DE3015243C2 - Verfahren zur Aufbereitung von Abwasserschlämmen aus Kläranlagen für die anschließende Entwässerung - Google Patents
Verfahren zur Aufbereitung von Abwasserschlämmen aus Kläranlagen für die anschließende EntwässerungInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
Description
30
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Aufbereitung von Abwässerschlämmen aus Kläranlagen
für die -anschließende Entwässerung, insbesondere • ein Verfahren, bei dem .n?n durch Belüften unterhalb
40°C des mit einer bestimmten S. uremischung auf einen
pH-Wert von 03 bis 1,5 eingestellten Schlammes in
Gegenwart von 25 bis 50 ppm dreiwertiger Eisenionen und anschließendes Neutralisieren die Entwässerungseigenschaften
des so behandelten Schlammes deutlich verbessert *o
Die in Abwässerkläranlagen anfallenden Schlämme, beispielsweise Vorklärschlämme, Belebtschlämme,
Überschußschlamm oder Faulschlamm und Mischungen davon haben nur einen geringen Feststoffgehalt, der in
der Regel etwa 1%, unter günstigen Umständen auch bis zu 5% beträgt Diese Schlämme müssen vor der
Weiterbehandlung eingedickt werden. Die Schlämme liegen in Form hydratisierter Gele mit hohen Viskositäten
vor und sind deshalb schwer eindickbar.
Es ist bekannt, daß sich die Schlammentwässerung durch Filtrieren oder Zentrifugieren nach Zugabe von
Flockungs- bzw. Filterhilfsmitteln oder durch thermische Konditionierung der Schlämme verbessern läßt
Als Hilfsstoffe werden dazu mehrwertige Metallsalze, Kalk oder synthetische Flockungsmittel eingesetzt.
Aus DE-OS 20 45 162 ist ein Verfahren zur Aufbereitung
von Klärschlämmen bekannt, bei dem in saurem Medium eine Erwärmung des Schlammes vorgenommen
wird, um die enthaltenen und für die Gelbildung ursächlichen Eiweißstoffe irreversibel zu denaturieren.
Vor und nach der sich anschließenden Entwässerung können die Produkte neutralisiert werden. Gegenüber
unbehandelten Schlämmen wird durch die thermische Denaturierung eine um 400% höhere Filtrationsleistung
erreichbar. <>5
Die DE-OS 2) 03 970 beschreibt ein weiter verbessertes
Verfahren der thermischen Konditionierung von Schlämmen in saurem Medium, bei dem der mittels
Säure oder Kalciumchloridlösung auf pH-Werte unter 4,
vorzugsweise auf pH-Werte zwischen 2 und 3 eingestellte Schlamm zu kleinen Tröpfchen versprüht
und durch eine heiße Gasatmosphäre hindurch geleitet wird, wobei eine Erwärmung auf Temperaturen von 40°
bis 1000C erfolgt Die Denaturierungswirkung kann
noch verbessert werden, wenn dem Schlamm vor oder während der Denaturierung Sauerstoff zugeführt wird,
beispielsweise durch Einleiten von Lwit in das Stapelbecken. Der versprühte Schlamm wird gesammelt
und vor oder nach Zugabe von Flockungsmitteln durch basische Zusätze in den neutralen Bereich oder
geringfügig darüber angehoben.
In der DE-AS 26 02 325 ist eine thermische Behandlung von Schlamm als Vorbereitung für den
Faulungsprozeß beschrieben, durch die die hohe Viskosität der hydratisierten Schlammgele verringert
werden soll, um die anschließenden Behand'ungsschritte
auch bei höheren Feststoffgehalten ausführen zu können, weil der Schlamm auch bei höheren Feststoffgehalten
dann noch pump- und rührfähig ist Dazu wird der Schlamm durch Zugabe von Salzsäure oder
Schwefelsäure angesäuert und ein pH-Wert unter 3,5 eingestellt Der saure Schlamm wird dann auf
Temperaturen über 6O0C jedoch meistens nicht über
160° C erwärmt und anschließend mittels Natriumhydroxyd
neutralisiert
Die Neutralisation braucht nicht exakt zu sein, pH-Werte zwischen 5 und 8 sind ausreichend. Ein so
aufbereiteter Schlamm erleichtert den anschließenden Faulprozeß und die Abbauvorgänge sind beschleunigt
Diese bekannten Verfahren der thermischen Schlammkonditioniemng haben jedoch den Nachteil,
daß große Wärmemengen benötigt werden, um die Schlämme auf die erforderliche höhere Temperatur zu
bringen und nur in wenigen Fällen steht günstige Abwärme in ausreichender Menge dafür zur Verfügung.
