DE3131411C2

DE3131411C2 -

Info

Publication number: DE3131411C2
Application number: DE3131411A
Authority: DE
Inventors: Masanori Yamato Kanagawa Jp Hashimoto; Yasuhiko Tokio/Tokyo Jp Ishii; Yasuhiro Kokubunji Tokio/Tokyo Jp Ohi
Original assignee: KURITA WATER INDUSTRIES Ltd OSAKA JP
Current assignee: KURITA WATER INDUSTRIES Ltd OSAKA JP
Priority date: 1980-08-08
Filing date: 1981-08-07
Publication date: 1991-05-02
Also published as: GB2082163A; DE3131411A1; GB2082163B; US4382864A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausflocken von Schlamm, insbesondere zum Ausflocken von Abwasserschlämmen und deren Entwässerung.

Zum Ausflocken von Schlämmen ist es bekannt, die Schlämme, z. B. überschüssigen Aktivschlamm oder Schlämme aus einer ko agulierenden Sedimentation zunächst unter gleich zeitiger Bewegung mit einem ersten hochmolekularen Flockungsmittel kationischer oder anionischer Natur einer elektrischen Ladung entgegengesetzter Polarität zur La dung des zu behandelnden Schlamms zu versetzen, danach ein zweites hochmolekulares Flockungsmittel anionischer oder kationischer Natur einer elektrischen Ladung entge gengesetzter Polarität zur Ladung des ersten Flockungs mittels zuzusetzen und schließlich die gebildeten Flocken zu entwässern.

Bei dem bekannten Verfahren kommt es zunächst zu einer Primärflockung durch Neutralisation der elektrischen La dung des Schlamms bei Zusatz eines ersten hochmolekularen Flockungsmittels. Danach erfolgt die Bildung von Riesen flocken durch Zusatz eines zweiten hochmolekularen Flockungs mittels. Schließlich wird dann entwässert. Bei dem geschil derten Verfahren erreicht man eine bessere Entwässerung in folge Bildung voluminöser Riesenflocken, und zwar auch bei Schlämmen, die bei bloßer Zugabe eines anionischen oder kationischen hochmolekularen Flockungsmittels lediglich kleine und schwache Flocken bilden. Bei Durchführung des bekannten Verfahrens sind jedoch die zulässigen Bereiche für die zugegebenen Mengen an kationischem und anionischem hochmolekularen Flockungsmittel eng. Darüber hinaus liegt auch das zulässige Dosierungsverhältnis zwischen beiden Flockungsmitteln innerhalb eines engen Bereichs. Somit be reitet also in der Praxis die Steuerung des Verfahrens bei Änderungen der Konzentration und Eigenschaft der zu behan delnden Schlämme erhebliche Schwierigkeiten. Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist ferner, daß trotz der Bildung großer und fester Flocken ein zähhaftender Schlamm ent steht und daß darüber hinaus der Feuchtigkeitsgehalt des erhaltenen entwässerten Kuchens höher ist als eines Kuchens, der bei bloßer Zugabe eines kationischen oder anionischen Flockungsmittels erhalten wurde. Somit sinkt also die Filtrationsgeschwindigkeit.

Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ein nicht mit den geschilderten Nachteilen des bekannten Verfahrens be haftetes Verfahren zum Entwässern von Schlämmen zu ent wickeln, bei dem sowohl die tolerierbaren Bereiche für die Zugabemengen an beiden Flockungsmitteln als auch für das Dosierverhältnis zwischen den beiden verschiedenen Flockungs mitteln erweitert ist, besser entwässerungsfähige Flocken entstehen, sich eine wirksame Entwässerung durchführen läßt, der Feuchtigkeitsgehalt des entwässerten Kuchens verringert ist, mehr suspendierte Feststoffe entfernt wer den können, eine wirksame Druckfiltration unter hohem Quetsch druck erreichbar ist, das Schüttvolumen des entwässerten Kuchens verringert werden kann und daß schließlich durch Senkung der Menge an zusätzlichem Brennstoff zur Verbrennung des entwässer ten Schlamms energie- und kostensparend durchführbar ist. Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß man als erstes und/oder zweites Flockungsmittel eine natürlich vorkommende, hochmolekulare organische Verbindung oder ein Derivat davon einsetzt.

Der Gegenstand der Erfindung ergibt sich aus den Patentansprüchen.

Aus der DE-AS 12 54 592 ist ein Verfahren zur Verbesserung der Filtrierbarkeit wäßriger agglomerierter, organischer Schlämme, deren Feststoffe eine negative Gesamtladung besitzen, bekannt, bei dem zunächst ein wasserlösliches anionisches Polymeres und anschließend ein kationisches Polymeres zugemischt werden. Abge sehen davon, daß das im ersten Schritt zugegebene Polymere dieselbe Ladung wie der Schlamm aufweist, und damit erfindungsgemäß von vornherein nicht brauchbar ist, ist in der DE-AS 12 54 592 kein Hinweis darauf zu finden, daß mindestens ein Flockungsmittel eine natürlich vorkommende hochmolekulare Verbindung oder ein Derivat davon sein soll.

Ein in der DE-AS 13 00 507 vorgeschlagenes Verfahren erwähnt zwar Polyelektrolyte entgegengesetzter Polarität, bezieht diese Polarität aber nicht auf die Ladung des Schlamms, sondern auf die Ladung der Polyelektrolyten selbst, wobei die Reihenfolge der Zu gabe ohne Bedeutung ist, wobei die zweite Bedingung, nämlich die Notwendigkeit des natürlichen Ursprungs ebenfalls nicht in Be tracht gezogen wird.

Die erfindungsgemäßen Vorteile werden jedoch nur erreicht, wenn die im Oberbegriff des Anspruchs angegebenen Maßnahmen, insbe sondere die Verschiedenheit der Polarität des ersten Flockungs mittels bezüglich der Ladung des Schlamms mit der Maßnahme des kennzeichnenden Teils des Verfahrens verbunden werden, wenn also als erstes und/oder zweites Flockungsmittel natürlich vor kommende hochmolekulare organische Verbindungen oder deren Derivate eingesetzt werden.

Die im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung durchge führte erste Bewegungsstufe wird vorzugsweise mit höherer Bewegungsintensität ablaufen gelassen als bei einem üblichen Flockungsverfahren beim Aufarbeiten von Abwasser. Die zweite Bewegungsstufe kann dagegen wie üblich durchgeführt werden.

Das Entwässern als solches kann in der Praxis durch Zentri fugieren, Evakuieren oder Druckfiltration erfolgen. Vor zugsweise wird mit Hilfe eines Filtertuchs unter einem Abquetschdruck von mindestens 98,1 kPa druckfiltriert.

Die Zeichnungen gemäß Fig. 1 bis 17 stellen graphische Darstellungen der Versuchsergebnisse der Beispiele 1 bis 5 sowie 13 bis 20 dar.

Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung können sämtliche möglichen Schlämme behandelt werden.

Die zunächst abgesetzten Abwasserschlämme, überschüssiger Aktivschlamm, aufgeschlossene Schlämme oder Faulschlämme, die rela tiv große Mengen an organischen Substanzen enthalten, sind in der Regel anionischer Natur. Dagegen liegen Schlämme mit relativ großen Mengen an Metallhydroxiden, z. B. Schlämme aus einer koagulierenden Sedimentation (Alaunkoagulationsschlamm) und anorganische Schlämme, in der Regel in kationischem Zustand vor. Die Ionenpolarität solcher Schlämme läßt sich beispielsweise mit Hilfe eines Zetameßgeräts ermitteln.

Das erste hochmolekulare Flockungsmittel (im folgenden als "Flockungsmittel I" bezeichnet), das dem zu entwässernden Schlamm zunächst zugesetzt werden muß, entwickelt bzw. lie fert in wäßriger Lösung eine elektrische Ladung entgegen gesetzter Polarität zur Ladung des Schlamms. So wird bei spielsweise einem anionischen Schlamm ein Flockungsmittel kationischer Natur bzw. einem kationischen Schlamm ein Flockungsmittel anionischer Natur zugesetzt. Das zweite hochmolekulare Flockungsmittel (im folgenden als "Flockungs mittel II" bezeichnet) besitzt in wäßriger Lösung eine elektrische Ladung einer Polarität entgegengesetzt zur Po larität der Ladung des Flockungsmittels I. Somit wird also bei Verwendung eines kationischen Flockungsmittels I ein anionisches Flockungsmittel II bzw. umgekehrt verwendet.

Bei Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht erfindungsgemäß mindestens eines der Flockungsmittel I und II aus einer natürlich vorkommenden hochmolekularen organi schen Verbindung oder einem Derivat hiervon.

Beispiele für solche natürlich vorkommenden hochmolekularen organischen Verbindungen und deren Derivate sind solche anionischer Natur, wie Carboxymethylcellulose, Natrium alginate und Carboxymethylstärke, und solche kationischer Natur, z. B. kationisierte Stärke, kationisierte Cellulose, kationisierter Guargummi und Chitosan.

