DE3820110A1 - Verfahren zur entwaesserung von klaerschlaemmen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zum Ent­ wässern von Klärschlämmen in einer Entwässerungsvorrichtung wie einer Kammerfilterpresse, Siebbandpresse, Zentrifuge und dergl., bei dem das Entwässerungsverhalten des Schlammes durch Zusatz von organischen polymeren Flockungsmitteln verbessert wird. Gegebenenfalls kann vor Aufgeben auf die eigentliche Entwässerungsmaschine bereits ein Teil des Wassers von dem geflockten Schlamm durch Dekantieren, Schwer­ kraftfiltration oder andere bekannte Maßnahmen abgetrennt werden.

Damit Klärschlämme auf den Entwässerungsmaschinen wie Kammer­ filterpressen, Zentrifugen und anderen Filtermaschinen weit­ gehend und wirksam entwässert werden können, müssen sie vorher konditioniert werden. Bei der konventionellen Klär­ schlammkonditionierung auf Kammerfilterpressen hat man früher meistens Aluminium- und Eisensalzlösungen sowie Kalk zuge­ setzt. In neuerer Zeit ist jedoch die Konditionierung mit organischen Polyelektrolyten interessant geworden, da diese Technik eine Reihe von Vorteilen hat, wie z.B. geringere Filterkuchenmengen, Kosteneinsparungen, günstige Anpaßbarkeit an spezifische Entsorgungssituationen und andere. Das poly­ mere Flockungsmittel kann vor oder hinter der Saugpumpe zudosiert werden (sogenannte Saug- bzw. Druckflockung). Eine aktuelle Übersicht über den Stand der Technik zum Entwässern von Klärschlämmen auf Kammerfilterpressen findet sich bei H. Daucher und B. Sander in "Abwassertechnik", Heft 1/1985, S. 4-8. Zur Klärschlammentwässerung auf Zentrifugen ist allge­ mein bekannt.

Aus "Wasser, Luft und Betrieb", 11/1983, S. 17-18 ist ein Entwässerungskonzept und ein hierfür geeignetes Ent­ wässerungsaggregat bekannt, mit dem ein faserstoffhaltiger Schlamm von einer Restwasserkläranlage einer Kartonfabrik bis auf einen Trockengehalt von ca. 40% entwässert werden kann. Dabei wird ein ca. 3%iger Schlamm in einem zylindrisch­ konischen Behälter eingedickt, ein Teil des Wassers durch Überlauf abgetrennt und der eingedickte, geflockte Schlamm durch ein zentrisch laufendes Rührwerk mit Spiralblatt im unteren konischen Teil des Behälters und eine unmittelbar angeschlossene horizontale Extruderschnecke bearbeitet und mehr oder weniger stark mechanisch beansprucht. Das Rest­ wasser wird durch ein zylindrisches Schlitzgitter der Ex­ truderschnecke ausgepreßt; der verdichtete Schlamm wird deponiert. Ein ähnliches Verfahren geht aus der FR-OS 24 56 537 hervor. Als Vorbereitung zur Schlammentwässerung auf einer Kammerfilterpresse ist dieses Konzept jedoch nicht geeignet.

Bei dem Verfahren der EP-A 19 176 bzw. der DE-OS 29 20 350 wird die hydraulische Belastung einer Kammerfilterpresse durch vorherigen Wasserentzug in einem mechanischen Ent­ wässerungsaggregat, vorzugsweise in einer Siebtrommel unter Schwerkraftfiltration verringert, wobei eine intensive Wen­ dung und Durchflockung des Schlamms erreicht wird.

