DE2838899A1

DE2838899A1 - Verfahren und vorrichtung zum entwaessern von abwasserschlamm

Info

Publication number: DE2838899A1
Application number: DE19782838899
Authority: DE
Inventors: Richard F Wehr
Original assignee: Somat Corp
Current assignee: Somat Corp
Priority date: 1977-10-25
Filing date: 1978-09-06
Publication date: 1979-04-26
Also published as: IT1105397B; CA1113616A; AU3646378A; MX4206E; GB1603681A; NO783595L; FR2407174A1; IT7850630A0; FR2407174B1; JPS5979299U; AU524927B2; SE7810232L; JPS5465170A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Entwässern von Abwasserschlamm

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zur Behandlung von Abwässern oder allgemein flüssigen Abfallstoffe, die Feststoffe oder Partikel in jeder Proportion enthalten, sowie Abwasserschlamm, und betrifft insbesondere die Entwässerung von Abwasser, unbehandeltem Abwasser und Industrieschlamm.

Abwasserschlamm ist der Rückstand von primären und sekundären Abwasser-Behandlungen und besteht aus einer Mischung von Feststoffen und bis zu 99,5 Gew.% Wasser. Eingeschlossen ist auch Faulschlamm mit einem Wassergehalt mit bis zu 95 Gew.%. Dieser Schlamm bildet eine nicht unbeträchtliche Umweltverschmutzung und ein Beseitigungsproblem für Gemeinden, die Industrie und gele-, gentlich auch den kleinen Geschäftsmann, in dessen Geschäft Schlamm anfällt.

Das erste Ziel bei der Schlammbearbeitung ist es, möglichst viel Wasser zu entfernen. Dadurch wird die Handhabung, der Transport und die Verteilung der verbleibenden Feststoffe erleichtert. Eine allgemein übliche Art zum Entwässern von Schlamm besteht darin, den Schlamm auf Trockenbeete von Sand und Kies auszubreiten und trocknen zu lassen. Nach 7 bis 14 Tagen wird die Trockensubstanz entfernt und zum Auffüllen von Land benutzt. Es ist ersichtlich, daß diese Entwässerungsmethode große Landflächen benötigt.

Andere bekannte Entwässerungsverfahren werden mit Hilfe von Vakuumfiltern, Zentrifugen, Riemenpressen (siehe US-PS 4 019 431) und dergl. durchgeführt. Im allgemeinen sind diese Verfahren und Vorrichtungen nicht vollkommen zufriedenstellend, da sie hohe Investitions- und Betriebskosten verursachen, eine mehr oder weniger ständige Überwachung durch Bedienungspersonal erfordern und einen nur begrenzten Wirkungsgrad haben.

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Zum Stand der Technik wird weiterhin auf die ÜS-PS 3 319 897 verwiesen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtungen zum Entwässern von Abwässern jeder Art zu schaffen, die wenig Raum beanspruchen, wirkungsvoller sind als die bekannten Verfahren und Vorrichtungen, geringe Antriebsleistungen benötigen und dadurch wenig Energie verbrauchen, und minimaler unterhaltung bedürfen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entwässern von Abwasser weist einen Schlammzerkleinerer, ein Reaktionsgefäß, Mittel zum Überführen von zerkleinertem Schlamm von dem Zerkleinerer zu dem Reaktionsgefäß, Mittel zum Einführen einer Schlamm-Aufbereitungsreagenzie in den zerkleinerten Schlamm, eine Entwässerungspresse und Mittel zur Überführung des behandelten Schlammes aus dem Reaktionsgefäß zu der Presse auf.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Entwässern von Abwasserschlamm, bei welchem zunächst der Schlamm zerkleinert, dann der zerkleinerte Schlamm zur optimalen mechanischen Entwässerung konditioniert {aufbereitet) und schließlich der konditionierte Schlamm entwässert wird.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren können automatisch gesteuert werden und für die Verarbeitung von einer Vielfalt von Abwässern und Schlämmen verwendet werden. Die erfiixdungsgemäßen Vorrichtungen erfordern nur relativ geringe Anschaffunge- und Unterhaltungskosten,

Der in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendete Ausdruck "Abwasser" umfaßt jede Kombination oder Mischung von flüssigen Abfallstoffen und Feststoffen oder Feststoffteilchen, wie häusliche, kommunale, gewerbliche oder industrielle Abwässer. Der Ausdruck "Abwasserschlamm" umfaßt Haushalts-Klärschlamm einschließlich Primär- und Sekundär-, Frisch- und Faulschlamm,

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Industrieschlamm, wie Abwasserschlamm von Papier-und Asbestfaserfabriken sowie Mischungen davon.

Weiterbildungen der Erfindungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen.

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm, welches die Komponenten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.

Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 3 ist ein Fließbild der Ausführung gemäß Fig. 2.

Fig. 4 ist eine Seitenansicht eines in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Extraktors, teilweise geschnitten.

Fig. 5 ist ein Querschnitt durch die Schnecke des in Fig. 4 dargestellten Extraktors.

Fig. 6 ist eine grafische Darstellung, aus dem der Prozentsatz von Feststoffteilchen in Schlammkuchen hervorgeht, die aus Primärschlamm von unterschiedlichem Feststoffgehalt gebildet sind, und zwar bei verschiedenen Zuflußmengen.