Diese natürlich vorkommenden hochmolekularen organischen Verbindungen und deren Derivate können im Rahmen des Ver fahrens gemäß der Erfindung entweder als Flockungsmittel I und/oder als Flockungsmittel II verwendet werden. Wenn eine solche natürlich vorkommende hochmolekulare Ver bindung oder ein Derivat derselben als eines der Flockungs mittel I oder II verwendet wird, kann als anderes Flockungs mittel ein synthetisches hochmolekulares Flockungsmittel zum Einsatz gelangen. Es ist auch möglich, eine natürlich vor kommende hochmolekulare Verbindung in Mischung mit einer synthetischen hochmolekularen Verbindung einzusetzen.

Erfindungsgemäß verwendbare synthetische hochmolekulare Flockungsmittel sind üblicherweise auf dem einschlägigen Gebiet verwendete Flockungsmittel, z. B. Polyacrylsäure und deren Salze, Teilhydrolyseprodukte von Polyacrylamiden (synthetische Flockungsmittel anionischer Natur) oder Polyethylenimin, Homopolymerisate von Aminoalkyl(meth)- acrylaten und Mischpolymerisate hiervon mit anderen Mono meren, durch Mannich-Reaktion modifizierte Polyacrylamide, Abbauprodukte des Hofmann-Abbaus von Polyacrylamiden, Polyamidpolyamine, Polyvinylimidazolin, Polyethylenimin oder Salze von Polydialkyldiallylammonium (synthetische Flockungsmittel kationischer Natur). Diese können entweder allein oder in Mischung aus zwei oder mehreren zum Einsatz gelangen.

Von den genannten natürlich vorkommenden hochmolekularen organischen Flockungsmitteln eignen sich besonders gut Carboxymethylcellulose und Chitosan, insbesondere Chitosan.

Besonders gute Ergebnisse bei Verwendung von Chitosan als natürlich vorkommendem hochmolekularen Flockungsmittel er zielt man, wenn man als anderes hochmolekulares Flockungs mittel (Flockungsmittel anionischer Natur) Polyacrylsäure oder ein Salz derselben verwendet.

Chitosan erhält man aus der Kutikula von Schalentieren, wie Krabben oder Hummern durch Deacetylierungsreaktion. Chitosan als solches ist zwar wasserunlöslich, es kann je doch durch Umwandeln in ein Salz einer organischen oder anorganischen Säure mit Ausnahme der Schwefelsäure wasser löslich gemacht werden. Das Chitosan wird folglich im Rah men des Verfahrens gemäß der Erfindung in Form eines was serlöslichen Salzes einer organischen oder anorganischen Säure zum Einsatz gebracht. Beispiele für wasserlösliche anorganische und organische Säuresalze des Chitosans sind Formiate, Acetate, Hydrochloride oder Nitrate. In der Praxis läßt sich ein wasserlösliches Chitosansalz mit dem Schlamm mischen. Vorzugsweise erfolgt der Zusatz des was serlöslichen Chitosansalzes jedoch aus Gründen einer ein fachen Handhabung und einer raschen und homogenen Vertei lung in der gesamten Schlammenge in Form einer wäßrigen Lösung.

Beispiele für Polyacrylate sind die Polyacrylsäure selbst, Natriumpolyacrylat oder Kaliumpolyacrylat. Vorzugsweise werden die Polyacrylate - ähnlich wie Chitosan - in Form wäßriger Lösungen zum Einsatz gebracht. Als Polyacrylsäure und deren Salze können üblicherweise als Flockungsmittel verwendete Sorten einer Intrinsikviskosität von etwa 1 bis 15 [dl/g], ermittelt bei einer Temperatur von 30°C unter Verwen dung einer 2n wäßrigen Natriumhydroxidlösung als Lösungs mittel, Verwendung finden.

Die Dosierung an hochmolekularen Flockungsmitteln kann je nach den Eigenschaften des zu behandelnden Schlamms, z. B. dem pH-Wert, dem Gehalt an suspendierten Feststoffen, dem Gehalt an flüchtigen suspendierten Feststoffen oder der elektrischen Leitfähigkeit, sehr verschieden sein. Allgemein gesagt, werden, bezogen auf die Menge an suspendierten Feststoffen, etwa 0,2 bis 3 Gew.-% an or ganischem hochmolekularen Flockungsmittel anionischer Natur und etwa 0,5 bis 6 Gew.-% an organischem hochmolekularen Flockungsmittel kationischer Natur zum Einsatz gebracht.

Zu einer wirksamen Flockung wird dem zu entwässernden Schlamm zunächst das Flockungsmittel I zugesetzt, worauf das Ganze bewegt wird. Hierbei wir die Ionenladung des Schlamms neutralisiert. Danach wird der Schlamm nach Zusatz des Flockungsmittels II in einer zweiten Bewegungsstufe weiterbehandelt, wobei eine Flockung des Schlamms erfolgt. Es ist zwar möglich, die erste Bewegungsstufe mit üblicher Bewegungsintensität, d. h. mit einer Mischintensität, die die Bildung großdimensionierter Flocken ermöglicht, durch zuführen, eine bessere Entwässerung unter gleichzeitiger Senkung des Feuchtigkeitsgehalts des entwässerten Kuchens erreicht man jedoch, wenn man die erste Bewegungsstufe mit einer Intensität durchführt, die hoch genug ist, kleine Flocken zu bilden. Dies gilt insbesondere bei Verwendung von Flockungsmitteln I größeren Molekulargewichts. Die zweite Bewegungsstufe kann dann mit üblicher Bewegungs intensität durchgeführt werden.

Die Bewegungsintensität in der ersten Bewegungsstufe wird vorzugsweise derart gewählt, daß entweder überhaupt keine Flockung oder höchstens eine Flockung unter Bildung von Flocken eines Flockendurchmessers von nicht mehr als 2 mm erfolgt. Auf diese Weise läßt sich die elektrische Ladung des Schlamms neutralisieren.

Da die übliche zweistufige Flockung ausschließlich dazu dient, die Bildung von Flocken eines möglichst großen Durchmessers zu gewährleisten, sollen bei Durchführung des bekannten Verfahrens in der ersten Bewegungsstufe durch den Zusatz des ersten Flockungsmittels bereits recht große Flocken entstehen, die dann in der zweiten Bewe gungsstufe durch Zusatz des zweiten Flockungsmittels noch größer werden. Die hierbei entstandenen Flocken besitzen zwar infolge ihrer Größe eine gute Absetzfähigkeit, sie können jedoch nicht in geeigneter Weise, beispielsweise durch Abquetschen, entwässert werden. Somit bleiben derartige Flocken im Innern hinsichtlich ihrer elektri schen Ladung unverändert, d. h. sie werden nicht neutrali siert und behalten auf diese Weise eine große Restmenge an Feuchtigkeit. Diese Innenfeuchtigkeit der Flocken läßt sich beispielsweise durch Abquetschen nur schwierig ent fernen. Aus den genannten Gründen ist in der Tat hinsicht lich der Entwässerungsfähigkeit zwischen zweistufig ge flockten Schlämmen und einstufig geflockten Schlämmen kein merklicher Unterschied feststellbar.

Im Gegensatz dazu wird bei Durchführung des Verfahrens ge mäß der Erfindung die elektrische Ladung des Schlamms (auch im Flockeninneren) vollständig neutralisiert, indem das Ganze in der ersten Bewegungsstufe nach Zusatz des Flockungs mittels I kräftig bewegt wird. Auf diese Weise läßt sich der Entwässerungsgrad durch die zweite Flockung bei Zusatz des Flockungsmittels II beträchtlich steigern. Zur Gewähr leistung einer vollständigen Neutralisation der elektri schen Ladung des Schlamms sollte vorzugsweise in der ersten Bewegungsstufe nach Zugabe des Flockungsmittels I überhaupt keine Flockung oder höchstens eine Flockung unter Bildung von Flocken einer Größe von nicht mehr als 2 mm erfolgen. Dies ist der Grund dafür, daß die erste Bewegungsstufe mit größerer als (zur Flockenbildung) üblicher Bewegungsinten sität durchgeführt wird.

Nach der Neutralisation der elektrischen Ladung wird das Flockungsmittel II zugesetzt und das Ganze erneut bewegt, um eine Flockung herbeizuführen. In dieser zweiten Bewe gungsstufe kann mit zur Flockenbildung üblicher Bewegungs intensität gearbeitet werden. Indem man das Ganze derart bewegt, werden die durch Reaktion mit dem Flockungsmittel I hinsichtlich ihrer Ladung neutralisierten Schlammteilchen nahe genug zueinandergebracht, um eine Flockung herbeizu führen. Hierbei bilden sich feste Riesenflocken, die eine erheblich bessere Entwässerungsfähigkeit besitzen.

Die Art und Weise der Bewegung in der ersten und zweiten Bewegungsstufe ist nicht kritisch. So kann man den Schlamm beispielsweise mit Hilfe eines in einem Mischge fäß vorgesehenen Rührers, durch Hindurchströmenlassen durch ein Leitungssystem oder mit Hilfe einer Umwälzpumpe, z. B. einer Zentrifugalpumpe, bewegen. Bei kräftiger Bewe gung sollte die Umfangsgeschwindigkeit des Rührflügels 1 bis 5 m/s, bei üblicher Bewegung 0,1 bis 0,5 m/s, be tragen, wenn die Bewegung in einem mit einem Propeller- oder Flügelrührer ausgestatteten Mischgefäß erfolgt.