Beim Verfahren der DE-OS 36 30 666 wird das Entwässerungsver­ halten eines Schlamms ebenfalls durch Zusatz von organischen polymeren Flockungsmitteln verbessert und in einem vorge­ schalteten Schritt aus dem geflockten Schlamm bereits Wasser abgetrennt, indem der geflockte Schlamm vor dem Aufgeben auf die Kammerfilterpresse ohne mechanische Beanspruchung in einem Konditionierungsbehälter eingedickt und ein Teil des Schlammwassers dekantiert wird. Bevorzugt erfolgt die Flockenreifung und Schlammeindickung direkt im Dekantierbe­ hälter. Es ist vorteilhaft, dem eingedickten Schlamm eine zusätzliche Menge des gleichen Flockungsmittels auf der Druckseite der Schlammförderpumpe zuzusetzen und hierdurch die geflockten Feststoffagglomerate zu reaktivieren, wobei das Verhältnis der beiden Flockungsmittelzugaben, d.h. vor dem Dekantieren und zur Reaktivierung typischerweise auf einen Bereich von 2:1 bis 25:1 und insbesondere von 4:1 bis 10:1 eingestellt wird. Im einzelnen wird das Verhältnis der beiden Flockungsmittelzugaben in Abhängigkeit vom Druck der Druckfiltration variiert. In der End- bzw. Hochdruckphase soll die Flockungsmittelmenge für die Reaktivierung am besten auf etwa das 1,5-fache bis 3,5-fache der in der drucklosen Startphase eingesetzten Menge eingestellt werden. Die Be­ schickung des Dekantierbehälters und die Abtrennung des Dekantats wird z.B. über eine Trübungsmessung im Dekantierbe­ hälter oder im Dekantatablaufrohr des Behälters gesteuert. Als Flockungsmittel werden bevorzugt Polyelektrolyte zuge­ setzt, die durch Emulsionspolymerisation hergestellt worden sind, wobei der hydrophobe Anteil der Emulsion gleichzeitig die Filtertücher der Kammerfilterpresse hydrophobiert und hierdurch zusätzlich das Ablösen des Filterkuchens fördert. Hierzu eignet sich insbesondere eine Lösung, die durch Pha­ seninversion eines Latexemulsionspolymerisats hergestellt worden ist.

Bei allen bekannten Verfahren wird jeweils nur ein Flockungs­ mitteltyp verwendet und bei den meisten Verfahren auch nur an einer Stelle zudosiert. Synergetische Wirkungen durch Kombi­ nation mehrerer unterschiedlicher Flockungsmittel waren bisher nicht bekannt.

Der vorliegenden Erfindung liegt u.a. die Aufgabe zu Grunde, die Klärschlammentwässerung mit organischen Flockungsmitteln auf den verschiedenen Entwässerungsmaschinen dahingehend zu verbessern, daß ein geringerer Flockungsmittelbedarf, ein höherer Schlammdurchsatz und erhöhte Abscheidegrade erreicht werden.

Hierzu schlägt die Erfindung das Verfahren nach Anspruch 1 mit bevorzugten Ausgestaltungen nach den Ansprüchen 2 bis 19 vor.

Bei der erfindungsgemäßen Entwässerung von Klärschlämmen in Entwässerungsvorrichtungen wie Kammerfilterpressen, Sieb­ bandpressen, Zentrifugen und anderen bekannten Entwässerungs­ maschinen wird der Schlamm vor dem Aufgeben auf die eigent­ liche Entwässerungsvorrichtung mit mindestens zwei organi­ schen polymeren Flockungsmitteln mit unterschiedlicher Grund­ struktur behandelt, wobei zunächst mit einem ersten Flockungsmittel von verhältnismäßig niedrigem Molekularge­ wicht konditioniert und dann in einem sekundären Flockungs­ schritt mit einem zweiten Flockungsmittel von verhältnismäßig hohem Molekulargewicht behandelt wird.

Die Erfindung beruht auf dem Befund, daß der zu entwässernde Schlamm in den vorgenannten Verfahren noch günstiger ent­ wässert und somit entsorgt werden kann, wenn er mindestens mit zwei organischen polymeren Flockungsmitteln behandelt wird, die sich in ihrer Grundstruktur unterscheiden, wobei wesentliches Kriterium das Molekulargewicht (mittleres Mole­ kulargewichtszahlenmittel) bzw. der Molekulargewichtsunter­ schied zwischen beiden Flockungsmitteln ist.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß das Ergebnis der "Dual"-Flockung am ausgeprägtesten hervortritt, wenn die beiden Flockungsmittel zwar unterschiedliche Molekularge­ wichte aufweisen, jedoch ihre Ionogenität gleichgerichtet ist. Dies bedeutet, daß bei Primär- und Sekundärflockung vorzugsweise organische Polyelektrolyte gleicher Ionogenität, d.h. entweder kationisch aktive oder anionisch aktive Flockungsmittel eingesetzt werden, wobei die erstgenannten bevorzugt sind.

Die Ionogenität der Flockungspolymeren kann allgemein durch den Molanteil der homopolymerisierten oder mischpolymerisier­ ten kationisch aktiven Monomeren umschrieben werden. Der Ionogenitätsgrad des Primärflockungsmittel liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 50 bis 100 Mol-%, während die Ionogenität des Sekundärflockungsmittels etwa 5 bis 100 Mol-% beträgt. Poly(diallyldimethylammoniumchlorid) ist ein Beispiel für ein Polymeres mit besonders hoher Kationogenität.