Fig. 7 ist ein Diagramm, aus dem der Prozentsatz von Feststoffteilchen in Schlaromkuchen hervorgeht, die aus 1:1 Mischungen von Primär- und Sekundärschlamm (mit unterschiedlichem Feststoff gehalt) bestehen, und zwar bei verschiedenen Zu^- flußmengeni

Fig. 8 ist ein Diagramm, aus dem der Prozentsatz von Feststoffteilchen in Schlammku-chen hervorgeht, die aus 2:1 Mischungen von Primär- und Sekundärschlamm (mit unterschiedlichem Feststoffgehalt) bestehen, und zwar bei verschiedenen Zuflußmengen, und

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Fig. 9 ist ein Diagramm, aus welchem die optimalen Zuflußmengen für Schlamm von unterschiedlichem Feststoffgehalt hervorgehen.

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm eines Ausführüngsbeispxels der erfxndungsgemäßen Vorrichtung und zeigt die Zuführung von Abwasserschlamm zu einem.Aufnahmebehälter 10 durch eine Schlammzuflußleitung 12. In der Zuflußleitung 12 ist ein Ventil 14 vorgesehen, das von einem Steuerpult 16 her gesteuert wird, so daß die dem Tank 10 zufließende Schlammenge geregelt werden kann. Im Tank können Fühler 18 und 20 angeordnet sein, um einen Maximalpegel und einen Minimalpegel in dem Tank 10 zu überwachen und einen Solenoid zu erregen, mit dem das Ventil 14 geöffnet bzw. geschlossen wird. Der Tank 10 erhält normalerweise Schlamm mit einem Wassergehalt zwischen 93 und 99 Gew.%. Der Tank 10 sollte so groß sein, daß er mindestens doppelt so viel Schlamm aufnehmen kann, wie während 10 Minuten zugeführt wird.

Ein Zerkleinerer 22 erhält Schlamm vom Tank 10 und wird von dem Schaltpult 16 betätigt, wenn sich ausreichend Schlamm im Tank 10 befindet. Der Zerkleinerer 22 gewährleistet, daß Lumpen oder andere Teile, welche den Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung stören könnten, zerkleinert und homogenisiert werden. Es sei darauf hingewiesen, daß beim Behandeln und Bearbeiten von bestimmten speziellen Arten von Abwässern, bei denen eine mechanische Zerklein-,erung von Teilchen nicht nötig ist, der Zerkleinerer ·'. weggelassen werden kann. Der Zerkleinerer 22 muß in der Lage sein. Feststoffteilchen auf pumpbare Abmessungen für das erfindungsgemäße Verfahren zu zerkleinern, d.h. auf eine Größe von etwa 11 mm oder kleiner. Der Zerkleinerer kann ein Mahlwerk, einen Pulper, einen Shredder oder jede andere Vorrichtung enthalten, die in der Lage ist, die Größe der zu behandelnden Feststoffe zu verringern. Der gemahlene oder zerkleinerte Schlamm wird durch eine Schlammpumpe 24 und Rohre 26, 28 einem Reaktorgefäß 30 zugeführt. Die Pumpe 24 ist vorzugsweise eine volumetrisch fördernde Pumpe, welche den Schlamm durch das ganze System hin-

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durch in Bewegung versetzt. Die Pumpe 24 ist vorzugsweise mit unterschiedlichen Drehzahlen antreibbar und wird wiederum von dem Steuerpult 16 aus betätigt, wie dies später noch beschrieben wird. Während der Überführung können in den Schlamm eine oder mehrere chemische Behandlungsreagenzien aus einem Gefäß 32 eingespritzt werden. Die Reagenzie wird mittels einer Pumpe 34 von einer Leitung 36 direkt in das Rohr 28 hineingepumpt, um sich mit dem Schlamm zu vermischen. Die Menge der eingespritzten Reagenzie kann durch Ein- und Ausschalten der Pumpe 34 vom Steuerpult 16 aus gesteuert werden, wie dies noch später im einzelnen beschrieben wird. Die Pumpe 34 ist vorzugsweise ebenfalls eine volumentrisch fördernde Pumpe, deren Drehzahl veränderbar ist. Das Reaktionsgefäß 30 ist ein Speicher, in welchem der behandelte Schlamm während einer optimalen Verweilzeit verbleibt, um eine Reaktion des Schlammes mit dem oder den Behandlungsreagenzien zu ermöglichen. Z.B. können dem Schlamm bestimmte Flockungsmittel zugegeben werden, um das Entwässern und das Separieren von kleinen Teilchen zu erleichtern. Das Flockungs- oder Behandlungsmittel verursacht ein Zusammenballen von kleinen Schlammteilchen zu Flocken. Die quasi-statischen Bedingungen im Reaktionsgefäß 30 fördern die Bildung von Flocken. Die Flocken sollten keinen Scherkräften ausgesetzt sein, welche sie zerreißen würden, jedoch kann ein langsam laufendes Rührwerk 38 vorgesehen sein, um ein zartes Mischen zu ermöglichen, wenn eine weitere Vermischung der Behandlungsreagenzie mit dem Schlamm erforderlich ist. Der behandelte Schlamm wird dann vorsichtig durch eine Leitung 42 einer Entwässerungs- oder Extraktionspresse 40 zugeführt. Die Extraktionspresse 40 wird vom Steuerpult 16 aus betätigt und separiert den behandelten Schlamm in einen trockenen Schlammkuchen, der an seinem oberen Ende austritt, und eine flüssige Phase, die mittels einer Leitung 46 einem Sammelgefäß 44 zugeführt wird. Die flüssige Phase kann durch eine Pumpe 48 zwecks Wiedergewinnung zu jeder beliebigen Stelle gefördert werden. Die Pumpe 48 wird vom Steuerpult 16 aus von Solenoiden

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gesteuert, die von einem Fühler 50 für den Flüssigkeitsstand im Behälter 44 betätigt werden. Der Schlammkuchen kann einem Förderband oder dergleichen zugeführt werden, welches den Schlammkuchen zur Endlagerung befördert.

Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dabei sind die gleichen Teile wie in Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellte Vorrichtung weist einen einzigen Aufnahmetank 10 und einen einzigen Behälter 32 für die Behandlungsreagenzie auf. Alle übrigen Bestandteile sind doppelt vorhanden, d.h. Mahlwerke 22 (von denen in Fig. 2 nur eines zu sehen ist), Antriebsmotoren 23 für die
Mahlwerke 22, Getriebe 25, Reaktionsgefäße 30, Extraktionspressen 40 und alle zugehörigen Rohrleitungen, Pumpen und dergleichen, wodurch zwei parallele Prozeßstraßen gebildet werden. Das Ausführungsbeispiel von Fig. 2 hat den Vorteil, daß es zuverlässig und kontinuierlich betrieben werden kann. So kann eine
der beiden Prozeßstraßen in Betrieb sein, während die andere
Prozeßstraße überholt wird. Es kann auch eine Prozeßstraße abgeschaltet werden, wenn die Menge des anfallenden Schlammes nicht beide Straßen erfordert, oder eine Prozeßstraße kann als Reservestraße dienen, die dann zugeschaltet wird, wenn entsprechend viel Schlamm anfällt. Weitere Einzelheiten der Vorrichtung von Fig.2 sind aus Fig. 3 ersichtlich,, in welchem ein Fließbild dargestellt ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß ein kritischer Bestandteil der
erfindungsgemäßen Vorrichtung die Extraktionspresse 40 ist. Im
dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Presse eine Schnekkenpresse bestimmter Konstruktion. Der Aufbau dieser Schneckenpresse ist im einzelnen aus Fig. 4 ersichtlich. Die Presse 40
weist ein zylindrisches Gehäuse 60 auf, das einen zentralen
rohrförmigen Hohlraum 62 begrenzt, in welchem ein rohrförmiges
Filtersieb 64 und eine Schnecke 66 mit einem Schraubengang 68
angeordnet sind. Das Filtersieb 64 weist öffnungen unterschied-

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licher Größe in unterschiedlichen Abschnitten auf. Der untere Abschnitt 64A des Siebes 64 hat eine Lochgröße zwischen 0,25 mm und 1,14 mm Durchmesser, während der obere Abschnitt 64B einen Lochdurchmesser zwischen 1,14 mm und etwa 2,36 mm aufweist. Diese Größen und Grenzen variieren je nach der Anwendung des Systems und den zu behandelnden Feststoffteilchen.

Die Presse 40 ist senkrecht angeordnet, wobei der Schlamm dem unteren Ende 70 zugeführt wird und von der Schnecke 66 nach oben durch den Mittelabschnitt des zentralen Hohlraumes 62 gefördert wird. Dieser Mittelabschnitt wirkt als Sammelkammer, wobei der entwässerte Schlamm mittels der Schnecke 66 durch einen Stopfen 80, der von entwässertem Schlamm gebildet wird, und dann weiter zu einer Rinne 71 gefördert wird. Der Ringkanal 72 zwischen der Außenseite des Siebes 64 und der Wand des Gehäuses 60 sammelt das Wasser, das durch das Sieb 64 austritt. Wenn der Schlamm zum erstenmal in den Mittelabschnitt des zentralen Hohlraumes 62 eingeführt wird, so bildet sich aufgrund des Strömungsdruckes ein Film von Feststoffteilchen auf der Innenfläche des Siebes Dieser Film wirkt zusammen mit dem Sieb 64 als Filter beim Entwässern des Schlammes. Überflüssiger Schlamm, der sich entlang der Innenwand des Siebes 64 ansetzen will, wird ständig von der Schnecke 66 entfernt. Die Extraktorpresse 40 wirkt tatsächlich wie ein kontinuierlicher Waschfilter.

Solange der vorher beschriebene Film an der Innenseite des Siebes 64 vorhanden ist, findet ein Entwässern des Schlammes statt. Wenn der Schlamm sum erstenmal eingeführt ist, ist der Anteil an Feststoffteilchen verhältnismäßig gering, d.h. im Bereich von 1,5 Gew.%, und daher sind zum schnellen Aufbau des Filterfilmes die öffnungen im Abschnitt 64A des Siebes 64 verhältnismäßig klein, um die Feststoffteilchen festzuhalten und den Filterfilm zu bilden. In einer praktischen Ausführung der Erfindung haben die Löcher des Filterabschnittes 64A am Eintrittsende 70 der Presse 40 einen Durchmesser von 0,78 mm. Wenn Wasser durch die-