Bei Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird das Flockungsmittel I auf der Saugseite der den Schlamm zur Entwässerungsvorrichtung transportierenden Pumpe zuge setzt. Auf diese Weise wird die intensive Bewegungsleistung der Pumpe ausgenutzt, um in der gesamten Schlammenge auf reaktivem Weg eine Neutralisation der elektrischen Ladung des Schlamms sicherzustellen. Auf diese Weise kann man nun durch Zusatz des Flockungsmittels II die Bildung von Flocken besserer Entwässerungsfähigkeit gewährleisten.

Im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung können grundsätzlich sämtliche Pumpenarten eingesetzt werden, z. B. "Schneckenpumpen", insbesondere Pumpen ohne Flügelelemente.

Weil erfindungsgemäß als Flockungsmittel I und/oder II eine na türlich vorkommende hochmolekulare organische Verbindung oder ein Derivat derselben verwendet wird, sind die angefallenen Schlammflocken kaum zäh und klebrig und fühlen sich trocken an. Ferner haften sie kaum an dem Filtertuch, so daß sie sich durch Filtration hervorragend entwässern lassen.

Im Gegensatz dazu sind bei Verwendung synthetischer hochmolekularer Flockungsmittel als Flockungsmittel I und II erhaltenen Schlammflocken sehr zäh und haften auch stärker an dem Filtertuch, so daß ihre Entwässerungsfähig keit vergleichsweise schlechter ist.

Wenn in dem zu entwässernden Schlamm Sulfationen enthalten sind, sind die bei Verwendung von Chitosan oder Polyethylen imin als Flockungsmittel I gebildeten Flocken von kleinerer Größe, wobei die Flockungswirkung schlechter ist. In diesem Falle läßt sich die Flockungswirkung ver bessern, wenn man dem Schlamm eine Erdalkaliverbindung, z. B. Calcium-, Magnesium- oder Bariumchlorid, -nitrat oder -hydroxid (mit Ausnahme von -sulfat) zusetzt. Bezogen auf die vorhandenen Sulfationen sollte die Menge an zugesetzter Erdalkalimetallverbindung mindestens 0,2, vorzugsweise etwa 1 Äquivalent, betragen. Die Flockung erreicht man, indem man entweder die Erdalkalimetallverbindung der sulfathaltigen Suspension zusetzt und diese dann rührt, bevor der Flockungs mittelzusatz erfolgt, oder indem man die Erdalkalimetall verbindung gleichzeitig mit dem Flockungsmittel zusetzt und das Ganze dann zur Herbeiführung einer Flockung rührt. Hier bei können die Erdalkalimetallverbindung und das Flockungs mittel entweder getrennt oder gleichzeitig in Form eines Gemischs zugesetzt werden. Schließlich können auch noch mehrere Erdalkalimetallverbindungen der genannten Art in Kombination zum Einsatz gelangen.

Die gebildeten Flocken werden entweder als solche oder nach Entfernung des abtrennbaren Wassers einer Entwässerungsvor richtung zugeführt, um darin in üblicher bekannter Weise entwässert zu werden. In der Praxis geschieht dies durch Zentrifugieren, Evakuieren und Abquetschen. Zur Entwässe rung können übliche bekannte Entwässerungsvorrichtungen, z. B. Zentrifugen oder Vakuumentwässerungsvorrichtungen (wie Vakuumfilter), Entwässerungsvorrichtungen mit bandförmiger Presse, Schneckenpressen und Filterpressen, verwendet werden. Wenn als Entwässerungsvorrichtung eine Bandpresse mit Filter tuch verwendet wird, erreicht man erfindungsgemäß im Ge gensatz zu dem bekannten Verfahren, bei dem niemals ein Quetschdruck von mehr als 49 kPa erreicht wird, einen Quetschdruck von über 98,1 kPa. Der schlechte Quetsch druck des bekannten Verfahrens ist auf die schlechte Ab lösbarkeit des Filterkuchens vom Filtertuch und auf das mögliche Hinauswachsen des Filterkuchens über die Filter tuchenden zurückzuführen. Erfindungsgemäß erhält man in folge des erreichbaren höheren Abquetschdrucks einen ent wässerten Kuchen niedrigeren Feuchtigkeitsgehalts.

Die Schlammflocken können als solche oder nach Entfernung der abgetrennten Wasserschicht einer Quetschentwässerungs vorrichtung mit Filtertuch zugeführt werden, um darin unter einem Quetschdruck von 98,1 kPa oder mehr entwässert zu werden. Die Quetschentwässerungsvorrichtung kann von übli cher Bauweise sein. Vorzugsweise verwendet man eine Quetsch entwässerungsvorrichtung in Form einer Bandpresse, wobei sich zwei Lagen Filtertuch, jeweils in Form eines endlosen Bandes, parallel zueinander bewegen, der zu entwässernde Schlamm sich zwischen den Filtertuchlagen befindet und die Filtertücher von außen her durch Walzen aneinandergepreßt werden. Der Quetschdruck in einer Quetschentwässerungsvor richtung vom Typ einer Bandpresse mit zwei sich bewegenden und von Walzen gehaltenen Filtertüchern läßt sich aus folgender Gleichung errechnen (Dimension kg/cm kein Zahlenfaktor):

Quetschdruck (in kPa) = [F/(r + d)] × [L₁/L₂] × 98,17

worin bedeuten:
F die Zugkraft (in kg/cm) des Filtertuchs,
r den Radius der Walze in cm,
d die Dicke des Kuchens in cm,
L₁ die Breite des Filtertuchs in cm und
L₂ die Breite des Kuchens in cm.

Der im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung letztlich angefallene entwässerte Kuchen wird beispielsweise durch Verbrennen oder Kompostieren beseitigt. Infolge seines niedrigen Feuchtigkeitsgehalts bietet er den Vorteil, daß die zur Beseitigung durch Verbrennung erforderliche Brennstoff menge verringert werden kann, bzw. daß eine äußere Anrei cherung des Kohlenstofflieferanten zur Steuerung des Feuch tigkeitsgehalts bei der Kompostierung eingespart werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Entwässern von Schlämmen bietet eine Reihe von Vorteilen, nämlich:

a) der Feuchtigkeitsgehalt des entwässerten Kuchens ist gering;
b) die Geschwindigkeit der Schlammbeseitigung steigt;
c) es können mehr suspendierte Feststoffe entfernt werden;
d) der entwässerte Kuchen läßt sich bei einer Entwässe rungsvorrichtung vom Typ einer Bandpresse oder einer Filterpresse leichter vom Filtertuch abnehmen, so daß die Menge an beseitigten suspendierten Feststoffen unter gleichzeitiger weiterer Senkung des Feuchtig keitsgehalts (des Filterkuchens) steigt, da ein höherer Quetschdruck erreicht wird;
e) man kann die Dosierbereiche und das Dosierverhältnis für die Flockungsmittel I und II ausweiten, so daß in der Praxis eine leichtere Dosierung möglich wird, und
f) man erreicht eine zuverlässige Flockung bei gleich bleibender Bildung von leicht entwässerungsfähigen Flocken durch einfache Steuerung der Flockungsmittel dosierung für verschiedene Schlammarten.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veran schaulichen.

Beispiel 1

200 ml eines Schlammgemischs aus (frei) abgesetztem Abwas serschlamm und überschüssigem Aktivschlamm eines Gehalts an suspendierten Feststoffen von 2,28% (in dem der Anteil an flüchtigen suspendierten Feststoffen entsprechend dem Ge halt der suspendierten Feststoffe an organischen Substan zen und ermittelt durch Bestimmung des Verbrennungsverlusts der getrockneten suspendierten Feststoffe bei 600°C 69% entspricht), einem pH-Wert von 5,6 und einer elektrischen Leitfähigkeit von 2180 µS/cm werden mit wechselnden Mengen Flockungsmittel I (vgl. die später folgende Tabelle I) ver setzt und unter den in Tabelle I angegebenen Bedingungen in einer ersten Bewegungsstufe behandelt. Danach wird dem Schlamm ein Flockungsmittel II (vgl. Tabelle I) zugesetzt, worauf das Ganze in einer zweiten Bewegungsstufe entspre chend Tabelle I weiterbehandelt wird. Die hierbei erhalte nen Schlammflocken werden in einen mit einem Nylonfilter tuch einer Maschenweite von 0,147 mm bedeckten Büchner- Trichter gegossen, worauf das Volumen des in 20 s aufge fangenen Filtrats gemessen wird (Nutsche-Test). Anderer seits werden 15 g des derart filtrierten Schlamms (Fil terkuchens) zwischen ein zur Bandpressefiltration ver wendetes Filtertuch und eine Schwammschicht gelegt, um ihn unter einen Preßdruck von 49 kPa 2 min lang auszu quetschen (Preßtest). Nach Durchführung des Preßtests wird der Kuchen auf seinen Feuchtigkeitsgehalt hin un tersucht.

