DE3129136C2

DE3129136C2 - Verfahren zum Konditionieren von Abwasserschlämmen

Info

Publication number: DE3129136C2
Application number: DE3129136A
Authority: DE
Inventors: Petros Kolombosovi&ccaron; Avetisjan; Georgij Petrovi&ccaron; Leningrad Grigor'ev; Valerij Vital'evi&cacute; Iva&scaron;&ccaron;enko; German Pol'enovi&ccaron; Medvedev; Oleg Vasil'evi&ccaron; Sorokin
Original assignee: UPRAVLENIE VODOPROVODNO-KANALIZACIONNOGO CHOZJAJSTVA LENINGRAD SU
Current assignee: UPRAVLENIE VODOPROVODNO-KANALIZACIONNOGO CHOZJAJSTVA LENINGRAD SU
Priority date: 1980-10-15
Filing date: 1981-07-23
Publication date: 1986-04-17
Also published as: FR2491909A1; JPS5775200A; SE8104683L; FR2491909B1; SU994444A1; DE3129136A1; JPS5949079B2; SE448720B

Abstract

Die Erfindung betrifft die Bearbeitung der Schlämme von häuslichen und städtischen Abwassern, Abwassern der Zellstoff- und Papierkombinate, der Fleisch- und Milchproduktion, der Nahrungsmittelindustriebetriebe usw. Das Verfahren besteht in einer Messung des Wertes der Kolloidladung des bearbeiteten Schlammes, dessen Bearbeitung mit einem Metallsalz in einer Menge, die einen Wert der Kolloidladung im Bereich von -3 bis +3 mg Äq/l erzielen läßt, einer Erwärmung des Schlammes bis auf eine Temperatur von 65 bis 85 ° C, einer wiederholten Messung der Kolloidladung und einer darauffolgenden Schlammbearbeitung mit einem organischen Flockungsmittel. Dabei verwendet man bei einer Kolloidladung des Schlammes nach dessen Erwärmung von -3 bis -0,1 mg Äq/l ein kationisches Flockungsmittel, bei einer Kolloidladung von -0,1 bis +0,1 mg Äq/l ein nichtionisches Flockungsmittel und bei einer Kolloidladung von +0,1 bis +3 mg Äq/l ein anionisches Flockungsmittel.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konditionieren der Abwasserschlämme.

Die Erfindung kann mit Erfolg bei derBearbeitung derSchlämme von häuslichen und städtischen Abwässern, Abwässern der Zellstoff-und Papierkombinate, der Fleisch- und Milchproduktion, der Nahrungsmittelindustrie usw. verwendet werden.

Unter einem Scblammkonditionieren versteht man zur Zeit meistens eine solche Bearbeitung, bei der der Schlamm seine Struktur und Formen der Wasserbindung ändert, dank dessen er besser entwässert wird. Von dieser Schlammbehandlung hängt die Leistung der Entwässerungsapparate, die Reinheit des separierten Wassers und die Feuchtigkeit der entwässerten Schlämme ab.

Eine solche Behandlung führt man im wesentlichen durch eine Chemikalienzugabe und/oder durch eine Wärmebehandlung der Schlämme aus. Die Behandlungsart wählt man in Abhängigkeit von Schlammeigenschaften und Betriebsverhältnissen.

Die Schlammbehandlung mit Hilfe von anorganischen Chemikalien ist allgemein bekannt (siehe z. B. das Buch von A. I. Shukov, I. L. Mongait und I. D. Rodziller, »Metody ochistki stochnykh vod« (»Verfahren zur Reinigung der Industrieabwässer«), UdSSR, Moskau, Strojisdat, 197", S. 180 und 181 !.Dieses Verfahren besteht .-ο darin, daß dem zu bearbeitenden Schlamm I0%ige Lösungen von Eisensalz. Alursiiniumsalz und Kalk beigegeben werden. Als d^3 wirksamste Koagulant gilt EisendID-chlorid, das meistens zusammen mit Kalk verwendet wird. Die Eisenchloridmeng* betraf durchschnittlich 5 bis 8%, die Kalkmenge 15 bis 30% (bezogen aufTrockcnsubstanz des zu bearbeitenden Schlammes).