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sen Siebabschnitt gefiltert und der Schlamm dicker wird, werden die Schlammpartikel größer und bilden auf dem Sieb 64 einen Film von unterschiedlichen Eigenschaften, daher hat der Siebabschnitt 64B nahe dem oberen Ende der Presse 40 Löcher mit Durchmessern von vorzugsweise etwa 1,57 mm. Bei der Schlamm-Entwässerung mittels der beiden Siebabschnitte 64A und 64B wird von der Kombination von zwei physikalischen Faktoren Gebrauch gemacht, nämlich dem Flüssigkeitsdruck, um den Schlamm wirksam zu entwässern, und der Siebwirkung des von dem Schlamm gebildeten Filterfilm, der Feststoffe in seinen Hohlräumen festhält und eine hervorragende Filterwirkung hat. Solange die Integrität des filternden Schlammfilmes aufrechterhalten wird, bleibt die Filterwirkung bestehen, wobei die einzige Einschränkung der Druckabfall über den filternden Schlammfilm und das Sieb 64 ist, wenn die Schlammansammlung ansteigt. Wie vorher erwähnt, fließt das Wasser durch Schwerkraft außen am Sieb 64 nach unten durch den Ringkanal· 72, während die Feststoffe nach oben gefördert werden. Das Wasser wird dem Sammelgefäß 44 (Fig.1) zugeführt. Wie erwähnt, ist neben der Schwerkraft auch der Druck ein Faktor beim Entwässern von Schlamm. Aus diesem Grunde ist das Auslaßende 74 der Presse 40 enger als das Zuflußende 70. Der Schlamm, der von der Schnecke 66 zum Ende 74 hin gefördert wird, wird gegen das Sieb 64 gedrückt, um Flüssigkeit durch das Sieb 64 zu quetschen. Die Bildung des aus Feststoffteilchen bestehenden Stopfens 80 in der Zone 76 der Presse 40 trägt auch zum Aufbau eines Rückdrucks auf den darunterliegenden Schlamm in dem zentralen Hohlraum 62 bei.

Vorzugsweise ist die Kante des Gewindeganges 68 der Schnecke 66 mit Polyamidfasern oder dergleichen beschichtet, um die Innenfläche des Siebes 64 gleichzeitig mit der Förderung des Schlammes zu reinigen, siehe Fig. 5, in welcher ein Querschnitt durch eine bevorzugte Schnecke 66 dargestellt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird dadurch durchgeführt, daß der Schlamm zum optimalen mechanischen Entwässern, und Sammeln

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der getrennten Feststoffteilchen und Flüssigkeit behandelt wird. Das Behandeln des Schlammes erfolgt derart, daß zunächst die Feststoffteilchen mechanisch auf eine pumpbare Größe zerkleinert werden, d.h. auf eine Größe von max. etwa 11 mm. Wie vorher erwähnt, kann in speziellen Fällen eine mechanische Verkleinerung unnötig sein. Die Zerkleinerung wird vorzugsweise mit einem konventionellen Mahlwerk '22 durchgeführt. Obgleich das Endziel des Verfahrens die Entwässerung des Schlammes ist, ist zunächst die Schaffung eines Schlammes mit niedriger Viskosität und geringem Feststoffgehalt erwünscht. Im Idealfall enthält der Schlamm zwischen etwa 90 und 99 Gew.% Wasser oder andere Flüssigkeiten und kann gepumpt werden. Wasser kann zugegeben werden, um den Schlamm zu konditionieren, wobei dieses Wasser von entwässertem Schlamm stammen kann, wodurch die Notwendigkeit entfällt, Wasser besserer Qualität, wie Trinkwasser oder Leitungswasser, verwenden zu müssen. Vor dem Extrahieren des Wassers in der Extrak-ri tionspresse 40 kann es wünschenswert sein, den Schlamm zusätzlich mit chemischen Behandlungsreagenzien, wie Stabilisatoren,. Ausfall-Reagenzien und dgl. zu behandeln. Vorteilhafterweise wird der Schlamm mit einem Flockungsmittel behandelt, um eine Aggregation von kleinen Teilchen im Schlamm zu bewirken. Der geflockte Schlamm eignet sich besser dazu, den erwähnten Filter-Film an dem Sieb 64 zu bilden. Als Flockungsmittel können Kationen*^ Anionen- und Nichtionen- Polymerisate, Eisenchloride und dgl. verwendet werden. Die Menge des zu verwendenden Flockungsmittels hängt von dem ausgewählten Mittel und dem zu behandelnden Schlamm ab, ist jedoch im allgemeinen weniger als 0,3 Gew.% des Schlammes. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem großen Temperaturbereich durchgeführt werden, beispielsweise zwischen etwa 5⁰C bis 90⁰C. Normalerweise ist es nicht nötig, den zu entwässernden Schlamm zu erwärmen. Der Druck, mit dem der Schlamm durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gedrückt wird, ist im allgemeinen nicht kritisch und liegt in der Größenordnung von etwa 0,07 und 0,7 bar (1-10psig). Die Verweilzeit des

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Schlamms in der Vorrichtung ist natürlich abhängig von der Zugeführten Schlammenge, die etwa 40 - 120 l/min, pro Prozeßstraße betragen kann. Die Verweilzeit des Schlamms in dem Reaktionsgefäß 30 kann entsprechend der Behandlung mit den Reagenzien verändert werden. Vorzugsweise ist die Verweilzeit in dem Gefäß 30 mindestens fünf min., wenn der Schlamm mit einem Flockungsmittel behandelt wird. Natürlich ändert sich die Durchflußmenge auch mit dem Durchmesser der Schnecke des Extraktors. Unter Berücksichtigung dieser Faktoren ändern sich die vorhergenannten Grenzwerte in Abhängigkeit von der Größe des verwendeten Extraktors. Auch andere Faktoren können die Durchflußmenge, den Druck, die Verweilzeit usw. verändern. Die Steuerung der Verweilzeit und der Zuflußmenge kann vom :.- Pult 16 aus erfolgen, indem die betreffenden Ventile geöffnet und geschlossen, die Pumpen ein- und ausgeschaltet und elektrische Stromkreise geschlossen oder geöffnet werden.