Die im vorliegenden Beispiel und in den weiteren Beispie len verwendeten Flockungsmittel sind in Tabelle II zu sammengestellt.

Die intensive Bewegung erfolgt mit Hilfe eines zwei Schlagwerkzeuge aufweisenden Handmischers derart, daß der Mischer 30 s mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 500 Upm laufengelassen wird. Die übliche Bewegung er folgt mit Hilfe eines Handmischers mit lediglich einem Schlagwerkzeug, der 20 s mit einer Umdrehungsgeschwindig keit von 250 Upm laufengelassen wird. Zu Vergleichszwecken wird ein ähnlicher Versuch unter Zugabe lediglich eines Flockungsmittels durchgeführt.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 1 graphisch darge stellt. Die neben jedem graphisch aufgetragenen "Punkt" angegebenen Zahlenwerte bedeuten die Flockengröße in mm. Das bei dem Test Nr. Ib in 20 s aufgefangene Filtratvolumen macht weniger als 10 ml aus. Das Filtratvolumen beim Test IIb entspricht weniger als 20 ml.

Tabelle I

Tabelle II

Verwendete Flockungsmittel

Aus den Ergebnissen geht hervor, daß bei Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung bessere Ergebnisse sowohl bezüglich des Feuchtigkeitsgehalts des Kuchens als auch bei der Filtratausbeute erreicht werden als bei bloßer Zu gabe lediglich des Flockungsmittels I. Bei bloßer Zugabe eines Flockungsmittels unter intensiver Bewegung sinkt zwar der Feuchtigkeitsgehalt des Kuchens, die Flockengröße ist jedoch gering, so daß die Ausbeute an Filtrat niedrig bleibt. Es ist festzustellen, daß bessere Ergebnisse er halten werden, wenn man in der ersten Bewegungsstufe in tensiv bewegt.

Beispiel 2

Unter Verwendung der Schlammischung des Beispiels 1 werden mit den in Tabelle III genannten Flockungsmitteln unter den in Beispiel 1 eingehaltenen Bedingungen Nutsche- und Preß tests durchgeführt.

Tabelle III

Die erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 2 graphisch darge stellt. Sie zeigen, daß bei Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung der Feuchtigkeitsgehalt des entwäs serten Kuchens etwa 4% niedriger ist als bei Verwendung eines synthetischen hochmolekularen Flockungsmittels als Flockungsmittel II. Die Filtrierbarkeit der erfindungsge mäß angefallenen Schlammflocken ist ebenfalls besser, da die Schlammflocken weniger klebrig sind. Schließlich zei gen die Ergebnisse, daß im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung bei stabiler Filtrierbarkeit ein weiterer Dosier bereich für das Flockungsmittel II möglich ist.

Beispiel 3

Unter Verwendung des Schlammgemischs von Beispiel 1 und der in Tabelle IV aufgeführten Flockungsmittel werden unter wechselnden Rührbedingungen (vgl. Tabelle IV) und sonst entsprechenden Bedingungen wie in Beispiel 1 bei verschiedenen Quetschdrucken Preßtests durchgeführt. Die Beziehung zwischen dem Preßdruck und dem Feuchtigkeits gehalt (Gewichtsverhältnis der Menge an beim Abziehen des Filtertuchs spontan vom Filtertuch abgefallenen feuchten Kuchens zur Gesamtmenge an feuchtem Kuchen ist gleich Ablösungsindex) fällt nicht - wie sich aus Fig. 3 ergibt - unter 95%. Bei "entwässerten" Kuchen im Bereich unter den rechten Enden der Kurven IVa und IVb in Fig. 3 konnten nicht durch Abquetschen entwässert werden, da sie eine unzureichende Festigkeit besitzen und ihr Ablöseindex schlecht ist.

Tabelle IV

Die Ergebnisse zeigen, daß die bei Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung angefallenen Schlammflocken bei hohen Preßdrucken weit oberhalb der für geflockte Schlämme gemäß IVa möglichen Preßdrucken ausgequetscht werden können, so daß der entwässerte Kuchen einen niedrigen Feuchtigkeitsgehalt erhält.

Beispiel 4

Überflüssiger Schlamm aus einer Aktivschlammbehandlung eines Abwassers aus einer Papiermühle mit 2,98% suspendierten Fest stoffen (Gehalt an flüchtigen suspendierten Feststoffen: 92,7%), eines pH-Werts von 6,0 und einer elektrischen Leit fähigkeit von 2230 µS/cm wird entsprechend den Angaben in Tabelle V einer Flockung unterworfen. Danach werden mit den erhaltenen Schlammflocken Nutsche- und Preßtests entsprechend Beispiel 1 durchgeführt.

Tabelle V

Die Ergebnisse sind in Fig. 4 graphisch dargestellt. Wie die graphische Darstellung zeigt, gestattet das Verfahren gemäß der Erfindung eine stabile Behandlung bei größeren Dosiermöglichkeiten für das Flockungsmittel I, wobei gleichzeitig eine bessere Filtrierbarkeit und ein niedriger Feuchtigkeitsgehalt des entwässerten Kuchens erreicht werden als bei Durchführung eines entsprechenden Verfah rens unter den Bedingungen Va und Vb.

Beispiel 5

Ein durch Koagulation erhaltenes Schlammsediment mit 3,49% suspendierten Feststoffen (Gehalt an flüchtigen suspendierten Feststoffen: 75,1%), eines pH-Werts von 6,2 und einer elektrischen Leitfähigkeit von 2580 µS/cm aus der Behandlung von Abwasser aus einer Papiermühle wird entsprechend den Angaben in Tabelle VI einer Flockung unterworfen. Mit den erhaltenen Schlammflocken werden ent sprechend Beispiel 1 ein Nutsche- und Preßtest durchge führt.

Tabelle VI

Die erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 5 graphisch darge stellt. Die Ergebnisse zeigen, daß man bei Verwendung einer synthetischen hochmolekularen Verbindung anionischer Natur als Flockungsmittel I und einer natürlich vorkommenden hochmolekularen organischen Verbindung kationischer Natur als Flockungsmittel II vergleichbare Ergebnisse erreicht.

Beispiel 6

Überschüssiger Aktivschlamm aus einer Aktivschlammbehandlung von Abtrittsdünger eines Gehalts an suspendierten Feststoffen von 1,7% (Gehalt an flüchtigen suspendierten Feststoffen: 70%), eines pH-Werts von 6,9 und einer elektrischen Leitfähigkeit von 2550 µS/cm wird entsprechend den Angaben in Tabelle VII einer Flockungsbehandlung unterworfen. Mit den erhaltenen Schlammflocken werden Nutsche- und Preßtests durchgeführt. Die Ergebnisse des Nutsche-Tests sind eben falls in Tabelle VII angegeben. Die Ergebnisse des Preßtests finden sich in Tabelle VIII.

Tabelle VII

Tabelle VIII

Die Ergebnisse zeigen, daß bei Verwendung einer natürlich vorkom menden hochmolekularen organischen Verbindung als Flockungsmittel I im Vergleich zur Verwendung eines synthetischen hochmolekularen Flockungsmittels I eine bessere Entwässerung erreicht wird.

Beispiel 7

200 ml eines Schlammgemischs aus (frei) abgesetztem Abwas serschlamm und überschüssigem Aktivschlamm eines Gehalts an suspendierten Feststoffen von 2,81% (Gehalt an flüchtigen suspendierten Feststoffen: 72,0%), eines pH-Werts von 6,0 und einer elektrischen Leitfähigkeit von 1940 µS/cm werden nach Zusatz wechselnder Mengen Chitosanacetat einer intensiven Bewegung unterworfen. Danach wird das Ganze in einer zweiten Bewegungsstufe nach Zusatz eines Natrium-Polyacrylats als Flockungsmittel II einer üblichen Bewe gung unterworfen. Mit den erhaltenen Schlammflocken werden Nutsche- und Preßtests durchgeführt. Die Ergebnisse sind ebenso wie die Mengen an dem jeweiligen Flockungsmittel in Tabelle IX aufgeführt. Die Tabelle IX enthält ferner Angaben über die Ergebnisse bei Tests, bei denen anstelle von Chitosan ein Homopolymerisat eines Methylchlorid quaternisierten Dimethylaminoethylmethacrylat-Monomeren bzw. anstelle des Natriumpolyacrylats ein Teilhydrolyse produkt von Polyacrylamid verwendet wird, aufgeführt.

Tabelle IX

Beispiel 8

Beispiel 7 wird wiederholt, wobei die Dosierung an anioni schem bzw. kationischem hochmolekularen Flockungsmittel auf 75 mg/l bzw. 200 mg/l geändert wird. Danach werden unter verschiedenen Quetschdrucken Preßtests durchge führt.