Aus DE-OS 26 27 781 ist noch ein biologisch chemisches Verfahren zur Abwasserreinigung mit
Dephosphatierung bekannt, bei dem nach Abtrennung des Belebtschlammes aus dem Abwasser eine chemische
Fällung zur Entfernung der Phosphate erfolgt Als Fällungschemikalien werden dreiwertige Eisen- oder
Aluminiumionen zugeführt, wobei gleichzeitig auch neutralisierende Mittel, wie HCI, H2SO4, NaOH,
Ca(OH)2 und organische Polymere als Sedimentationsbeschleuniger zugesetzt werden können. Der gesamte,
durch chemische Fällung erzeugte Schlamm wird in das Belebtschlammbecken zurückgeführt und dadurch die
Sedimentierbarkeit des Belebtschlammes verbessert.
Auch diese Beschwerung des Belebtschlammes ergibt noch kein ausreichend gut entwässerbares Produkt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Aufbereitung von Abwässerschlämmen
aufzuzeigen, das bei geringem Chemikalienbedarf die Schlämme besser entwässerbar macht und
ein Erwärmen des Schlammes durch zusätzliche Energiezufuhr vermeidet
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Aufbereitung von Abwässerschlämmen
aus Kläranlagen, Für die anschließende Entwässerung durch Zuführen von Säure, Einstellen des Schlammes
auf pH-Werte unter 4, Einleiten von Luft in den Schlamm und anschließendes Neutralisieren.
Das Kennzeichnende des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man zum Einstellen des
pH-Wertes auf Werte zwischen 0,9 und 1,5 ein Gemisch aus 2 Teilen 5 —30%iger wäßriger Salzsäure und einem
Teil 70—98%iger Schwefelsäure verwendet, gleichzeitig
25 bis 50 ppm dreiwertige Eisenionen zuführt und die Belüftung nach dem Ansäuern unterhalb 40° C vornimmt
Es wurde überraschend gefunden, daß eine ausrei- ■-, chende Hydrolyse und Oxydation in sauren Schlämmen
auch schon bei Raumtemperatur oder geringfügig darüberliegende Temperaturen erfolgt, wenn man vor
dem Belüften zum Ansäuern eine Mischung aus zwei Teilen wäßriger Salzsäure (15-30% HCI-Gehalt) und κι
ein Teil Schwefelsäure (70—98% H2SO„-Gehalt) verwendet
und den pH-Wert auf Werte zwischen 0,9 und 1,5 einstellt, wobei gleichzeitig die Anwesenheit von
Eisen erforderlich ist. Das Eisen soll als dreiwertige
Eisenionen in Mengen von 25 bis 50 ppm anwesend sein. Vorzugsweise wird das Eisen als Lösung von Eisenchlorid
oder Eisenchloridsulfat zugeführt Es ist möglich, auch noch niedrigere pH-Werte einzustellen und/oder
mehr Eisen zu verwenden, aber die Auswirkungen auf die Belüftung und die Effekte sind gering und da
anschließend höhere Mengen an Neutralisierungsmittel
aufzuwenden sind, erhöhen sich die Kosten für die Schlammbehandlung.
Für die Wirkung ist es ausschlaggebend, daß Salzsäure und Schwefelsäure und Eisen-III-Ionen in den 2*>
genannten Verhältnissen zueinander im Schlamm eingehalten werden.