Zur Inbetriebnahme der Vorrichtung wird das Schlammventil 14 geöffnet, um Schlamm zu dem Tank 10 zu führen, nachdem der Fühler 20 das Signal zum öffnen des Ventils 14 gegeben hat. Wenn der Tank 10 voll ist, wird durch den Fühler 18 das Schließen des Ventils 14 bewirkt und es werden die Mahlwerke 22 und Schlammpumpen 24 eingeschaltet. Die Belüftungsöffnung 31 wird geöffnet, um das Reaktorgefäß 30 füllen zu können. Gleichzeitig wird die Pumpe 34 eingeschaltet, um Behandlungereagenzien einzuspritzen, und das Rührwerk 38 wird eingeschaltet, um den Schlamm mit den Reagensien zu vermischen. In diesem Moment wird der Antrieb der Extraktorpresse 40 eingeschaltet und das System wird dann in Bezug auf den Zusatz von Polymer und die Zuflußmengen des Schlammes eingestellt. Wenn der Schlammpegel im Tank 10 einen vorbestimmten hohen Wert erreicht, der von dem Fühler 18 festgestellt wird, wird das Ventil 14 geschlossen, bis der Pegel auf den von dem Fühler 20 feststellbaren Wert fällt. Wenn der Pegel weiter fällt, wird die Presse 40 ausgeschaltet, die Belüftungsöffnung 31 geöffnet und das System in der vorher beschriebenen Weise wieder ge-

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füllt. Zum Stillsetzen der Anlage wird das Ventil 14 geschlossen und es wird nicht wieder geöffnet, auch wenn der Schlammpegel im Tank 10 auf seinen Tiefstand gefallen ist. Wenn der untere Pegel erreicht ist, kann ein automatisches Spül«ystem in Tätigkeit gesetzt werden, um den restlichen Schlamm vor dem Entleeren zu verdünnen.

Im folgenden sind einige Beispiele für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrene beschrieben. Dabei wurde die Vorrichtung gemäß Fig. 2 verwendet. Jede Extraktorpresse 40· war etwa 120 cm lang und hatte einen Schneckendurchmesser von 22,8 cm. Am Einlaßende war ein Sieb mit Löchern von 0,48 mm Durchmesser und am Auslaßende war ein Sieb mit Löchern von 1,57 mm Durchmesser vorgesehen. Der Wirksame Bereich des Siebes war 111 cm lang und hatte einen Durchmesser von 22,6 era, wobei die eine Hälfte des Siebes die kleinen Löcher und die andere Hälfte die großen Löcher enthielt. Die Gesamtfläche des Siebes betrug somit etwa

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0,8m . Die wirksame Fläche für die Entwässerung betrug jedoch

2
ungefähr 0,51m , während die verbleibende Zone zur Bildung des

Stopfens und zur weiteren Verdichtung des Kuchens diente. Beispiel 1:

Mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wurde Primärschlamm mit unterschiedlichem Feststoffgehalt bei verschiedenen Zuflußmengen entwässert, wobei unterschiedliche Zusatzmengen ;.;.·.-eines Flockungsmittels verwendet wurden, um den Schlamm zu konditionieren. Die erhaltenen Schlammkuchen hatten einen hohen Feststoffgehalt und konnten verbrannt oder auf andere Weise beseitigt werden. Die folgende Tabelle 1 zeigt die verschiedenen Durchgänge unter Angabe der Zuflußmengen, der Menge des Flokkungsmittels (Calgon WT-2640, ein Polymer-Kationen-Polyelektrolyt, Bull. 12-58 A,Calgon Corp. Pittsburg P.A. USA), des Feststoffgehaltes des zugeführten Schlammes und des Feststoffgehaltes des sich ergebenden Schlammkuchens und des Feststoff-

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gehaltes der flüssigen Phase. Wie in Fig. 1 gezeigt, erwies sich der Prozentsatz an Feststoffen im 8chl*N0tuchen unabhängig von dem Prozentsatz an Feststoffen in den lUfeführten Schlamm. Dies ist deutlich aus dem Diagramm von Fig. # ersichtlich, in welchem der Prozentsatz an Feststoffteilchen in» 8chlammkuehen aufgetragen ist, der mit Primärschlamm mit unterschiedlichem Feststoffgehalt bei verschiedenen Zuflußmengen erhalten wurden. Zuflußmengen bis zu 120 l/min, erzeugten ständig Schlammkuchen mit einem hohen Feststoffgehalt.

Tabelle 1 Primärschlamm (Haushaltsabwässer)

Zuflußmenge Flockungsmittel Feststoffanteil (%) (Gallonen/min) (5%ige Lösung) zugeführter Schlamm- Schlamm-' · (Gallonen/h) Schlamm kuchen wasser

4.4

4.2 '

3.1

3.4

4.4

4.3

4.1

3.«

3.6

3.3

3.3 -m. ■

3.β -

7.f· ■■-■■,

7,3

3.9

3.»