Die Beziehung zwischen dem Quetschdruck und dem Feuchtig keitsgehalt des entwässerten Kuchens und dem Feuchtigkeits gehalt des entwässerten Kuchens in Fällen, in denen das Gewichtsverhältnis der Menge an beim Abziehen des Filter tuchs spontan vom Filtertuch abgefallenen feuchten Ku chens zur Gesamtmenge an feuchtem Kuchen (Ablösungsindex) nicht unter 95% fällt, ergibt sich aus Tabelle X. In Tabelle X entspricht "Bedingung A" einem Fall, in dem die Behandlung unter Verwendung einer Kombination aus Chitosan und NaPA entsprechend Beispiel 7 erfolgt. "Bedingung B" entspricht einem Fall, in welchem die Behandlung mit einer Kombination aus Chitosan mit PAAm entsprechend Beispiel 7 erfolgt. "Bedingung C" entspricht einem Fall, in dem die Behandlung durch bloße Zugabe von DAM in einer Menge von 300 mg/l unter Bewegung (wie bei einer üblichen Flockung) erfolgt. Bei den "Bedingungen B" und "C" in Tabelle X fehlen die Werte für höhere Quetschdrucke, da eine Ab quetschentwässerung infolge fehlender Festigkeit des ent wässerten Kuchens und schlechten Ablösungsindex unmöglich ist.

Tabelle X

Beispiel 9

Zu einer Flüssigkeit im Belüftungstank einer Aktivschlamm behandlungsanlage zur Behandlung von Abwasser aus einem chemischen Betrieb eines Gehalts an suspendierten Fest stoffen von 4600 mg/l (Gehalt an flüchtigen suspendierten Feststoffen: 67%, eines pH-Werts von 6,2 und einer elektrischen Leitfähigkeit von 5650 µS/cm wird Chitosan acetat (vgl. Beispiel 7) unter intensiver Bewegung und danach Natriumpolyacrylat unter üblicher Bewegung zuge setzt, um eine Flockung herbeizuführen. Zu Vergleichs zwecken erfolgt eine Flockungsbehandlung unter Verwen dung der Flockungsmittelkombination DAM und NaPA. Schließlich wird auch noch ein Blindversuch durchgeführt. Fünf min bzw. 30 min nach Beendigung der zweiten Bewegungs stufe wird das Volumen der sedimentierten Schlammschicht ermittelt. Die Ergebnisse sind unter Bezugnahme auf die je weilige Flockungsbehandlung in Tabelle XI zusammengefaßt:

Tabelle XI

Beispiel 10

Ein durch Koagulation erhaltenes Schlammsediment eines Ge halts an suspendierten Feststoffen von 3,59% (Gehalt an flüchtigen suspendierten Feststoffen: 75,0%), eines pH- Werts von 6,4 und einer elektrischen Leitfähigkeit von 2680 µS/cm, das bei der Behandlung von Abwasser aus einer Papiermühle angefallen ist, wird mehreren verschiedenen Flockungsbehandlungen unterworfen. Die erfindungsgemäße Be handlung erfolgt unter Verwendung einer Flockungsmittel kombination aus Natriumpolyacrylat/Chitosan bzw. teilhydrolysiertem Poly acrylamid/Chitosan. Zu Vergleichszwecken wird mit einer Flockungsmittelkombination Natriumpolyacrylat/DAM bzw. mit Natriumpolyacrylat als einzigem Flockungsmittel ge arbeitet. Bezüglich der Flockungsmittel vgl. Beispiel 7.

Die Bewegung in der ersten Bewegungsstufe erfolgt mit hoher Intensität, in der zweiten Bewegungsstufe mit üblicher In tensität. Bei der alleinigen Zugabe von NaPA erfolgt die Bewegung wie üblich unter milden Bedingungen. Die Ergebnisse der entsprechend Beispiel 7 durchgeführten Nutsche- und Preß-Tests sind in Tabelle XII zusammengefaßt.

Tabelle XII

Beispiel 11

200 ml eines mit Abwasser gemischten Rohschlamms (pH-Wert: 5,8; Gehalt an suspendierten Feststoffen: 2,70%; SO₄^--- Gehalt: 23 mg/l; elektrische Leitfähigkeit: 1980 µS/cm) werden zunächst mit einem anorganischen Sulfat, dann - nach dem Verrühren - mit einer Erdalkalimetallverbindung und nach erneutem Verrühren mit dem in Beispiel 7 verwendeten Chitosanacetat als Flockungsmittel I versetzt. Danach wird das Gemisch mit hoher Intensität mittels eines Handmischers mit zwei Schlagwerkzeugen bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 500 Upm (entsprechend einer Umfangsgeschwindigkeit von 1 m/s) 30 s lang bewegt. Danach wird das Gemisch mit dem in Beispiel 7 verwendeten Natriumpolyacrylat als Flockungsmittel II versetzt, worauf die zweite Bewegungsstufe mit üblicher Intensität mittels eines Handmischers mit lediglich einem Schlagwerkzeug, der mit 250 Upm (entsprechend einer Umfangsgeschwindigkeit von 0,5 m/s) umläuft, 15 s lang gerührt, um eine Flockung herbeizuführen. Die hierbei erhaltenen Schlammflocken werden auf ihre Flockengröße und Filtrierbarkeit hin untersucht, indem sie in einen mit einem Nylonfiltertuch einer Maschenweite von 0,147 mm bedeckten Büchner-Trichter gegossen und die Filtratmenge während eines bestimmten Zeitintervalls ermittelt werden. Die Ergebnisse sind nebst den bei den verschiedenen Tests eingehaltenen Bedingungen in Tabelle XIII zusammengestellt. Zu Vergleichszwecken werden die Ergebnisse eines Versuchs ohne Mitverwendung einer Erdalkalimetallverbindung bzw. eines weiteren Versuchs ohne Zusatz von sowohl der Erdalkalimetallverbindung als auch des anorganischen Sulfats angegeben.

Tabelle XIII

Beispiel 12

200 mg eines Schlammgemischs eines pH-Werts von 7,4, eines Gehalts an suspendierten Feststoffen von 1,38% (Gehalt an flüchtigen suspendierten Feststoffen: 67,6%), einer elektrischen Leitfähigkeit von 2830 µS/cm und eines Sulfatgehalts (SO₄^--) von 181 mg/l, bestehend aus ersten, zweiten und dritten Schlammsedimenten aus der Koagulation mit Aluminiumsulfat bei der oxidativen Behandlung von Abtrittsdünger werden zunächst mit Calciumchlorid (CaCl₂ · 2H₂O) versetzt, dann gerührt, anschließend mit dem in Beispiel 7 verwendeten Chitosanacetat versetzt und schließlich entsprechend Beispiel 11 mit hohen Intensität bewegt. Durch Zugabe von in Beispiel 7 verwendetem NaPA und Bewegen mit üblicher Intensität wird nun eine Schlammflockung herbeigeführt. Die gebildeten Schlammflocken werden im Rahmen von Nutsche- und Preß-Tests unter den in Tabelle XIV angegebenen Bedingungen untersucht, wobei die in der genannten Tabelle angegebenen Ergebnisse erhalten werden.

Tabelle XIV

Beispiel 13

200 ml eines Schlammgemischs eines pH-Werts von 5,8, eines Gehalts an suspendierten Feststoffen von 2,24% (Gehalt an flüchtigen suspendierten Feststoffen: 76,3%) aus (frei) abgesetztem Schlamm und überschüssigem Aktivschlamm aus der Behandlung von Abwasser werden entsprechend Tabelle XV mit verschiedenen Kombinationen an Flockungsmittel I und Flockungsmittel II behandelt. Die Behandlung erfolgt derart, daß die Schlammprobe nach Zugabe des Flockungsmittels I in der in Tabelle XV angegebenen Menge in einer ersten Bewegungsstufe mittels eines Handmischers mit zwei bzw. einem Rührwerkzeug(en) mit wechselnder Bewegungsintensität innerhalb eines Rührgeschwindigkeitsbereichs von 200 bis 500 Upm (entsprechend einer Umfangsgeschwindigkeit von 0,4 bis 1 m/s) während 20 bis 60 s gerührt wird. Die durchschnittliche Teilchengröße der hierbei gebildeten Flocken wird anhand einer Mikrophotographie ermittelt.

Danach wird das Flockungsmittel II in einer in Tabelle XV angegebenen Menge zugesetzt und die zweite Bewegungsstufe mit üblicher Intensität mit Hilfe eines Handmischers mit einem Rührwerkzeug bei 250 Upm (entsprechend einer Umfangsgeschwindigkeit von 0,5 m/s) 20 s lang durchgeführt.

Die gebildeten Schlammflocken werden in einen mit einem Nylonfiltertuch einer Maschenweite von 0,147 mm bedeckten Büchner-Trichter gegossen, um im Rahmen eines Nutsche-Tests das in 20 s gesammelte Filtratvolumen zu ermitteln.