Durch die Belüftung werden im Schlamm Reaktionen eingeleitet, wobei angenommen wird, daß das Eisen eine
katalytische Wirkung hat. Es handelt sich um geringfügig
exotherme Reaktionen, durch die ein Temperaturanstieg um ca. 3 bis 5° C eintritt, so daß eine zusätzliche
Kühlung nicht erforderlich ist
Nach einer Belüftungsdauer von bis zu 60 Minuten hat sich die Viskosität des Schlammes stark verringert und r>
das dann sehr dünnflüssige saure Gemisch wird neutralisiert Zur Neutralisation sind grundsätzlich alle
Alkalien geeignet, jedoch wird vorzugsweise Natriumhydroxyd verwendet Wegen der Nachreaktion im
Schlamm muß der pH-Wert unbedingt zunächst auf 6,0 bis 9,0 eingestellt werden. Durch die Nachreaktionen im
Schlamm verschiebt sich der pH-Wert dann wieder in den Bereich von 5,0 bis 8,0.
Um bei der Belüftungsphase eine unerwünschte und störende Schaumbildung zu vermeiden, können dem
Schlamm bei der Ansäuerung zusätzlich auch geringe Mengen eines Schaumverhütungsmittels zugeführt
werden. Dafür geeignet sind beispielsweise Polyglycole oder aber auch andere handelsübliche und bekannte
Antischaummittel. Die Zugabemenge liegt im Bereich des für diese Zwecke üblichen und hängt noch etwas von
dem jeweilig verwendeten Stoff ab. Dem Fachmann bereitet es jedoch keine Schwierigkeiten, die geeigneten
Konzentrationen zu ermitteln.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird zum besseren Verständnis an dem in der Abbildung wiedergegebenen
Fließschema näher erläutert.
Klärschlamm mit einem Trockensubstanzgehalt von 0,5 bis 1 %, beispielsweise aus einem Belebtschlammbekken,
wird einem offenen Reaktionsbehälter zugeführt &o Der Reaktor muß an der Innenwand säurefest sein. Es
kann sich um säurefeste Auskleidungen handeln, oder es kann ein Reaktor aus Kunststoff verwendet werden.
Geeignet sind dafür alle säurefesten Überzüge und Auskleidungen, die gegenüber Salzsäure und Schwefelsäure
beständig sind. Dem im Reaktor befindlichen Schlamm werden darf, Fe-III-lonen, H2SO4 und HCI in
den erforderlichen Mengen und ggf. ein Entschäumer zugeführt Zur besseren Durchmischung kann ein
Rührwerk vorgesehen sein.
Dem durch Zugabe von Salzsäure und Schwefelsäure
im Verhältnis 2 :1 auf einen pH-Wert zwischen 0,9 und 1,5 eingestellten Reaktorinhalt wird dann Luft zugeführt
und bei einer Verweilzeit von bis zu 60 Minuten eine intensive Belüftung des Schlammes durchgeführt Durch
die bei der Belüftung in Gegenwart von Fe-IIl-Ionen
ablaufenden Reaktionen wird eine geringe Wärmemenge frei, so daß sich die Temperatur des Reaktorinhaltes
um etwa 3 bis 5°C erhöht Vorzugsweise soll die Temperatur während der Belüftungsphase zwischen 30
und 35° C liegen.
Die unter diesen Bedingungen im Reaktor ablaufenden Reaktionen sind noch nicht vollständig aufgeklärt
Es wird angenommen, daß es sich um hydrolytische Prozesse und Oxidation handelt Sobald eine erhebliche
Viskositätserniedrigung eingetreten ist, das ist in der
Regel nach 15 bis 30 Minuten der Fall, wird die Luftzufuhr unterbrochen und der Reaktorinhalt mittels
einer Pumpe abgezogen und w die Abzugsleitung gleichzeitig ein«; wäßrige Alkalilösung, vorzugsweise
Natriumhydroxyd, eingespeist und ein pH-Wert von 6—9 eingestellt Der neutralisierte Schlamm gelangt
dann in ein Absetzbecken von dessen Boden nach einer relativ kurzen Beruhigungsphase ein sedimentierter
Schlamm aus dem Nacheindicker abgezogen werden, mit Feststoffgehalten von 6 bis 14%, unter günstigen
Umständen sogar mit Feststoffgchalten bis zu 25% und mehr. Dieser Schlamm wird danach zur weiteren
Verarbeitung verpumpt und läßt sich durch Filterpressen oder Zentrifugieren ohne große Schwierigkeiten
weiter entwässern. Während der Beruhigungsphase im Nacheindicker schließt sich an die eigentliche Neutralisationsreaktion
noch eine Nachreaktion an, die zu einer pH-Wert-Erniedrigung führt Aus diesem Grunde ist es
erforderlich, zunächst den pH-Wert auf 6—9 einzustellen, da sich wegen der Nachreaktion der pH-Wert
erniedrigt Eine besonders schnelle Sedimentation erfolgt bei pH-Werten zwischen 5,0 und 8,0 im
Nacheindicker.