Weiter ist dieser Literatursteüe zu entnehmen, dem zu behandelnden Schlamm Lösungen von Flockungsmitteln mit eine Konzentration von 0,01 bis 0,5% bezüglich des aktiven Teils beizugeben. Dabei bedient man sich kanonischer, anionischcr und nichtionischer Flockungsmittel. Man wählt dabei einen Flockungsmitteltyp nach der Zusammensetzung des Schlammes.

Ein Vorteil dieses Verfahrens im Vergleich mit dem zuerst abgehandelten Verfahren besteht darin, daß die zur Behandlung der Schlämme verwendeten Flockungsmittel keine Korrosionswirkung hab&n. Dita wirkt sich

-to positiv auf die eingesetzten Ausrüstungen aus.

Wie im erstgenannten Verfahren ist aber in diesem Verfahren die verwendete Menge der organischen Flockungsmittel groß, und der entwässerte Schlamm weiiü eine hohe Feuchtigkeit auf (z. B. wird bei einer Nachbehandlung des Schlammes mit einem Vakuumfilter eine Schlammfeuchtigkeit von nur 85% erzielt). Dadurch

'$ werden die Kosten der weiteren Behandlung und Verwertung derSchlämme in Abwasserkläranlagen gesteigert.

Aus der DE-AS 13 00 507 ist ein Verfahren zum Konditionieren von Abwasserschlämmen bekannt, wobei man voluminöse Niederschläge durch verschiedene Maßnahmen erhalten kann, und zwar zum einen durch Zusatz starker Elektrolyte und zum anderen durch Arbeiten bei erhöhter Temperatur oder durch Abscheiden des Feststoffes im elektrischen Feld. Außerdem könne man Polyanione oder Polykstione zusetzen, diese einzeln oder gemeinsam.

5(i Aus der DE-AS 11 ⁷4 709 ist ein Verfahren zur chemischen Ausfällung von Abwasserschlämmen als Vorbehandlung zu ihrer Entwässerung bekannt, wobei die zu behandelnden Schlämme von der nach dem Zusatz der sauren Fällungsmittel, z. B. von Eisen- oder Aluminiumsallan, freiwerdenden Kohlensäure durch Verrühren oder Belüften befreit werden und dann erst der Zusatz der alkalischen Fällungsmittel, z. B. von Kalk, erfolgt. Das Verrühren oder Belüften des Abwasserschlammes kann bei höheren Temperaturen vorgenommen werden. Es geht hier eindeutig um die kombinierte Fällung mit saurem und alkalischem Fällungsmittel und nicht um eine Kombination der Schlammbehandlung mit Metallsalz und einem organischen Flockungsmittel.

Die Erfindung geht von einem Verfahren zum Behandeln von Abwasserschlämmen aus, das eine Schlammbehandlung durch anorganische und organische Chemikalien einschließt (FR-PS 22 66 534 und CH-PS 4 87 082). Nach diesem Verfahren erfolgt die Bearbeitung durch eine kombinierte Einwirkung auf den Sinkstolf mittels Wi eines anorganischen Reagens (Eisenchlorid, Eisensulfat, Kalk) und organischer Flockungsmittel.

Das Verfahren ermöglicht eine Umwandlung der festen Stoffe einer Suspension in eine Masse der praktisch sphärischen Partikeln.