Andererseits werden 15 g Schlammfilterkuchen zwischen ein aus Polyester bestehendes Filtertuch in Fischgrätenmuster zur Verwendung in einer Entwässerungsvorrichtung vom Typ einer Bandpresse und eine Schwammlage gelegt und 2 min lang unter einem Quetschdruck von 98,1 kPa ausgequetscht. Danach werden der Ablöseindex (ausgedrückt als Gewichtsverhältnis der Menge an beim Abziehen des Filtertuchs von diesem spontan abgefallenen Menge des nassen Kuchens zur Gesamtmenge an nassem Kuchen) und der Feuchtigkeitsgehalt des entwässerten Schlammkuchens bestimmt. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in den Fig. 6 bis 7 graphisch dargestellt. Aus diesen graphischen Darstellungen geht die Beziehung zwischen dem durchschnittlichen Durchmesser der Flocken nach Durchführung der ersten Bewegungsstufe, der Ausbeute an Filtrat, dem Ablösungsindex und dem Feuchtigkeitsgehalt hervor. In den graphischen Darstellungen bedeuten die den jeweiligen Kurven zugeordneten Pfeile die entsprechende Ordinate bzw. Abszisse und die Symbole der verschiedenen "Punkte" die Angaben in Tabelle XV. Auf diese Weise kann die Dosierung jeden Flockungsmittels optimal gewählt werden.

Tabelle XV

Erläuterung der Kurven der Fig. 6 bis 8

Tabelle XVI

Einzelheiten bezüglich der verwendeten Flockungsmittel

Die Ergebnisse zeigen, daß der Entwässerungsgrad bei sämtlichen Kombinationen von Flockungsmittel sehr gut wird, wenn in der ersten Bewegungsstufe mit einer genügend hohen Intensität bewegt wird, um überhaupt keine Flockung oder Flocken einer durchschnittlichen Flockengröße von höchstens 2 mm entstehen zu lassen. Besonders gut ist der Entwässerungsgrad, wenn mindestens eines der Flockungsmittel I und II aus einer natürlich vorkommenden hochmolekularen Verbindung oder einem Derivat hiervon besteht.

Beispiel 14

200 ml Überschußschlamm eines pH-Werts von 6,8 und eines Gehalts an suspendierten Feststoffen von 1,86% (Gehalt an flüchtigen suspendierten Feststoffen: 83,4%) aus der oxidativen Behandlung von Abtrittsdünger werden nach Zusatz verschiedener Flockungsmittelkombinationen entsprechend Tabelle XVII in der in Beispiel 13 geschilderten Weise getestet, wobei die in den Fig. 9 und 10 graphisch dargestellten Ergebnisse erhalten werden.

Tabelle XVII

Erläuterung der Kurven der Fig. 9 und 10

Die Ergebnisse zeigen, daß der Entwässerungsgrad hervorragend ist, wenn so intensiv bewegt wird, daß die durchschnittliche Flockengröße nach Durchführung der ersten Bewegungsstufe 2 mm nicht übersteigt. Ferner ist den Ergebnissen zu entnehmen, daß weite Bereiche an Flockungsmittelmengen möglich sind.

Beispiel 15

200 ml von durch Koagulation gebildetem Schlammsediment eines pH-Werts von 5,2 und eines Gehalts an suspendierten Feststoffen von 2,7% (Gehalt an flüchtigen suspendierten Feststoffen: 63,1%) aus dem vereinigten Abwasser aus einer Papiermühle werden entsprechend Beispiel 13 mit verschiedenen Kombinationen an Flockungsmitteln (vgl. Tabelle XVIII) getestet. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 11 graphisch dargestellt.

Tabelle XVIII

Erläuterung der Kurven der Fig. 11

Die Ergebnisse zeigen, daß ein hervorragender Entwässerungsgrad erreicht wird, wenn - wie in Beispiel 13 - in der ersten Bewegungsstufe derart intensiv bewegt wird, daß nach Beendigung der ersten Bewegungsstufe höchstens Flocken einer durchschnittlichen Flockengröße von nicht mehr als 2 mm entstanden sind. Dies gilt auch im Falle des Zusatzes eines anionischesn Flockungsmittels als Flockungsmittel I.

Beispiel 16

Zu dem in Beispiel 14 verwendeten Schlamm wird, bezogen auf den Gehalt an suspendierten Feststoffen des Schlamms, 1,0 Gew.-% des in Tabelle XVI mit CVI bezeichneten Flockungsmittels als Flockungsmittel I zugegeben. Die erste Bewegungsstufe wird in einem Reaktionsgefäß bei einer Aufenthaltsdauer von 2 min unter Bewegen mit wechselnder Intensität durchgeführt. Die wechselnde Intensität der Bewegung erreicht man durch Variieren der Umdrehungsgeschwindigkeit des Rührers im Bereich von 25 bis 250 Upm (entsprechend einer Umfangsgeschwindigkeit von 0,5 bis 5 m/s). Danach wird, bezogen auf den Gehalt an suspendierten Feststoffen des Schlamms, 0,50 Gew.-% des in Tabelle XVI mit AI bezeichneten Flockungsmittels als Flockungsmittel II zugesetzt. Die zweite Bewegungsstufe wird in einem Reaktionsgefäß bei einer Aufenthaltsdauer von 2 min mit üblicher Bewegungsintensität von 25 Upm (entsprechend einer Umfangsgeschwindigkeit von 0,5 m/s) des Rührers durchgeführt.

Die gebildeten Schlammflocken werden einer üblichen Abquetschfiltrationsentwässerungsvorrichtung vom Typ einer Bandpresse mit Filtertüchern zugeführt, um dort entwässert zu werden. Das Filtertuch besteht aus einem Polyester und ist in Fischgrätenmuster gewebt. Es besitzt eine Luftdurchtrittsrate von 16 000 ml/min/cm² und eine Breite von 125 cm.

Die Entwässerung erfolgt auf einem Filtertuch, das sich mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,4 m/min vorwärtsbewegt. Die Behandlungsmenge an zu entwässerndem Schlamm beträgt 60 kg trockene Feststoffe pro Meter Filtertuchbreite pro h unter verschiedenen Abquetschdrucken, die für jede Bewegungsintensität der ersten Bewegungsstufe variiert werden. Die Ergebnisse bezüglich der "weggefangenen" suspendierten Feststoffe und des Feuchtigkeitsgehalts des entwässerten Kuchens sind in Fig. 12 graphisch dargestellt.

Es werden noch ähnliche Versuche mit wechselnder Menge an zu entwässerndem Kuchen unter einem festen Abquetschdruck von 49 kPa durchgeführt. Deren Ergebnisse sind in Fig. 13 graphisch dargestellt. Aus Tabelle XIX ergeben sich die durchschnittlichen Flockendurchmesser nach beendeter erster Bewegungsstufe bei den in Fig. 12 bzw. 13 graphisch dargestellten Versuchen.

Tabelle XIX

Erläuterung der Kurven in Fig. 12 und 13

In den Fig. 12 und 13 zeigen die Kurven V₁ bis V₄ sowie W₁ bis W₄, daß die Menge an "weggefangenen" Feststoffen auf der rechten Seite der graphischen Darstellung abnimmt. Dies läßt vermuten, daß weder der Abquetschdruck noch die Menge an zu behandelndem Schlamm eine weitere Steigerung zulassen. Ferner ist den graphischen Darstellungen zu entnehmen, daß der Entwässerungsgrad besser wird, wenn in der ersten Bewegungsstufe so intensiv bewegt wird, daß nach beendeter erster Bewegungsstufe höchstens Flocken einer durchschnittlichen Flockengröße von nicht mehr als 2 mm entstanden sind.

Beispiel 17

Eine Mischung aus überschüssigem Aktivschlamm aus der Behandlung von Abtrittsdünger und einem durch Koagulation sedimentierten Schlamm aus der Aluminiumsulfat-Tertiärbehandlung von behandeltem Wasser aus der genannten Aktivschlammbehandlung eines pH-Werts von 6,3 und eines Gehalts an suspendierten Feststoffen von 2,03% (Gehalt an flüchtigen suspendierten Feststoffen: 72,3%) wird einem mit einem Rührflügel ausgestatteten ersten Bewegungstank (Aufenthaltsdauer: 2 min) zugeführt. Unter Zusatz eines ersten Flockungsmittels der in Tabelle XX angegebenen Art wird bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit des Rührers von 125 Upm (entsprechend einer Umfangsgeschwindigkeit von 2,5 m/s) eine intensive erste Bewegungsstufe durchgeführt. Danach wird das Gemisch einem ebenfalls mit einem Rührflügel ausgestatteten zweiten Bewegungstank (Aufenthaltsdauer: 2 min) zugeführt. In dem zweiten Bewegungstank wird ein zweites Flockungsmittel der aus Tabelle XX ersichtlichen Art zugespeist, worauf das Ganze mit üblicher milder Intensität einer zweiten Bewegungsstufe unterworfen wird. Zu diesem Zweck wird der Rührflügel mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 25 Upm (entsprechend einer Umfangsgeschwindigkeit von 0,5 m/s) betrieben. Danach wird das geflockte Gemisch in die aus Beispiel 16 bekannte Abquetschfiltrationsentwässerungsvorrichtung vom Typ einer Bandpresse transportiert und dort entwässert. Die Vorschubgeschwindigkeit des Filtertuchs wird auf 0,93 m/min eingestellt. Die Behandlungsschlammenge wird auf 100 kg trockener Schlamm pro Meter Filtertuchbreite pro h gehalten.