Das zur Primärflockung bzw. Flockenkonditionierung einge­ setzte erste Flockungsmittel weist ein verhältnismäßig niedriges Molekulargewicht von höchstens 1.10⁶ auf. bevorzugt liegt das Molekulargewicht dieses ersten Flockungsmittels zwischen 25 000 und 750 000 und insbesondere bei 100 000 bis 500 000, besonders bevorzugt zwischen etwa 100 000 und 200 000. Im Sekundärflockungsschritt wird ein zweites Flockungsmittel zugesetzt, dessen mittleres Molekulargewicht verhältnismäßig hoch ist und bevorzugt mindestens 5 Millionen besonders bevorzugt 5 Millionen bis 20 Millionen beträgt.

Der hier benutzte Begriff der "unterschiedlichen Grundstruk­ tur" der polymeren orgnischen Flockungsmittel bedeutet in erster Linie ein unterschiedliches Molekulargewicht; in den meisten Fällen liegt jedoch auch eine unterschiedliche chemi­ sche Monomerzusammensetzung vor.

Polymere für das erste und/oder zweite Flockungsmittel be­ stehen bevorzugt aus einem oder mehreren Monomeren der fol­ genden Gruppe:

Acrylsäurealkylester und Methacrylsäurealkylester mit nie­ deren aliphatischen Alkoholen mit 1-4 C-Atomen; Acrylamid und Methacrylamid und N-substituierte Niederalkylderivate der­ selben; Di(niederalkyl)amino(niederalkyl)acrylate und -meth­ acrylate, wie zum Beispiel Dimethylaminoethyl(meth)acrylat, Dimethylaminopropyl(meth)acrylat, Diethylaminoethyl(meth)­ acrylat, Diethylaminopropyl(meth)acrylat und die entsprechen­ den quaternären Methylchlorid- und Dimethylsulfatsalze; Allylester und Allylaminester der Acryl- und Methacrylsäure; N-Di(niederalkyl)amino(niederalkyl)acrylamide und -methacryl­ amide und die entsprechenden Methylchlorid- und Dimethyl­ sulfat-Quaternärsalze; Mannichreaktionsprodukte des Acryl­ amids und Methacrylamids; Diallyldi(niederalkyl)ammonium­ salze, insbesondere deren Chloride. "Niedere Alkylgruppe" bedeutet eine gerad- oder verzweigtkettige Alkylgruppe mit 1- 4 Kohlenstoffatomen.

Im Falle von Mischpolymerisaten, die vorwiegend zur Sekundär­ flockung eingesetzt werden, kann auch eine untergeordnete Menge, d.h. weniger als 10 Mol-% eines Nonacryl-Monomeren, z.B. eines Vinylmonomeren copolymerisiert bzw. terpolymeri­ siert sein.

Für die Primärflockung werden Polymerisate bevorzugt, die kationisch hochaktiv sind. Besonders bevorzugt sind die niedermolekularen Poly(diallyldialkylammonium)salze, wie Poly(diallyldimethylammoniumchlorid), mit einem Molekularge­ wichtsbereich unter 500 000 und die niedermolekularen Acryl­ amid-Copolymerisate, die mit Dimethylaminoethylmethacrylat, Diethylaminoethylmethacrylat, Dimethylaminopropylmethacrylat, Dimethylaminoethylacrylat, Diethylaminoethylacrylat oder Dimethylaminopropylacrylat copolymerisiert sind, wobei das Monomerverhältnis in diesen Copolymerisaten für Acrylamid/Co­ monomer im Bereich von 5 bis 95, bevorzugt von 50 bis 90 und besonders bevorzugt von 60 bis 78 Mol-% reicht, Das Moleku­ largewicht dieser Copolymerisate liegt vorzugsweise ebenfalls im Bereich unter 500 000.

Für die Sekundärflockung werden polymere Polyelektrolyte bevorzugt, die aus Acrylamid bzw. Acrylestern und/oder Di­ (niederalkyl)anino(niederalkyl)acrylat oder -methacrylat auf­ gebaut sind. Bevorzugt bestehen diese hochmolekularen Copoly­ merisate aus Acrylamid und quaternärem Dimethylaminoethyl­ (meth)acrylat oder Dimethylaminomethyl(meth)acrylat mit einem Monomerverhältnis von 95:5 bis 5:95 und bevorzugt von 50:50 bis 90:10.