Gemäß dem französischen Verfahren kontrolliert man die Qualität des Schlammkonditionierens anhand des spezifischen Filtrationswiderstandes oder des pH-Wertes des Mediums,

Eine Qualitätskontrolle des Konditionierungsprozesses anhand des spezifischen Filtrationswiderstandes ver- |

längert aber diesen Prozeß, wobei zwischen diesem Kennwert und dem Prozeßoptimum keine deutliche Abhängigkeit besteht. Eine Kontrolle anhand des pH-Wertes des Mediums ist auch nicht effektiv, weil für verschiedene Koagulanten und Flockungsmittel die optimale Proz.cßlührung bei verschiedenen pll-Wcrten erzielt wird und

keine deutliche Abhängigkeit zwischen einem pH-Wert und dem Prozeßoptimum besteht. All diei zusammengenommen ermöglicht kein ausreichend effektives Konditionieren und vergrößert den Verbrauch an verwendeten Reagenzien.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Konditionieren des Abwasserschlammes zu entwickeln, dessen Arbeitsgänge aufgrund einer Kontrolle eines solchen Parameters des zu bearbeitenden s Schlammes und unter Beibehaltung dieses Parameters in einem solchen Bereich durchgeführt werden, daß die F.ffektivität des Verfahrens gesteigert und sowohl der Chemikalienverbrauch wie auch der Gehalt an korrodierenden Stollen im Behandlungsprodukt vermindert wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man beim erfindungsgemäßen Verfahren vor der Schlammbehandlung mit einem Metallsalz den Wert der Koüoidbehandlung des Schlammes in an sich bekannter Weise mißt, κι dann den Schlamm mit Metallsalz in einer Menge behandelt, die einen Wert der Kolloidladung im Bereich von -3 bis+3 mg · Aq/1 erzielen läßt, den Schlamm bis auf eine Temperatur von 65 bis S5°C erwärmt, den Wert der Kolloidladung wiederholt mißt und dann den Schlamm mit einem organischen Flockungsmittel versetzt, wobei man bei einer Kolloidladung des Schlammes nach dessen Erwärmung von -3,0 bis -0,1 mg · Aq/I ein kationischcs flockungsmittel, bei einer Kolloidladung von -0,1 bis +0,1 mg · Aq/1 ein nichtionisches Flockungsmittel und bei einet Kolloidladung von +0,1 bis +3 mg · Äq/1 ein anionisches Flockungsmittel verwendet.

Wenn man die Schlammbehandlung in Übereinstimmung mit der Kolloidladung durchführt, ist man imstande, den Prozeß unter optimalen Bedingungen durchzuführea Unter anderem geährleistet die Beibehaltung der Kolloidladung im Bereich von -3 bis +3 mg · Äq/1 einen schnellen Verlaufder Flor'.jng mittels der Metallsalze. Dabei ist der Verbrauch an Metaüsai/ ein minimaler. Die darauffolgende Erwärmung des Schlarnmes bis auf eine Temperatur von 65 bis 85°C intensiviert stark den Prozeßverlauf. Die Erwärmung des gefiockten Schlammes hat zur Folge, daß kompakte Piste Schlammflocken entstehen. Anschließend garantiert die Wahl einer organischen Flockungsmittelart entsprechend dem Wert der Kolloidladung des Schlammes eine effektive Vollendung des Prozesses bei einem minimalen Verbrauch an Flockungsmitteln.

Bei der Erläuterung der Erfindung wird die Änderung der Kolloidladung des Schlammes in Abhängigkeit vom Metallzusatz gezeigt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren ermittelt man zuerst den Wert der Kolloidladung eines Schlammes. Dieser Wert wird zum Beispiel nach dem Verfahren einer Kolloidtitration gemessen. Dann stellt man anhand des Diagrammes in Übereinstimmung mit dem gemessenen Wert der Kolloidladung die Menge eines Metallsalzes fest, die eine Kolloidladung im Bereich von -3 bis +3 mg · Äq/! erzielen läßt. Als Metallsalz kann man 3d lüscnchlorid, Eisensulfat und ähnliches verwenden. Dabei hat man darauf zu achten, daß man gegebenenfalls ein Eisensalz auch kombiniert mit einem sauren Reagens, zum Beispiel mit Schwefelsäure verwenden bzw. das Eiscnsal/ durch ein saures Reagens vollkommen ersetzen kann. Es ist offensichtlich, daß jedes Fällungsmittel seine eigene Kurvencharakteristik hat.