Die Tests wurden für drei Fälle durchgeführt:

(A) Bezogen auf den Gehalt des Schlammgemischs an suspendierten Feststoffen werden als erstes Flockungsmittel 2,2 Gew.-% Flockungsmittel (I) und als zweites Flockungsmittel 0,7 Gew.-% Flockungsmittel (VI) verwendet.
(B) Bezogen auf den Gehalt des Schlammgemischs an suspendierten Feststoffen werden als erstes Flockungsmittel 2,2 Gew.-% Flockungsmittel (III) von Tabelle XX und 0,7 Gew.-% Flockungsmittel (VII) verwendet.
(C) Zu Vergleichszwecken werden dem im zweiten Bewegungstank befindlichen Schlammgemisch, bezogen auf seinen Gehalt an suspendierten Feststoffen, lediglich 2,0 Gew.-% Flockungsmittel (II) von Tabelle XX zugesetzt.

Die Versuchsergebnisse bezüglich der Änderung des Feuchtigkeitsgehalts des entwässerten Kuchens bei veränderten Quetschdrucken beim Entwässerungstest sind in Fig. 14 graphisch dargestellt. Die Ergebnisse hinsichtlich eines "Einfangens" bzw. einer Entfernung suspendierter Feststoffe bei den den verschiedenen Punkten in Fig. 14 entsprechenden Gemischen sind in Tabelle XXI aufgeführt.

Die Dosierung an Flockungsmittel im Fall (C) von 2,0 Gew.-%, die sich von der Flockungsmitteldosierung in den anderen Fällen, nämlich von 2,2 Gew.-%, unterscheidet, wird deshalb gewählt, da sich die Ergebnisse bei einer Erhöhung der Dosierung über den Wert 2,0 Gew.-% verschlechtern (vgl. die folgenden Beispiele 18 bis 20).

Tabelle XX

Einzelheiten bezüglich der verwendeten Flockungsmittel

Tabelle XXI

Ergebnisse bezüglich des Einfangens suspendierter Feststoffe bei dem Filterkuchen gemäß Fig. 14

In Fig. 14 steht der Punkt C₄ für den äußersten Grenzwert eines wirksamen Quetschdrucks unter Berücksichtigung der Ergebnisse des Einfangens an suspendierten Feststoffen und des Ablösungsindex. Der Punkt C₅ zeigt, daß eine weitere Erhöhung des Quetschdrucks niemals eine merkliche weitere Verbesserung im Feuchtigkeitsgehalt sowie im Ablösungsindex bringt. In den Fällen A und B sinkt mit einer Erhöhung des Quetschdrucks der Wassergehalt des entwässerten Kuchens erheblich, während die Werte für das Einfangen an suspendierten Feststoffen etwas sinken. Unter Berücksichtigung der Versuchsergebnisse hinsichtlich Feuchtigkeitsgehalt des entwässerten Kuchens und Ausbeute an eingefangenen suspendierten Feststoffen liegt der Grenzwert eines wirksamen Quetschdrucks im Falle B bei Punkt B₅ (entsprechend einem Abquetschdruck von 245 kPa) und im Falle A bei Punkt A₈ (entsprechend einem Abquetschdruck von 687 kPa).

Beispiel 18

Ein einen pH-Wert von 4,8 und einen Gehalt an suspendierten Feststoffen von 1,71% (Gehalt an flüchtigen suspendierten Feststoffen: 79,3%) aufweisendes Gemisch aus überschüssigem Aktivschlamm und (freiwillig) abgesetztem Schlamm aus der Abwasserbehandlung wird entsprechend Beispiel 17 bei einer behandelten Schlammenge von 85 kg Trockenfeststoffe/m/h untersucht.

Die Untersuchungen werden für drei Fälle durchgeführt:

(D) Es werden, bezogen auf den Gehalt an suspendierten Feststoffen, 0,6 Gew.-% Flockungsmittel (I) von Tabelle XX als erstes Flockungsmittel und 0,3 Gew.-% Flockungsmittel (VI) von Tabelle XX als zweites Flockungsmittel zugesetzt.
(E) Es werden, bezogen auf den Gehalt an suspendierten Feststoffen, 0,6 Gew.-% Flockungsmittel (V) von Tabelle XX als erstes Flockungsmittel und 0,3 Gew.-% Flockungsmittel (VII) von Tabelle XX als zweites Flockungsmittel zugesetzt.
(F) Es werden zu Vergleichszwecken, bezogen auf den Gehalt an suspendierten Feststoffen, dem im zweiten Bewegungstank befindlichen Schlammgemisch lediglich 0,7 Gew.-% Flockungsmittel (III) von Tabelle XX zugesetzt.

Die Ergebnisse bezüglich des Feuchtigkeitsgehalts in dem entwässerten Kuchen sind in Fig. 15 graphisch dargestellt. Die Ergebnisse entsprechend den verschiedenen Punkten der graphischen Darstellung von Fig. 15 sind in Tabelle XX angegeben.

Tabelle XXII

Ergebnisse bezüglich des Einfangens suspendierter Feststoffe bei dem Filterkuchen gemäß Fig. 15

Beispiel 19

Überschüssiger Aktivschlamm aus der Aktivschlammbehandlung einer Nahrungsmittelfabrik eines pH-Werts von 6,1 und eines Gehalts an suspendierten Feststofen von 1,94% (Gehalt an flüchtigen suspendierten Feststoffen: 76,7%) wird entsprechend Beispiel 17 bei einer behandelten Schlammenge von 95 kg Trockenfeststoffe/m/h entwässert. Die Versuche werden für vier Fälle durchgeführt:

(G) Bezogen auf den Gehalt an suspendierten Feststoffen werden 1,3 Gew.-% Flockungsmittel (IV) von Tabelle XX als erstes Flockungsmittel und 0,7 Gew.-% Flockungsmittel (VIII) von Tabelle XX als zweites Flockungsmittel verwendet.
(H) Bezogen auf den Gehalt an suspendierten Feststoffen werden 1,3 Gew.-% Flockungsmittel (IV) von Tabelle XX als erstes Flockungsmittel und 0,7 Gew.-% Flockungsmittel (VI) von Tabelle XX als zweites Flockungsmittel verwendet.
(J) Bezogen auf den Gehalt an suspendierten Feststoffen werden 1,1 Gew.-% Flockungsmittel (III) von Tabelle XX als erstes Flockungsmittel und 0,7 Gew.-% Flockungsmittel (VIII) von Tabelle XX als zweites Flockungsmittel verwendet.
(K) Zu Vergleichszwecken wird, bezogen auf den Gehalt an suspendierten Feststoffen, lediglich 1,0 Gew.-% Flockungsmittel (III) von Tabelle XX verwendet.

Die Versuchsergebnise bezüglich des Feuchtigkeitsgehalts des entwässerten Kuchens sind in Fig. 16 graphisch dargestellt. Die Versuchsergebnisse bezüglich des Einfangens an suspendierten Feststoffen für jeden Punkt der graphischen Darstellung sind in Tabelle XXIII aufgeführt.

Tabelle XXIII

Wie die Vergleichsversuche (Fälle C, F und K) zeigen, läßt sich ein Abquetschdruck von 98,1 kPa nicht überschreiten. Bei sämtlichen erfindungsgemäß durchgeführten Versuchen läßt sich jedoch ein derartiger Abquetschdruck ohne weiteres gewährleisten. Wenn darüber hinaus das erste und/oder zweite Flockungsmittel aus einer natürlich vorkommenden hochmolekularen Verbindung oder einem Derivat derselben besteht, werden weit höhere Abquetschdrucke möglich. Auch bezüglich Feuchtigkeitsgehalt (des entwässerten Kuchens) und des Einfangens an suspendierten Feststoffen liefern die erfindungsgemäß durchgeführten Versuche bessere Ergebnisse als die Vergleichsversuche, und zwar insbesondere bei Verwendung einer natürlich vorkommenden hochmolekularen organischen Verbindung oder eines Derivats derselben als erstes und/oder zweites Flockungsmittel.

Beispiel 20

Unter Verwendung von 1,0 Gew.-%, bezogen auf den Gehalt an suspendierten Feststoffen, Flockungsmittel (I) von Tabelle XX als erstes Flockungsmittel und 0,5 Gew.-%, bezogen auf den Gehalt an suspendierten Feststoffen, Flockungsmittel (VI) von Tabelle XX als zweites Flockungsmittel wird überschüssiger Schlamm aus der oxidativen Behandlung von Abtrittsdünger eines pH-Werts von 6,8 und eines Gehalts an suspendierten Feststoffen von 1,86% (Gehalt an flüchtigen suspendierten Feststoffen: 83,4%) entsprechend Beispiel 17 entwässert. Bei dem Versuch wird die Bewegungsintensität in der ersten Bewegungsstufe innerhalb eines Bereichs (der Umdrehungsgeschwindigkeit des Flügelrührers) von 25 bis 250 Upm (entsprechend einer Umfangsgeschwindigkeit von 0,5 bis 5 m/s) geändert, um den Einfluß auf die durchschnittliche Größe der nach dem jeweiligen Bewegen gebildeten Flocken zu ermitteln. Die Flockengröße wird aufgrund von Mikrophotographien ermittelt. Sämtliche sonstigen Bedingungen entsprechen den Bedingungen des Beispiels 17. Die Entwässerung erfolgt bei einer Vorschubgeschwindigkeit des Filtertuchs von 0,4 mm/s und einer behandelten Schlammenge von 60 kg Trockenfeststoffe/m/h unter wechselndem Abquetschdruck entsprechend der unterschiedlichen Bewegungsintensität in der ersten Bewegungsstufe. Die erhaltenen Ergebnisse bezüglich des Einfangens an suspendierten Feststoffen und Feuchtigkeitsgehalt des entwässerten Kuchens ergeben sich aus der graphischen Darstellung gemäß Fig. 17.