Das aus dem Nacheindicker abziehbare Wasser enthält Ammoniak, Phosphor und ggf. noch Spuren von
Eisen. Diese Stoffe sind in der Belebtschiammstufe als Nährstufe für die mikrobiologischen Lebewesen notwendig
und erwünscht Aus diesem Grunde ist es besonders vorteilhaft, das im Nachdicker anfallende
Abwasser im Kreislauf zurückzuführen, vorzugsweise vor oder in die Belebtschlammstufe.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der Schlamm, der nach
der Neutralisierung und Eindickung der weiteren Entwässerung durch Füterpressen oder Zentrifugierung
zugeführt wird, infolge seines höheren Trockensubstanzgehaltes
nur 10% des Volumens ausmacht, das ohne die erfindungsgemäße Vorbehandlung dieser
Entwässerungsstufe zugeführt werden müßte. Die erfindungsgemäße Vorbehandlung des Schlammes
geschieht bei Normaldruck und den üblichen Temperaturen der Abwasseranlagen und erfordert nur einen
geringen Chemikalienaufwand. Der gewonnene Schlamm ist weitgehend geruchlos und weist hervorragende
Filtrationseigenschaften auf, so daß auf herkömmliche Filterhilfsmittel meistens verzichtet werden
kann. Besonders «nrtschaftlich arbeitet das erfindungsgemäße
Verfahren, wenn die Sauerstellung durch anfallende Abfallsäuren erfolgen kann. Aber auch wenn
diese nicht zur Verfügung stehen, handelt es sich bei den
erfindungsgemäß einzusetzenden Säuren um technische Produkte, die entsprechend preiswert zur Verfügung
stehen. Der Energieaufwand des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gegenüber den bekannten thermischen
Konditionierungsverfahren erheblich niedriger, weil eine Erwärmung auf höhere Temperaturen erforderlich
ist.
Einen weiteren Vorteil bietet das erfindungsgemäße Verfahren auch bezüglich der erforderlichen apparativen
Einrichtungen. Es ist lediglich ein offener säurefester Behälter zur Ansäuerung und Belüftung erforderlich.
Die erforderlichen Einrichtungen zur Dosierung der Säuren- und der Eisenmengen sind relativ einfach
aufgebaut und erfordern, da lediglich ein pH-Wert eingestellt werden muß, im Bereich des Reaktionsbehälters
auch einen geringen Aufwand an Steuer- und Regeleinrichtungen. Gleiches gilt auch für den zweiten
NHj-Gehalt von 70 mg pro Liter, einen Phosphor-Gehalt
von 7,0 mg pro Liter und einen CSB-Wert von 250 mg pro Liter. Diese Anreicherung ist besonders
wertvoll, weil auf diese Weise der Belebtschlammstufe . die für das Wachsen von Mikroorganismen notwendigen
Mineralien wenigstens teilweise zugeführt werden können, so daß sich der diesbezügliche Chemikalienaufwand
ebenfalls reduziert.
in erfindungsgemäß aufbereiteten Schlammes lassen sich
einfach feststellen, indem man eine Schlammprobe in einen 300 ml Flüssigkeit fassenden Büchnertrichter mit
einem Filterpapier einbringt und die Wassermenge, die nach 15 Minuten abgelaufen ist, bestimmt.
ι. Bei einer unbehandelten Schlammprobe, wie sie der
erfindungsgemäßen Aufbereitung zugeführt wird, betrug beispielsweise die abgelaufene Wassermenge 177
Milliliter. Erfolgte nur ein Zusatz von 50 ppm Fe-III-
▼ Cl IdIII CIISSLMI III, UCI I ^CUtI älfSäliÜll ÜIIU L'JilUlCKÜi'lg Ü'l
einem Absatzbecken.