Die ermittelte Mctaüsa'.zrnenge Rjgt man dem Schlamm zu und vermischt. Wenn die KoIIoidladung einen « Wert /wischen -3 und +3 mg · Äq/I erreicht, beginnen die Anziehungskräfte zu überwiegen, was einen schnellen Koagulationsprozeß bewirkt. Beim anschließenden Erwärmen verstärkt sich die Flockung. Die Temperatur der Schlammerwärmung ist in Versuchen ermittelt.

Nachdem die Schlammerwärmung beendet worden ist, ermittelt man wiederum den Wert der Kolloidladung des Schlammes. In Abhängigkeit vom Wert der Kolloidlacung des Schlammes wählt man ein organisches Flockungsmittel. Dieses setzt man entweder bei der erreichtem Temperatur oder nach einer Abkühlung des Schlammes auf 25 bis 45°C zu. Bei einer Kolloidladung von -3 bis -0,1 mg · Äq/1 verwendet man ein kationisches Flockungsmittel. Bei einer Kolloidladung von -0,1 bis +0,1 mg · Aq/1 verwendet man ein nichtionisches Flockungsmittel Bei einer Kolloidladung\on+0,1 bis+3 mg · Äq/1 verwendet man ein anionisches Flockungsmittel. Werden in den aufgezeigten Ladungsbercichrn die entsprechenden organischen Flockungsmittel verwendet, geht die Ausflockung am effektivsten vor sich.

Nachstehend sind Beispiele von Versuchen angeführt, die in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Behandeln von Abwasserschlämmen durchgeführt worden sind. Für die Durchführung dieser Versuche wurde ein mesophilisch vergorener Schlamm mit den folgenden Ausgangswerten verwendet:

Dauer der Kapillarabsorption, s 48

spezifischer Filtrationswidersland, cm/g 2340 χ 10^:"

Beispiel 1

Man hat als Wert der Kolloidladung -12 mg ■ Äq/1 ermittelt. Dann hat man mit Hilfe des vorstehend erwähnten Diagrammes. welches die Kur\ .· fur eine Eisenchloridlösung wiedergibt, jene Eisenchloridmenge ermittelt, die für eine Senkung der Kolloidladung des Schlammes bis auf-3 mg ■ Äq/1 erforderlich ist. Diese Menge hat sich dabei gleich 2,5 kg FeClj/m' Schlamm erwiesen. Nach der Zugabe von 2,5 kg FeCI,/m' Schlamm wurde auf eine Temperatur von 75°C erwärmt, wodurch ein Wert der Kolloidladung von -2 mg · Äfl/I erzielt wurde. Danach hat man dem erwärmten Schlamm ein kationisches Flockungsmittel in einer Menge von 0,1% der Trockensubstanz des Schlammes zugegeben.

Nachdem alle Arbeitsgänge der Schlammbehandlung durchgeführt worden sind, hat der Schlamm die folgenden Kennwerte aufgewiesen:

pH 6,15

Dauer der Kapillarabsorption, s 7 bis 8

spezifischer Filtr'itionswiderstand, cm/g 25 χ 10'"

CSB im Filtrat, mg,/I 605

SchwebestofTgehalt im Filtrat, mg/1 49 Schlammfeuchtigkeit:

bei Entwässerung auf Vakuumfilter, % 72

bei Entwässerung auf Schlammtrockenbeeten im Laufe von 5 Tagen, % 75,5

Beispiel 2

Der Wert der Kolloidladung einer mit dem ersten Versuch gleichen Menge des mesophilisch vergorenen Schlammes war -12 mg · Äq/I. Dann hat man wie auch im ersten Versuch die Eisenchloridmcnge ermittelt, die * I Tür eine Senkung der Kolloidladung bis aufO mg · Äq/I erforderlich ist. Sie war 3,0 kg FeClj/m^J Schlamm. Diese