Vorzugsweise sind beide Polymerisate, d.h. sowohl für die Primärflockung als auch für die Sekundärflockung, kationisch aktiv. Die kationische Ladung beträgt bevorzugt 5 bis 100 mol%.

Im allgemeinen wird zur Primärflockung eine geringere Menge Flockungsmittel eingesetzt als zur Sekundärflockung. Das Gewichtsverhältnis der beiden Flockungsmittelzugaben ist bevorzugt so bemessen, daß sich auf Gewichtsteilbasis (Poly­ merisattrockengewicht) ein Verhältnis für das niedermoleku­ lare Polymerisat zu dem hochmolekularen Polymerisat von etwa 1:5 bis 1:20 und bevorzugt von etwa 1:10 einstellt.

Das erste Flockungsmittel wird bevorzugt in einer Dosierung von etwa 0,5-2 kg und vorzugsweise von etwa 1-1,5 kg, bezogen auf 1 to Trockengewicht im Schlamm zugesetzt. Das zweite Flockungsmittel zur Sekundärflockung setzt man bevorzugt in einer Menge von etwa 5-10 kg zu, bezogen auf 1 to Trockenge­ wicht im Schlamm.

Es hat sich gezeigt, daß die Wirkung von mindestens zwei polymeren Flockungsmitteln unterschiedlicher chemischer Zu­ sammensetzung weiter dadurch unterstützt und gesteigert werden kann, indem die Flockungsmittel in unterschiedlicher Zubereitung zugesetzt werden. Das erste Flockungsmittel wird deshalb vorzugsweise als wäßrige Lösung und das hochmoleku­ lare Flockungsmittel bevorzugt als invertierte verdünnte Latexpolymerisat-Lösung zugegeben.

Das zweite Flockungsmittel kann sowohl vor als auch hinter der Schlammförderpumpe, d.h. auf der Saugseite und/oder Druckseite der Pumpe zugesetzt werden, die den Schlamm zur Kammerfilterpresse befördert. Zur Beschickung der Kammer­ filterpressen eignen sich besonders gut die Netsch-Mohnopum­ pensysteme aus Füllpumpe und Hochdruckpumpe. Das zweite Flockungsmittel wird bei der Saugflockung über einen Misch­ kopf in der Zuführleitung zu diesem Pumpensystem zugesetzt. Bei der Druckflockung befindet sich der Mischkopf zur Ein­ mischung des zweiten Flockungsmittels in der Zuleitung zur Kammerfilterpresse.

Die Primärflockung ist als eine Art Mikroflockenkonditionie­ rung zu betrachten. Es ist deshalb günstiger, wenn die Flockenreifung so gesteuert wird, daß die Mikroflocken hinter dem Mischkopf für das erste Flockungsmittel einer Scherge­ schwindigkeit im Bereich von 0,005 bis 0,025 sec^-1 ausge­ setzt sind. Die mittlere Verweilzeit des primärgeflockten Schlammes liegt zweckmäßigerweise im Bereich von 0,5 min bis 5 min, vorzugsweise bei 1 bis 2 min.

Die Vorteile der Erfindung werden anhand der Entwässerungs­ ergebnisse gegenüber einem Verfahren, das in der DE-OS 36 30 666 beschrieben ist und zwei Zugaben des gleichen Flockungs­ mittels vorsieht, ansonsten jedoch vergleichbare Bedingungen anwendet, deutlich erkennbar. Auch in Bezug auf die anderen bekannten Verfahren zur Vorbereitungsflockung für die Kammer­ filterpresse, Siebbandpresse, Zentrifuge und dergl., die nur ein Flockungsmittel einsetzen, zeichnet sich das erfindungs­ gemäße Verfahren vorteilhaft aus. So kann gegenüber der Verwendung nur eines Polymerisats durch das erfindungsgemäße Verfahren mit der Kombination von zwei Flockungsmitteln überraschenderweise eine deutliche Herabsetzung der insgesamt erforderlichen Flockungsmittelmenge erreicht werden, ohne daß hierunter das Entwässerungsergebnis leidet.

In den folgenden Beispielen wird dieser Vergleich im einzelnen dargelegt.

Auf der Basis gleicher Flockungsmittelgesamtmengen ist es möglich, in einer Kammerfilterpresse höhere Schlammengen pro Charge durchzusetzen, d.h. diejenige Feststoffmenge, die entwässert werden kann, wird größer, was in einer Kammerfil­ terpresse bei gleicher Preßzeit oder meistens sogar in kürze­ rer Preßzeit zu einem gleichen oder höheren Feststoffaustrag führt. Beim Entwässern auf anderen Aggregaten, wie Zentrifu­ gen, Siebbandpressen und dergl. wird der Durchsatz ebenfalls merklich erhöht.