Der der erfindungsgemäßen Aufbereitung zugeführte Klärschlamm hat beispielsweise einen Gehalt an NH)
gemessen mit ionensensitiver Elektrode von 5 mg pro Liter und einem Gehalt an Phosphor (kolorimetrisch
bestimmt als Molybdänblau), von 0,5 mg pro Liter. Der CSB-Wert nach der Permanganatmethode beträgt
beispielsweise 110 mg pro Liter. Das nach der erfindungsgemäßen Aufbereitung anfallende Abwasser,
das der Belebtschlammstufe wieder zugeführt wird, hat bei den vorstehend genannten Eingangswerten einen
lullen waiLii uaiM υ itiiiiuhm
!Tiiiiiiiiii rrasacf
_>n abgelaufen, während bei erfindungsgemäßer Behandlung
unmittelbar nach der Neutralisation 209 Milliliter abgelaufen sind.
Da bei dieser Versuchsweise sich über dem. im Büchner-Trichter auf dem Filterpapier absetzenden
;, Schlamm bei dem Muster mit der erfindungsgemäßen Aufbereitung noch zusätzlich noch etwas klare Flüssigkeit
bildete, liegt die mechanische Entwässerbarkeit durch Fi erpressen oder Zentrifugieren noch erheblich
höher als bei unbehandelten Schlammproben, bei denen
in eine solche Sedimentation nicht beobachtet wurde.
Claims (4)
1. Verfahren zur Aufbereitung von Abwasserschlämmen aus Kläranlagen für die anschließende
Entwässerung durch Zuführen von Säure, Einstellen "> des Schlammes auf pH-Werte unter 4, Einleiten von
Luft in den Schlamm und anschließendes Neutralisieren, dadurch gekennzeichnet,
daß man zum Einstellen des pH-Wertes auf Werte zwischen 03 und 1,5 ein Gemisch aus 2 Teilen in
5—30%iger Salzsäure und einem Teil 70—98%iger
Schwefelsäure verwendet,
gleichzeitig 25—50 ppm dreiwerte Eisenionen zuführt und
die Belüftung nach dem Ansäuern unterhalb 400C t5
ausführt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man den sauergestellten Schlamm bis zu etwa 60 Minuten belüftet.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die dreiwertigen
Eisenionen als Eisenchlorid oder Eisenchloridsulfat zuführt
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Ansäuern
zusätzlich ein Antischaummittel miteinbringt
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3015243A DE3015243C2 (de) | 1980-04-21 | 1980-04-21 | Verfahren zur Aufbereitung von Abwasserschlämmen aus Kläranlagen für die anschließende Entwässerung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3015243A DE3015243C2 (de) | 1980-04-21 | 1980-04-21 | Verfahren zur Aufbereitung von Abwasserschlämmen aus Kläranlagen für die anschließende Entwässerung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3015243B1 DE3015243B1 (de) | 1981-07-02 |
DE3015243C2 true DE3015243C2 (de) | 1982-03-18 |
Family
ID=6100537
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3015243A Expired DE3015243C2 (de) | 1980-04-21 | 1980-04-21 | Verfahren zur Aufbereitung von Abwasserschlämmen aus Kläranlagen für die anschließende Entwässerung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3015243C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3501778A1 (de) * | 1985-01-21 | 1986-07-24 | Dow Chemical GmbH, 2160 Stade | Verfahren zum verringern von abwasserschlamm aus klaeranlagen |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU994445A1 (ru) * | 1980-12-12 | 1983-02-07 | Управление Водопроводно-Канализационного Хозяйства "Водоканал" Ленгорисполкома | Способ обработки осадков сточных вод |
-
1980
- 1980-04-21 DE DE3015243A patent/DE3015243C2/de not_active Expired
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
NICHTS ERMITTELT * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3501778A1 (de) * | 1985-01-21 | 1986-07-24 | Dow Chemical GmbH, 2160 Stade | Verfahren zum verringern von abwasserschlamm aus klaeranlagen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3015243B1 (de) | 1981-07-02 |
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