Eisenchloridmenge hat man dem Schlamm zugegeben und diesen vermischt. Dann hat man den Schlamm bis auf eine Temperatur von 75°C erwärmt und einen Wert der Kolloidladung von +0,05 mg · Äq/I erhalten. Danach hat man den Schlamm ein nichtionisches Flockungsmittel in einer Menge von 0,1% der Trockensubstanz des Schlammes zugegeben.

Nachdem alle Arbeitsgänge der Schlammbehandlung durchgeführt worden waren, hat der Schlamm die folgenden Kennwerte aufgewiesen:

pH 5,90

Dauer der Kapillarabsorption, s 7 bis 8

spezifischer Filtrationswiderstand, cm/g 24 χ 10'°

CSB im Filtrat, mg/1 600

Schwebestoffgehalt im Filtrat, mg/1 45 Schlammfeuchtigkeit:

:> bei Entwässerung auf Vakuumfilter, % 71

bei Entwässerung auf Schlammtrockenbeeten im Laufe von 5 Tagen, % 75

Beispiel 3

Der Wert einer mit dem ersten Versuch gleichen Menge des mesophilisch vergorenen Schlammes war -12 mg ■ Äq/I. Dann hat man auch wie im ersten Versuch die Eisenchloridmenge ermittelt, die für eine Senkung der Kolloidladung bis auf+3 mg ■ Äq/1 erforderlich ist. Sie ist 3,5 kg FeClj/m³ Schlamm. Nach der Zugabe dieser Eisenchloridmenge wurde der Schlamm bis aufeine Temperatur von 75°C erwärmt, wobei ein Wert der Kolloidladung von +2,0 mg · Aq/I erzielt wurde. Abschließend wurde ein anionisches Flockungsmittel in einer Menge von 0,1% der Trockensubstanz des Schlammes zugegeben. Dadurch wurden folgende Kennwerte erzielt:

pH 5,65

Dauer der Kapillarabsorption, s 7 bis 8

spezifischer Filtrationswiderstand, cm/g 25xI0^lu

CSB im Filtrat, mg/1 610

Schwebestoffgehalt im Filtrat, mg/1 47 Schlammfeuchtigkeit:

bei Entwässerung auf Vakuumfilter, % 71

bei Entwässerung auf Schlammtrockenbeeten im Laufe von 5 Tagen, % 75,1

Da verschiedene Schlämme verschiedene Eigenschaften haben, ist es offensichtlich, daß die auf einem Diagramm gezeigte Abhängigkeit für jeden Schlamm verschieden ist. Für jede Schlammart ist das eigene Diagramm aufzustellen. Zwecks Übersichtlichkeit sind alle Versuchsergebnisse nach dem erfindungsgemäßen 5(i Verfahren in der Tabelle 1 angegeben.

Außerdem hat man den Einfluß der Erwärmungstemperatur auf die Effektivität der Schlammbearbeitung untersucht. Diese Daten beinhaltet die Tabelle 2.

Wie aus der Tabelle 2 ersichtlich ist, liegt: der optimale Bereich der Erwärmungstemperatur bei 65 bis 85°C.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Schlammbehandlungsverfahrens liegen in einer Effektivitätssteigerung und einer Verminderung des Chemikalienverbrauches. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem aus der FR-PS 22 66 534 bekannten Verfahren sind in der Tabelle 3 ausgewiesen. Aufbereitet wurden 120 000 m^! Abwasser täglich.

Tabelle 1

Wl

Kennwerte Schlammbehandlungsverrahrcn

crlmdungsgemäßes Verfahren S~?