Ein weiterer zusätzlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich aus der Tatsache, daß der Abscheide­ grad gegenüber der Fahrweise mit nur einem Flockungsmittel nochmals erhöht und bis auf 99% gesteigert werden kann, so daß praktisch ein feststofffreies Filtrat in der Kammer­ filterpresse bzw. ein feststofffreies Zentrifugat auf der Zentrifuge resultiert. Ähnlich günstig liegen die Ver­ besserungen auf einer Siebbandpresse.

Der Abscheidegrad ist wie folgt definiert

Das Verfahren bietet außerdem den Vorteil, daß die beim Aufarbeiten von Klärschlämmen auftretenden Schwankungen in Natur und Zusammensetzung des jeweiligen Schlammes abgefangen und vor dem Aufgeben auf eine Kammerfilterpresse ausgeglichen werden können.

Vergleichsbeispiele und Beispiele Vergleichsbeispiel 1

Der Faulschlamm einer Kläranlage wurde auf einer Kammer­ filterpresse entwässert. Der Feststoffgehalt des Schlamms betrug 3,5%. Zur Konditionierung wurden 400 kg Kalk und 68,6 kg FeCl₃ (Eisen-III-chlorid) zugegeben.

Der Kalk wurde als 15%ige Kalkmilchsuspension, das FeCl₃ als 40%ige Lösung dosiert.

Der Schlamm wurde nach der Vermischung mit den Konditionie­ rungsmitteln in einem 30 m³ großen Behälter gestapelt.

Der Abzug erfolgte chargenmäßig über ein Exzenterschnecken­ pumpenaggregat. Nach einer Preßzeit von 120 Minuten wurde die Presse entleert. Die Kuchen hatten einen durchschnitt­ lichen Feststoffgehalt von 42% und fielen alle selbständig ab.

Zusammensetzung des Filterkuchens

58% Wasser
28,6% Klärschlamm - FS
13,4% Konditionierungsmittel - Feststoff

Vergleichsbeispiel 2

Der in Vergleichsbeispiel 1 verwendete Faulschlamm wurde anstelle von Kalk und Eisensalz mit einer 0,3%igen Flockungs­ mittellösung konditioniert. Das Flockungsmittel war ein mittelkationisches Copolymerisat (NALCO-Flüssigpolymer KP- 318) das nach dem Verfahren der Emulsionspolymerisation als Wasser-in-Öl-Emulsion hergestellt und durch Phaseninversion in eine Öl-in-Wasser-Lösung überführt worden ist.

Die Flockungsmittellösung wurde kurz vor dem Pumpenaggregat in Abhängigkeit vom Schlammdurchfluß (volumenproportional) und Druck dosiert. Die Dosiermenge betrug 8,6 kg Polymer pro t TS. Die Presse wurde nach 150 Minuten geöffnet. Der Filter­ kuchen hatte einen Feststoffgehalt von 36%. Die gepreßten Kuchen fielen nur teilweise von selbst ab. Das Filtrat war geringfügig besser (gemessen als mg TS/l) als im Vergleichs­ beispiel 1.

Beispiel 1

Der beschriebene Schlamm wurde wie im Vergleichsbeispiel 1 konditioniert, jedoch mit dem Unterschied, daß statt Kalk­ milch und Eisenchlorid ein niedermolekulares, hochkationi­ sches Polymer vor dem Schlammstapeltank zudosiert wurde. Das Flockungsmittel war ein Polydiallyldimethylammoniumchlorid mit einem mittleren Molekulargewicht von ca. 350 000 (Nalco 4182). Die Dosierung erfolgte proportional zum Schlammzulauf und betrug 30 g/m³ oder 0,85 kg/t TS. Das Polymere ist in jedem Verhältnis mit Wasser mischbar und wird als 1%ige Lösung dosiert. Es bilden sich kleine, stabile Flocken, welche eine Art Vorentwässerung oder Feststofftrennung erzeu­ gen. Die Reaktionszeit, d. i. die mittlere Verweildauer zwischen der Dosierstelle (Mischkopf) und dem Eintritt in den Stapelbehälter betrug 90 Sekunden.