1.»

1.3

3.7

3.3

#*3 '-ic,

• .3

3.3

3,3

4,0 Γ

3.2

3.6

3.2

3.1

In Fig. 6 sind die Werte für die verschiedenen Zuflußmengen wie folgt eingetragen:

10	42.5	gemessen
10	42.5
10	25.5
10	25.5
10	25.5
10	25.5
10	25.5
10	25.5
10	25.5
10	33,3
13	33.3
15	25.5
30	33.5
30	35.5
30	33.5
30	33.3
20	33.3
20	33.5
20	§3.·
30	§3.t
33	17.0
33	17.6
33	•3.·
35	•3.»
23	34.0
23	34.0
25	34.0
23	34.0
30	34,0
30	34.0
* nicht

31.0	1.5
39.0	1;5
31.2	0.9
28.9	" 0.9
30.4	0.3
30.4	0.3
28.3	1.2
25.9	1.2
31.4	1.1
30, t	1.1
33,3	1,1
39.6	1.1
24.3	1.4
23.8	1.4
33 3	0.3
31.4	0,3
43.3	0.7
43.1	«· 7
3e.t	1.4
30.3	1,4
13.7	■ ■#■
1S.7	- ♦
35,9	1.7
33.6	t<7
27.0	i.o
2€.2	1.0
26.1	0.8
27.3	0.6
29,0	1.4
39.9	1.4

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OR!G_INAL

• 10 Gallonen/min (GPM) Δ 15 "
O 20
D 25
X 30

Beispiel 2;

Mischungen aus 50 Vol.% Primär- und 50 Vol.% Sekundärschlamm wurden in der vorher beschriebenen Vorrichtung mit unterschiedlichen Zuflußmengen und mit unterschiedlichen Zusatzmengen an Flockungsmittel (Calgon 2640) behandelt. In der folgenden Tabelle 2 sind wiederum die angewandten ZufluBmengen, die Menge des zugesetzten Flockungsmittels und der Feststoffgehalt des zugeführten Schlammes, des sich ergebenden Schlammkuchens sowie der zurückgewonnenen flüssigen Phase aufgeführt. Die in Tabelle 2 aufgeführten Ergebnisse sind grafisch in Fig. 7 dargestellt. Daraus ergibt sich, daft für diese bestimmte Mischung die max. iuflußmenge bei etwa 10 y*in. liegt. Grufiere ZufluAmengen ergeben Schlammkuchen mit einem geringeren Teststoffgehalt.

/19

909817/0624 bad original

- 19 Tabelle 2

Mischung aus 50% Primär- und 50% Sekundärschlamm

Zuflußmenge Flockungsmittel Feststoffanteil (%)

(Gallonen/min) (5%ige Lösung) zugeführter Schlamm- Schlamm-

(Gallonen/h) Schlamm kuchen wasser

10	25.5	3.6	15.6	0.30
10	25.5	3.5	15.4	0.30
10	25.5	3.2	17.2	0,70
10	25.5	3.-1	17.0	0.70
10	25.5	4.2	19.3	0.30
10	25.5	4.3	21.3	0.30
10	25.5	2.3	15.4	1.4
10	25.5	2.2	16.0	1.4
15	25.5	2.9	16.8	1.3
15	25.5	2.9	1(5.8	1.5
15	25.5	3.1	f .6	1.2
15	25.5	3.2	10.0	1.2
15	25.5	3.0	18.2	0.2
15	25.5	3.0	17.4	0.3
15	63.8	3.2	15.2	2.2
15	63.8	3.1	11.8	2.2
15	63.8	3.5	13.9	2.3
15	63.8	3.4	14.1	2.2
20	25.5	4.9	13.6	0.8
20	25.5	5.1	13.2	0.8

In Fig. 7 sind die Werte für die verschiedenen Zuflußmengen wie folgt eingetragen:

• 10 Gallonen/min (GPM)

Δ 15

D 20 " "

Beispiel 3;

Eine Mischung aus 67 Vol.% Primär- und 33 Vol.% Sekundärschlamm wurde mit unterschiedlichen Zuflußmengen der vorher beschriebenen Vorrichtung zugeführt unter Zusatz von verschieden großen Mengen von Flockungsmittel, (Calgon 2640) . In der folgenden Tabelle 3 sind wiederum die Zuflußmengen, die Menge des Flockungsmittels

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und der Feststoffgehalt des zugeführten Schlammes, des sich ergebenden Schlammkuchens der wiedergewonnenen flüssigen Phase dargestellt. Die grafische Darstellung dieser Ergebnisse zeigt Fig. 8. Es ist ersichtlich, daß die maximale Zuflußmenge für diese Mischung etwa bei 100 l/min, liegt. Größere Zuflußmenge ergeben Schlammkuchen mit geringerem Feststoffgehalt.

