DE2950333A1

DE2950333A1 - Verfahren zur modifizierung von schlaemmen

Info

Publication number: DE2950333A1
Application number: DE19792950333
Authority: DE
Inventors: Uwe Biehl; Heinrich Dr. Deibig; Wolfram Dr. 6000 Frankfurt Krieger
Original assignee: Battelle Institut eV
Current assignee: Battelle Institut eV
Priority date: 1979-12-14
Filing date: 1979-12-14
Publication date: 1981-07-02
Also published as: DD155162A5; JPS56115697A

Description

Verfahren zur Modifizierung von Schlämmen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Modifizierung von Schlämmen aus Kläranlagen für kommunale und industrielle Abwässer. Das Verfahren läßt sich auf alle Arten von Schlämmen anwenden, die in Kläranlagen in großen Mengen anfallen und deren Beseitigung beziehungsweise Deponierung erhebliche Schwierigkeiten bereitet.
Die direkte Deponierung von Schlämmen stellt gegenwärtig die bevorzugte Art der Schlammbeseitigung dar. Die Deponien werden jedoch durch den hohen Schlammanfall überlastet und bilden durch Faulgasentwicklung, Beeinträchtigung des Grundwassers und der Akkumulation von pathogenen Keimen eine Quelle potentieller Gesundheitsgefährdung.
Das Aufbringen von Schlämmen auf landwirtschaftliche Nutzflächen ist wegen des Schwermetallgehaltes der Schlämme sowie des Auftretens von pathogenen Keimen, Unkrautsamen, Wurmeiern usw. problematisch. Ferner kommen wegen der hohen Transportkosten nur Ländereien in unmittelbarer Umgebung der Klärwerkr in Betracht, so daß sich leicht eine Uberbeanspruchung dieser Landflächen ergibt. Die Prozeßführung einer Schlammkompostierung ist nur schwer beeinflußbar und erstreckt sich oft über mehrere Wochen. Das kompostierte Material ist oft nicht geruchsfrei, seuchenhygienisch bedenklich und enthält einen hohen Schwermetallgehalt.
Zur Reduzierung des Schlammvolumens, das insbesondere durch den hohen Wassergehalt bestimmt wird, kann der Schlamm nach üblichen Methoden getrocknet und verbrannt werden. Diese Maßnahmtt erfordern jedoch einen großen Energieaufwand und belasten außerdem durch Rauch und Gasentwicklung die Umwelt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Modifizierung von Schlamm anzugeben, wodurch eine schnelle Entwässerung erreicht und ein landwirtschaftlich wertvolles Nutzprodukt erhalten werden kann. Danebensollte dieses Produkt bodenverbessernde Eigenschaften besitzen, eine langfristig düngende Wirkung haben, pflanzenverträglich und biologisch leicht abbaubar sein.
Es hat sich nun gezeigt, daß sich diese Aufgabe lösen läßt, wenn der Schlamm mechanisch und/oder chemisch vorentwässert und anschließend unter Zugabe eines Harns torf/Formaldehyd-Vorkondetisates in Gegenwart eines Härtungsmittels verschäumt wird. Einige vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Modifizierung von aerob oder anaerob ausgefaulten Schlämmen.
Diese werden mechanisch, z.B. durch Pressen, Zentrifugieren usw., und/oder chemisch unter Verwendung von Flockungshilfsmitteln, insbesondere biologisch abbaubaren ionischen und nicht ionischen oberflächenaktiven Substanzen, bis zu einem Feststoffgehalt von 10 bis 25 Gew. -%, vorzugsweise 15 Gew.-%, vorentwässert. Die Flockungshilfsmittel werdenin einer Menge von 0,01 bis 0,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,02 Gew.-% dem Schlamm zugegeben. Besonders geeignet sind hierfür zum Beispiel anionische und kationische Polyacrylamide und Polyäthylenimine.
Der vorentwässerte Schlamm wird dann mit einem Harnstoff/ Furmaldehyd-Vorkondensat in einer Menge von 10 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des vorentwässerten Schlamms versetzt.
Durch Zugabe eines Härtungsmittels, vorzugsweise Schwefel-oder Phosphorsäure in einer Menge von 4 bis 16 Gew.-% (unverdünnte Säure) bezogen auf das Gewicht des vorentwässerten und mit dem Vorkondensat vermischten Schlamms härtet das Vorkonderisat bei normalen Temperaturen aus. Durch Einrühren oder Einblasen v)n Luft oder geeigneten Gasen in das noch nicht ausgehärtete Gemisch wird dabei eine weitgehend offenzellige Schaumstruktur erzeugt. Zusätzlich wird bei der Zugabe der Säure das im Schlamm enthaltene Kohlendioxid freigesetzt, das ebenfalls eine aufschäumende Wirkung besitzt. Gegebenenfalls können auch geeignete Schaumbildner zugesetzt werden. Der Schlamm wird dann in der Außenluft oder bei Temperaturen bis zu 100 0C getrocknet, wobei durch die offenporige Struktur das gesamte Wasser leicht entweicht. Das so erhaltene geschäumte Schlammprodukt kann dann zu lagerfähigen Blöcken, zu einem Pulver oder Granulat verarbeitet werden.
