagen

Ver such	Art der Behandlung	Zentrifugen- Leistung m³/h	Zentrifugen- Laufr.eiL pro Versuch Kin.	Schlairm- verbr.iuch pro Versuch m3	Ausgangs- schlamm- menge in Trichter	Zugabe an KaCiO2 ;co \: bezogen auf 100 m^J Schlesn	Bemerkui!£Gti
1	ohne NaC102 (Ausgang)	50	30	25	Zugabe an NaClO₂ 300 U pro Ausgan^s- schlt^ncngc 0=c) ·	-	artspezif ischci: Ge ruch nach Kicir- schlcrra
2	mit NaClO₂	50	30	25	115	77	frischer Geruch, leichte Aufhellung des Sch3n.Y--2s
-
90
70

Schlacra

TS
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Beispiel 7;

Der bei der biologischen Abwasserreinigung einer Papierfabrik für Zeitungsdruckpapiere anfallende Abwasserschlamm _ _m±t -pH-Wert 6,5 u. Trockensubstanzgehalt 2-3 %— wird in einem Schlammeindicker auf etwa 9 % eingedickt. Der Eindicker wird kontinuierlich betrieben mit Aufenthaltszeiten des AbwasserSchlammes von 10 Stunden. Der eingedickte Schlamm wird anschließend über Siebbandpressen auf 45 "A TS entwässert und über Förderbänder auf eine Zwischendeponie ausgetragen, mit Stapelzeiten von ca. 7 Tagen. Einmal pro Woche wird per Lkw auf eine entfernte, geordnete Deponie abgefahren. Der Schlammanfall pro Tag beträgt ca. 110 Tonnen.

Die Aufenthaltszeiten im Eindicker führen zur Bildung großer Mengen an Schwefelwasserstoff und Faulgasen durch Anaerobier. Im Bereich des Eindickers wurden I^S-Konzentrationen in der Luft bis zu 160 ppm gemessen, so daß das Ausgasen hier zu großen Geruchsbelästigungen führt. Auch beim Entwässerungsvorgang an den Siebbandpressen werden infolge der Beanspruchung des Schlammes hohe Mengen an Schwefelwasserstoff frei, so daß das Arbeiten im Pressenhaus als gesundheitsgefährdend angesehen werden muß.

Als Folge der langen Lagerungszeiten des noch feuchten Schlammes auf der Zwischendeponie kommt es auch hier zu anaeroben Zersetzungsvorgängen durch Mikroorganismen und damit zur Bildung von Sehwefelviasserstoff und anderen Faulgasen. Beim Abtransportieren des Schlamm werden die gebildeten Gerüche frei und führen zu großen Belästigungen vjeiter Wohngebiete. Auch durch die den Ort passierenden Transportfahrzuge werden die Gerüche weithin verschleppt.

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Der Einsatz von Natriumchlorid führte bei einer Menge von ca. 50 kg der ca. 2k Gew.^-igen Natriumchloritlösung p. 1o Tonnen entwässertem Schlamm zu einer vollständigen Hemmung der anaeroben Zersetzungsvorgänge im Eindicker und damit zur totalen Unterbindung von Schwefelwasserstoff- und Faulgasemissionen am Eindicker. Als Folge davon traten keinerlei Geruchsemissionen mehr im Pressenhaus auf, so daß auch dieser Arbeitsbereich vollkommen schadgasfrei gehalten wurde.

Die optimal gewählte Zugabestelle von Natriumchlorit gewährleistete darüberhinaus, daß auch der entwässerte Schlamm vollkommen desodoriert wurde. Durch die Beaufschlagung mit Natriumchlorit wurde ferner eine totale Hemmung auch der bakteriellen Zersetzung im Schlamm der Zwischendeponie erreicht. Auf diese Weise war es möglich, die Bildung anaerober, übler Gerüche vollständig zu unterbinden, so daß die ernsten Geruchsprobleme an den Tagen der Schicimmräumung gegenstandslos wurden. Innerhalb der Lagerzeit von 1 Woche war auch das Oxidationsmittel vollkommen gezehrt.

W. ka.sc.hke

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Claims

7256 AV Deutsche Gold- und Silber-Scheideanstalt λ rj r ιη ρ ς\ λ vormals Roessler
Veissfrauenstrasse 9

Frankfurt /Main

Verfahren zur Desodorierung von Schlämmen, insbesondere Klärschlammen

Patentansprüche

.■■ Verfahren zum Desodorieren von Schlämmen, insbesondere unter* Erhaltung der .Diotüasse, ds,durch ^ekonnsclehnet _f da^s die Abwasserschlärome n>it aktiven Sauerstoff entwickelnden Verbindungen bei 5 bis 'io°C behandelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass als Aktivsauerstoff entviekelnde Verbindungen Wasserstoffperoxid, Alkaliperborat, Alkaxipersulfate, Percarbonsäuren. Percarbamid, Alkali- oder Erdalkalichlorite eingesetzt werden.

3. Verfahren nach. Anspruch 1 und 2, dadurch qekemrzo i chnot., dass als Aktivsauerstoif entwickelnde Verbindung Katriuw» chlorit eingesetzt vird»

. Verfahien nach Anspruch 1-3, clodurch ^ekfcanzeicht>et, dasu die Schla)nmbeharid3.un^; bei Twasperaturcn von 5 - 25^GC durchgeführt wird.

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ORIGINAL INSPECTED

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5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekonnzeichnet, dass die Schlammbehandlung bei pH-Werten von 5t<> bis 1,0 durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1-5» dadurch ^kennzeichnet, dass die Regelung von Aktivsauerstoffverbindung zur Schlammenge mengenproportional erfolgt.

Ffm., den 19.12.1977 FB PAT/Dr.Schae-F

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