Beispiel I Beispiel 2 Beispie! 3 ,,, ί 2 3 4 5

Ausgangsschlamm:
Dauer der Kapillarabsorption, s 48 48 48 48

Fortsetzung

Kennwerte

Seliliinimbehiimllungsverluhren
cillndu.ngsgcmiifics Verfuhren
Beispiel 1 Beispiel 2 Bcispie
2 3 4

Ausgangsvcrluhrcn

Ausgangsschlamm; spezifischer Filtrationswiderstand, cm/g. Kolloidladung, mg · Äq/1 Eiscnehloridverbrauch, kg/m³ Kolloidladung, mg · Äq/1 Temperatur des erwärmten Schlammes, ⁰C Kolloidladung, mg · Äq/1 Flockungsmittelmenge, %

Konditionierter Schlamm: pH

Dauer der Kapillarabsorption, s spezifischer Filtrationswiderstand, cm/g CSB im Filtrat, mg/1 SchwcbestolTgehalt in Filtrat, mg/1

Schlammfeuchtigkeit: bei Entwässerung auf Vakuumfilter, mg/1 bei Entwässerung auf Schlammtrockenbeeten, mg/1 2340 χ 10"' 2340 χ ΙΟ¹" 2340 χ ΙΟ¹⁰ 2340 χ 10^Ιϋ

-12	-12	-12	—
2,5	3,0	3,5	3,0
-3	O	+3	-
75	75	75	—
-2	+0,05	+2	-
0,1	0,1	0,1	0,3
6,15	5,90	5,65	5,90
7 bis 8	7 bis S	7 bis 8	7 bis 8
25 χ 10'°	24 χ 10'°	25 χ 10'°	25 χ 10"'
605	600	610	580
49	45	47	75
72	71	71	77
75,5	75	7.5,1	85

Tab lic 2

Temperatur der Schlammerwürmung, ⁰C 55 65 75 85 95

Dauer der Kapiilarabsorption des konditionierten Schlammes, s CSIJ im Filtrat, mg/i SchwcbestolTgehalt in Filtrat, mg/1 Feuchtigkeit des entwässerten Schlammes, %

Tabelle 3

16	9	8,5	8	8
500	600	610	630	1080
350	50	48	45	40
75	72	71	70	69

Kennwerte

Bearbeitungsverfahren	Beispiel 2	Beispiel 3	Ausgangs verfahren	45
erfindungsgemäßes Verfahren	3	4
Beispiel 1	120	120	5
2	20	20	120	5(J
120	74	75	20
20	20	20	120
76	1,50	1,75	60
20	77	77	1,50
1,25				55
77

Durchsatz der Abwasserreinigungsanlage, Tausend m³/Tag Schlammenge in bezug auf Trockensubstanz, t/Tag Menge des entwässerten Durchsatzes, t/Tag Flockungsmittel verb rauch, kg/Tag Eisenchloridverbrauch, t/Tag Dampfverbrauch zur Schlammerwärmung, t/Tag Kalkverbrauch, t/Tag 3,0

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Konditionieren von Abwasserschlämmen durch Schlammbearbeitung mit einem MeIaII-salz und einem organischen Flockungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß man vor der Schlammbearbeitung mit einem Metallsalz den Wert der Kolioidladung des Schlammes in an sich bekannter Weise

mißt, dann den Schlamm mit einem Metallsalz in einer Menge bearbeitet, die einen Wert der Kolloidladung im Bereich von -3 bis +3 mg · Äq/1 erzielen läßt, den Schlamm bis auf eine Temperatur von 65 bis 85°C erwärmt, den Wert der Kolloidladung wiederholt mißt und dann den Schlamm mit einem organischen Flockungsmittel bearbeitet, wobei man bei einer Kolloid ladung des Schlammes nach dessen Erwärmung von § 10 -3,0 bis 0,1 mg - Äq/1 ein kationisches Flockungsmittel, bei einer Kolioidladung von -0,1 bis +3 mg - Äq/1

ein anionisches Flockungsmittel verwendet.