Durch den niedrigen pH-Wert während der Aushärtung, die Bindung von Bakterienmassen an das Kunststoffharz und das Freiwerden von Formaldehyd aus dem Vorkondensat während der Aushärtung findet eine weitgehende Sterilisierung des Schlamms statt. Der Schwermetallgehalt der Schlammtrockenmasse wird, abhängig von der zugegebenen Menge an schwermetallfreiem iIarnstoff/Formaldehyd-Harz, reduziert. Das erhaltene Schlammprodukt ist weitgehend geruchsfrei, trocknet aufgrund seiner offenporigen Struktur relativ schnell, wodurch eine Verringerung von Transportkosten erzielt wird. Es besitzt außerdem eine bodenverbessernde Wirkung. Das Harnstoff/Formaldehyd-Harz ist pf#nzenverträglich und biologisch abbaubar. Der an das Harz fixierte Schlammanteil sorgt für eine langfristig düngende Wirkung. Diese Wirkung kann gesteigert werden, wenn vor Aushärtung und Aufschäumung dem Schlamm Komponenten mit Pflanzenwachstum fördernden Eigenschaften zugesetzt werden.
Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1 1 1 eines ausgefaulten Klärschlamms wird eingedickt. Nach Absaugen von 665 ml klarem Wasser werden in je 100 g des eingedickten Schlamms 30 g Harnstoff/Formaldehyd-Vorkondensat (Basopor 293) unter Rühren gelöst. Danach wird in einer Portion 10 ml 85-% H3P014 je 100 g Dickschlamm zugegeben und aufgerührt.
Es entsteht ein Schlammschaum, der nach Härtung und Trocknung eine gute mechanische Stabilität besitzt und z.B. zu lagerfähigen Blöcken verarbeitet werden kann.
Beispiel 2 3 1 ausgefaulter Klärschlamm werden unter langsamem Rühren nacheinander mit 9 ml einer 1-Sigen Lösung von anionischem Polyacrylamid (Bozefloc A 31) und 12 ml einer 12,5-£igen Lösung von kationischem Polyäthylenimin (Sedipur CF-40G) versetzt. Dabei flockt der Faulschlamm aus. Nach dem Abdekantieren des klaren Schlammwassers besitzt der eingedickte Faulschlamm einen Trockengehalt von 16,44 %.
In je 100 g des eingedickten Faulschlamms werden 20 g Harnstoff/Formaldehyd-Vorkondensat (Basopor 293) unter Rühren gelöst. Danach werden 2 ml konz. Schwefelsäure pro 100 g Dickschlamm in einer Portion zugegeben und aufgerührt. Der Schlammschaum härtet innerhalb weniger Minuten aus. Er besitzt nach Trocknung und Aushärtung eine relativ gute mechanische Stabilität und kann zu einem Pulver oder Granulat verarbeitet werden.
Beispiel 3 3 1 ausgefaulter Klärschlamm werden mit 15 ml einer 2,5-%igen Polyäthylenimin-Lösung (Sedipur CF-400) nach dem Verfahren des Beispiels 2 geflockt. Nach Abdekantieren des klaren Schlammwassers werden in dem eingedickten Faulschlamm 25 g Harnstoff/ Formaldehyd-Vorkondensat (Basopor 293) je 100 g Dickschlamm unter Rühren gelöst. Danach werden in einer Portion 8 ml 25-Sige H2304 je 100 g Dickschlamm zugesetzt und aufgerührt.
Es bildet sich mechanisch stabiler Schlammschaum, der wie in den vorangehenden Beispielen verarbeitet werden kann.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Modifizierung von Schlämmen aus Kläranlagen für kommunale und industrielle Abwässer, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm mechanisch und/oder chemisch vorentwässert und anschließend unter Zugabe eines Harnstoff/ Formaldehyd-Vorkondensates in Gegenwart eines Härtungsmittels verschäumt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm bis zu einem Feststoffgehalt von 10 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 15 Gew.-%, vorentwässert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorentwässerung dem Schlamm 0,01 bis 0,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,02 Gew.-% biologisch abbaubare Flockungshilfsmittel zugegeben werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Harnstoff/Formaldehyd-Vorkondensate in einer Menge von 10 bis 50 Gew. -% bezogen auf den vorentwässerten Schlamm verwendet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Härtungsmittel und Schaumbildner Säuren, vorzugsweise Schwefelsäure oder Phosphorsäure in einer Menge von 4 bis 16 Gew.-% (konz. Säure) bezogen auf den vorentwässerten und mit dem Vorkondensat gemischten Schlamm verwendet werden.