Die Ergebnisse bezüglich des durchschnittlichen Flockendurchmessers nach Durchführung der ersten Bewegungsstufe ergeben sich aus Tabelle XXIV in bezug zu den entsprechenden Kurven in Fig. 17.

Tabelle XXIV

Erläuterung der Kurven in Fig. 17

Die Kurven N₁, N₂, P₁ und P₂ von Fig. 17 zeigen, daß eine weitere Erhöhung entweder des Abquetschdrucks oder der behandelten Schlammenge nutzlos ist, da in diesen Fällen durch Erhöhung des Abquetschdrucks weniger suspendierte Feststoffe eingefangen werden.

Ersichtlicherweise ist eine Entwässerung bei Abquetschdrucken über 98,1 kPa möglich, wenn die erste Bewegungsstufe mit so hoher Intensität durchgeführt wird, daß sich überhaupt keine Flocken oder höchstens Flocken einer durchschnittlichen Flockengröße von nicht größer als 2 mm bilden. Auf diese Weise wird eine praktisch vollständige Neutralisation der Ladung der Schlammteilchen und gleichzeitig eine Erhöhung der behandelten Schlammenge möglich.

Beispiel 21

Ein Schlammgemisch eines pH-Werts von 6,1 und eines Gehalts an suspendierten Feststoffen von 2,06% (Gehalt an flüchtigen suspendierten Feststoffen: 63%) aus (freiwillig) abgesetztem Schlamm und überschüssigem Aktivschlamm aus der Aktivschlammbehandlung von Abwasser wird derart entwässert, daß entweder (Fall I) ein kationisches Flockungsmittel der aus Tabelle XXV ersichtlichen Art als erstes Flockungsmittel an einer Stelle auf der Saugseite einer das Schlammgemisch zu einer Entwässerungsvorrichtung transportierenden Zentrifugenpumpe zudosiert wird, um die erste Bewegungsstufe in der Pumpe durchzuführen, oder daß das erste Flockungsmittel einem ersten Bewegungstank, der an der Zulaufseite der Pumpe angeordnet und mit einem mit 25 Upm (entsprechend einer Umfangsgeschwindigkeit von 0,5 m/s) arbeitenden Flügelrührer ausgestattet ist, zudosiert wird, um eine übliche milde Bewegung sicherzustellen. Danach wird das jeweilige (in der geschilderten Weise behandelte) Schlammgemisch einem zweiten Bewegungstank (Aufenthaltsdauer 2 min), der mit einem Rührflügel ausgestattet ist, zugeführt, um darin unter Zusatz eines anionischen Flockungsmittels der aus Tabelle XXV ersichtlichen Art als zweites Flockungsmittel einer zweiten Bewegungsstufe milder Intensität unterworfen. Die Umlaufgeschwindigkeit des Rührflügels beträgt hierbei 25 Upm (entsprechend einer Umfangsgeschwindigkeit von 0,5 m/s). Das hierbei geflockte Schlammgemisch wird dann zur Entwäserung einer Abquetschfiltrationsentwässerungsvorrichtung vom Typ einer Bandpresse entsprechend Beispiel 16 zugeführt. Die Entwässerung erfolgt bei einer Filtertuchvorschubgeschwindigkeit von 0,96 m/min unter einer Filtertuchspannung von 7 kg/cm und bei einer behandelten Schlammenge von 100 kg Trockenfeststoffe/m/h. Die Ergebnisse bezüglich Feuchtigkeitsgehalt des entwässerten Kuchens und Ausbeute an eingefangenen suspendierten Feststoffen ergeben sich aus Tabelle XXVI.

Tabelle XXV

Einzelheiten bezüglich der verwendeten Flockungsmittel

Tabelle XXVI

Ergebnisse der Schlammentwässerung

Beispiel 22

Unter Verwendung eines durch Koagulation sedimentierten Schlamms eines vereinigten Abwassers aus einer Papiermühle eines pH-Werts von 5,3% und eines Gehalts an suspendierten Feststoffen von 2,68% (Gehalt an flüchtigen suspendierten Feststoffen: 64,8%) wird entsprechend Beispiel 21 entwässert. Als erstes Flockungsmittel wird ein anionisches Flockungsmittel entsprechend Tabelle XXV, als zweites Flockungsmittel ein kationisches Flockungsmittel entsprechend Tabelle XXV verwendet. Die Menge an behandeltem Schlamm beträgt 125 kg Trockenfeststoffe/m/h. Die sonstigen Bedingungen entsprechen den Bedingungen des Beispiels 21. Die erhaltenen Ergebnisse ergeben sich aus Tabelle XXVII.

Tabelle XXVII

Ergebnisse der Schlammentwässerung

Die Ergebnisse zeigen, daß bei Zugabe des ersten Flockungsmittels auf der Saugseite der Pumpe zur Gewährleistung einer intensiven Bewegung durch die Pumpe die Flockengröße geringer ist als im Falle, daß die erste Bewegungsstufe in dem ersten Bewegungstank durchgeführt wird. Dies führt zu einer Erhöhung des Feuchtigkeitsgehalts des entwässerten Kuchens und zu einer Abnahme der Ausbeute an eingefangenen suspendierten Feststoffen. Bei Verwendung einer natürlich vorkommenden hochmolekularen organischen Verbindung sind die erzielbaren Ergebnisse am besten.

Claims

1. Verfahren zum Ausflocken von Schlamm, wobei man in einer ersten Bewegungsstufe dem zu entwässernden Schlamm zur Neutralisation seiner elektrischen Ladung ein erstes hochmolekulares Flockungsmittel, das in einer wäßrigen Lösung eine elektrische Ladung einer zur Ladung des Schlamms entgegengesetzten Polarität entwickelt, zusetzt, danach dem Schlamm in einer zweiten Bewegungsstufe zur Flockung ein zweites hochmolekulares Flockungsmittel, das in einer wäßrigen Lösung eine elektrische Ladung einer zur elektrischen Ladung des ersten Flockungsmittels entgegengesetzten Polarität entwickelt, zusetzt und anschließend den ausgeflockten Schlamm entwässert, dadurch gekennzeichnet, daß man als erstes und/oder zweites Flockungsmittel eine natürlich vorkommende, hochmolekulare organische Verbindung oder ein Derivat davon, einsetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als erstes und/oder zweites Flockungsmittel Carboxymethylcellulose, Natriumalginat und/oder Carboxymethylstärke einsetzt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als erstes und/oder zweites Flockungsmittel ein wasserlösliches Salz von Chitosan, kationisierte Stärke, kationisierte Cellulose und/oder kationisierten Guargummi einsetzt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als erstes oder zweites Flockungsmittel ein wasserlösliches Salz von Chitosan und als zweites oder erstes Flockungsmittel Polyacrylsäure oder ein Salz derselben einsetzt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einem sulfathaltigen Schlamm als erstes Flockungsmittel ein wasserlösliches Salz von Chitosan oder Polyethylenimin zusetzt und daß man ferner bei der Flockung ein Hydroxid oder Salz (mit Ausnahme von Sulfat) von Calcium, Magnesium oder Barium zugibt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Bewegungsstufe der zu entwässernde Schlamm mit höherer als üblicher Intensität bewegt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die erste Bewegungsstufe mit einer solchen Intensität durchführt, daß keine Flockung erfolgt oder daß, falls trotzdem eine Flockung erfolgt, die Flockengröße keinesfalls 2 mm übersteigt.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die erste Bewegungsstufe durchführt, indem man das erste Flockungsmittel dem Schlamm an einer Stelle, an der die den Schlamm zur Entwässerungsvorrichtung transportierende Pumpe eine Saugwirkung ausübt, zusetzt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die zweite Bewegungsstufe mit zur Bildung großdimensionierter Flocken üblicher Intensität durchführt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Zentrifugieren, Vakuumfiltrieren oder Abquetschen entwässert.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man den ausgeflockten Schlamm mit Hilfe eines Filtertuchs unter einem Druck von mindestens 98,1 kPa abquetscht.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man das Abquetschen durch ein Filtertuch mit Hilfe einer Bandpreßentwässerungsvorrichtung oder einer Filterpreßentwässerungsvorrichtung durchführt.