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Tabelle Mischung aus 2/3 Primär- und 1/3 Sekundärschlamm

Zuflußmenge Flockungsmittel Feststoffanteil (%) (Gallonen/min) (5%ige Lösung) zugeführter Schlamm- Schlamm-

(Gallonen/h) Schlamm kuchen wasser

10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 15 15 15 15 15 15 15 15 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 25 25 25 25 25 25 30

25.5	4.4	20.0	1.1	*
25.5	4.2	20.3	1.1	*
25.5	5.0	28.6		*
25.5	4.8	25.7		*
25.5	2.8	25.8	___
25.5	2.8	36.4
25.5	3.6	28.0	0.7
5.5	3.3	27.6	0.7
25.5	2.7	21.2	0.3
25.5	2.8	21.6	0.4
25.5	3.6	23.9	0.6
25.5	3.2	24.6	0.6
25.5	2.2	33.2	0.6
25.5	2.5	34.8	0.6
25.5	1.8	17.2	0.8
25.5	1.8	17.4	0.8
25.5	4.2	17.9	0.6
25.5	4.1	17.3	0.6
25.5	5.7	19.7	0.9	*
25.5	5.5	19.0	0.9	*
25.5	4.5	24.8	_—
25.5	4.4	23.9
25.5	2.6	18.8	0.7
25.5	2.5	18.9	0.7
25.5	4.2	16.0	0.4
25.5	2.9	14.8	0.4	*
25.5	5.7	17.9		*
25.5	5.5	16.9	___	*
25.5	• 4.1	21.1
25.5	4.4	19.4	- —_
25.5	3.4	21.4	1.6
25.5	3.3	21.4	1.6
25.5	3.2	20.1	0.6
25.5	3.1	20.6	0.6
25.5	3.3	30.4	0.5
25.5	3.5	29.7	0.6
25.5	3.3	18.8	0.9
25.5	3.2	19.1	1.0
25.5	4.3	9.4	0.7
25.5	4.2	9.5	0.7
25.5	2.2	22.2	0.9
25.5	2.1	22.0	0.9
25.5	3.3	17.4	0.7

* nicht aufgezeichnet

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In Fig. 8 sind die Werte für die verschiedenen Zuflußmengen wie folgt eingetragen:

• 10 Gallonen/min (GPM)

Δ 15 " "

O 20

Ο 25 " "

0 30

Es kann angenommen werden, daß der Schlammfilm, der sich auf dem Sieb absetzt, bei der Behandlung von Primärschlamm am dichtesten ist und in seiner Dichte absinkt, wenn das Verhältnis von Sekundär- zu Primärschlamm in der Mischung ansteigt. Demzufolge kann der flüssige Anteil, der das Auswaschen des Filterfilms bewirkt, den Schlammfilm leichter durchbrechen, wenn Schlammischungen behandelt werden, in denen der Sekundär-Schlammanteil größer ist, als bei der Behandlung von Mischungen mit geringerem Anteil von Sekundärschlamm.

Aus den vorstehenden Beispielen ergibt sich auch, daß bei der Behandlung von Primär- und Sekundärschlamm im Verhältnis 50/50

2 eine maximale relative Zuflußmenge von etwa 71,3 l/min./m , basierend auf der gesamten Siebfläche von 0,8 m², die obere Grenze bildet, oberhalb derer in dem zugeführten Schlamm mehr Wasser enthalten war als durch das Sieb gehen konnte. Dieses überschüssige Wasser wurde von der Schnecke zusammen mit dem Schlamm weitergefördert mit dem Ergebnis, daß sich Schlammkuchen mit geringem Feststoffanteil bildeten. Bei der Verarbeitung einer Mischung von Primär- und Sekundärschlamm im Verhältnis 2:1 ist die größte relative Zuflußmenge etwa 118 l/min./m², basierend auf einer Gesamtsiebfläche von 0,8 m², die obere Grenze, oberhalb welcher der zugeführte Schlamm mehr Wasser enthält als durch das Sieb passieren kann. Dieses überflüssige Wasser wurde von der Schnecke zusammen mit dem Schlamm weiterbefördert, wodurch sich Schlammkuchen mit einem geringen Feststoffgehalt ergaben.

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Die ideale spezifische Zuflußmenge in Gallonen/min pro Quadratfuß Filterfläche in Abhängigkeit von dem Peststoffanteil in dem zugeführten Schlamm ist in dem Diagramm von Fig. 9 für die Entwässerung von Primärschlamm, eingedicktem Sekundärschlamm und Mischungen von Primär- und Sekundärschlamm dargestellt.

Unter Primärschlamm ist solcher Schlamm zu verstehen, bei dem die Feststoffteilchen oberhalb kolloidaler Größe entfernt wurden. Bei Sekundärschlamm sind durch eine biologische Behandlung kolloidale oder gelöste Stoffe entfernt und der biochemische Sauerstoffbedarf reduziert.

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Claims

Patentansprüche

1.)Verfahren zum Entwässern von Abfallschlamm, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm zerkleinert, darauf der zerkleinerte Schlamm für optimale mechanische Entwässerung behandelt und schließlich der behandelte Schlamm entwässert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammteilchen auf eine Teilchengröße von 11mm oder darunter zerkleinert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm mit einem Flockungsmittel behandelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Flockungsmittels weniger als etwa 0,3 Gewichtsprozent des Schlammes beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es bei Temperaturen zwischen etwa 5⁰C und etwa 90⁰C durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es unter einem Druck zwischen etwa 0,07 und 0,7 atü durchgeführt wird.

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/2

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuflußmenge für den Schlamm zwischen 37,8 und 113,5 l/min, beträgt.

8. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 : zur Behandlung von Abfallschlamm, welcher zwischen etwa 90 und 99 Gew.% flüssige Phase enthält.

9. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Behandlung eines Gemisches aus primärem und sekundärem Schlamm.

10. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Behandlung von Pr imär schlamm.

11. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1~ zur Behandlung von Sekundärschlamm.

12. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Behandlung einer Mischung von Primär- und Sekundärschlamm.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Schlammzerkleinerer (22), ein Reaktionsgefäß (30), Mittel (24,26,28) zum Überführen von zerkleinertem Schlamm von dem Zerkleinerer (22) zu dem Reaktionsgefäß (30), Mittel (32,34,36) zum Einführen einer Schlammbehandlungsreagenzie in den zerkleinerten Schlamm, eine Entwässerungspresse (40) und Mittel (42) zum überführen des behandelten Schlamms aus dem Reaktionsgefäß (30) in die Presse (40).

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Speichertank (10) für den Schlamm vorgesehen ist, aus welchem der Schlamm dem Zerkleinerer (22) zugeführt wird.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überführung des zerkleinerten Schlammes von dem Zerkleinerer (22) zum Reaktionsgefäß (30) eine Schlammpumpe (24) vorgesehen ist.

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16. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Behälter (32) für die Behandlungsreagenzien, die durch eine Leitung (36) und eine Pumpe (34) mit der Leitung (28) zur Beförderung des zerkleinerten Schlammes von dem Zerkleinerer (22) zum Reaktionsgefäß (30) verbunden ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beförderung des behandelten Schlammes geschlossene Leitungen (42) vorgesehen sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei separate Schlaitimzerklexnerer (28), Reaktionsgefäße (30), Beförderungsmittel (24,26,28), Einspritzmittel (32,34, 36) und Pressen (40) vorgesehen sind, die an eine gemeinsame Zuflußleitung (Tank 10) für den zu behandelnden Schlamm angeschlossen sind.

19. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Tank (10) zur Aufnahme des zu entwässernden Schlammes, einen Schlammzerkleinerer (22), eine erste Leitung zum überführen von Schlamm von dem Tank (10) zu dem Zerkleinerer (22), ein Reaktionsgefäß (30), eine zweite Leitung (26,28) zum überführen von zerkleinertem Schlamm von dem Zerkleinerer (22) zu dem Reaktionsgefäß (30), eine Pumpe (24) in der zweiten Leitung zur Förderung des zerkleinerten Schlammes durch die zweite Leitung, ein Gefäß (32) für ein Behandlungsmittel für den Schlamm, eine dritte Leitung (36) von dem Gefäß (32) zu der zweiten Leitung (26,28), eine Pumpe (34) zur Förderung des Behandlungsmittels durch die dritte Leitung, eine Wasserextraktionspresse (40), eine vierte Leitung (42) zum Überführen des behandelten Schlammes von dem Reaktorgefäß (30) zu der Presse (40), ein Sammelgefäß (44) zur Aufnahme der flüssigen Phase aus der Presse (40), eine fünfte Leitung (46) zur Überführung der flüssigen Phase von der Presse (40) zu dem Sammelbehälter (44) und eine Pumpe (48) in dem Sammelbehälter (44) zum Abpumpen der flüssigen Phase aus dem Sammelbehälter (44).

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20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß alle Leitungen, Gefäße, Pumpen, Zerkleinerer, Pressen und Sammelgefäße nach dem Tank (10) zur Aufnahme des zu behandelnden Schlammes mindestens zweifach in parallelen Prozeßstraßen angeordnet sind, die gleichzeitig oder periodisch abwechselnd arbeiten können.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie transportabel ist.

22. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (30) zum Behandeln der Feststoffteilchen, eine Entwässerungspresse (40) und Mittel zum Überführen des behandelten Abfallwassers von der Einrichtung (30) zu der Presse (40).

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Behandlung der Feststoffteilchen ein Reaktor gefäß (30) aufweist zur Aufnahme des Abfallwassers und Behandlung desselben derart, daß die Feststoffteilchen in einem Zustand sind, in welchem sie in der Entwässerungspresse entfernt werden können.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Reaktorgefäß (30) Mittel (32,34,36) zum Einführen einer Eindickungsreagenzxe verbunden sind, um das Entfernen der Feststoffteilchen aus dem Abwasser mittels der Entwässe— rungspresse (40) zu erleichtern.

25. Vorrichtung nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch eine Zerkleinerungsvorrichtung (22) zur Verringerung der Größe einzelner Feststoffteilchen, und Mittel (24,26,28) zum Oberführen des Abfallwassers von der Zerkleinerungsvorrichtung (22) zu dem Reaktorgefäß (30).

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwässerungspresse (40) ein rohrförmiges Gehäuse (60) mit einer Zuflußöffnung am einen Ende und einer Abflußöffnung am anderen Ende aufweist, in dem eine Förderschnecke (66) drehbar angeordnet ist, die von einem Sieb (64) umgeben ist, das mit der Innenwand des Gehäuses (60) einen Ringraum (72) zur Abführung der flüssigen Phase begrenzt und einen ersten, dem Ende mit der Zuflußöffnung zugewandten Abschnitt (64A) mit Öffnungen kleineren Durchmessers und einen zweiten, dem Ende mit der Abflußöffnung zugewandten Abschnitt (64B) mit Öffnungen größeren Durchmessers aufweist.

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