Dieser vorkonditionierte Schlamm wurde dann wie im Ver­ gleichsbeispiel 2 mit einem hochmolekularen Emulsionspolymer nachkonditioniert. Das Polymere ist ein kationisches Acryl­ amid/Dimethylaminoethylmethacrylat-Copolymer (70/30) mit einem mittleren Molekulargewicht von ca. 5×10⁶ (Nalco KP- 318). Eine 0,3%ige Lösung wurde wie zuvor vor dem Pumpen­ aggregat eingespeist. Die Dosierung betrug jetzt 240 g/m³ oder 6,85 kg/t TS.

Die Presse konnte bereits nach 135 Minuten geöffnet werden. Die Preßzeit wurde über eine Schlammzulaufanzeige gesteuert. Der Feststoffgehalt im Kuchen betrug 37,5%. Im Vergleich zu Vergleichsversuch 2 ergibt sich folgendes Bild:

Im Vergleich zum Vegleichsbeispiel 2 war der Schlammtrocken­ substanz-Anteil im Filterkuchen höher, obwohl die Preßzeit ca. 10% kürzer war. Ebenso war der Restfeststoffgehalt im Filtrat deutlich niedriger (von 0,08 auf 0,04% gesenkt). Die erzeugten Preßkuchen fielen alle selbständig ab und waren bis zur Innenbohrung einheitlich trockener.

Tabelle I

Aus der Gegenüberstellung der Tabelle I werden die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Arbeiten auf einer Kammerfilterpresse ersichtlich. Durch Anwendung des Dual- Flockungskonzeptes wird der Flockungsmittelbedarf insgesamt gegenüber Vergleichsbeispiel 2 herabgesetzt. Der Trocken­ substanzgehalt des Filterkuchens ist deutlich höher, wobei 37,9% aus dem Klärschlamm selbst und nur ein vernachlässig­ barer Anteil vom Flockungsmittel stammt. Die Preßzeit ist kleiner als bei der Einmal-Flockung. Das Filtrat enthält bedeutend weniger Restfeststoffe, was sich auch in dem bis auf 0,04% herabgedrückten Abscheidegrad äußert.

Vergleichsbeispiel 3

Wie im Beispiel 1 erfolgten zwei Flockungsmittelzugaben, jedoch wurde das gleiche Flockungsmittel zugesetzt.

1. Dosierung: 300 ppm KP-318 vor dem Pumpenaggregat
2. Dosierung: 100 ppm KP-318 nach dem Pumpenaggregat und vor der Presse (Reaktivierung).

Die Preßzeit betrug 180 min. Der Trockensubstanzgehalt des Filterkuchens erreichte nur 35%, die Filtertücher waren etwas verschmiert. Eine Verbesserung beim Ablösen des Filter­ kuchens gegenüber Vergleichsbeispiel 2 war nicht zu beobachten.

Beispiel 2

Im folgenden Beispiel wird das erfindungsgemäße Verfahren beim Entwässern auf einer Zentrifuge erläutert.

Ein Faulschlamm mit einem Trockengehalt von 4% und einem Glühverlust von 45% wurde zunächst mit einem ersten Flockungsmittel gemischt, das als Aktivstoff ein PolyDADMAC enthielt (Nalco 4182), und dann nach 60 Sekunden Mischzeit mit einem Sekundärflockungsmittel, einem Latexpolymer (Nalco 4132) konditioniert. Der Flockungsmittelbedarf der Primär­ flockung entsprach 40 g/cm³ bzw. 1 kg/t Schlammtrocken­ substanz; während das zweite Flockungsmittel entsprechend einem Flockungsmittelbedarf von 300 g/m³ bzw. 7,5 kg/t Schlammtrockensubstanz zugemischt wurde.

Mit einem Durchsatz von maximal 33 m³/h wurde der dualge­ flockte Schlamm auf einer Zentrifuge entwässert, wobei der Austrag bis auf einen Trockengehalt von 27% angehoben und im Zentrat ein Feststoffgehalt von 500 mg/l oder 0,05% er­ mittelt wurde. Der entsprechende Abscheidegrad betrug 98,9%.

Vergleichsbeispiel 4

Der Faulschlamm nach Beispiel 2, mit einem Trockengehalt von 4% und einem Glühverlust von 45%, wurde zum Vergleich zu Beispiel 2 nur mit dem Emulsionspolymeren (0,4%ige Lösung von Nalco 4132) konditioniert. Der ohne Primärflockungsmittel konditionierte Schlamm zeigte einen Flockungsmittelbedarf von 360 g/m³ oder 9 kg/t Schlammtrockensubstanz. Im Ergebnis wurde mit einem maximalen Durchsatz von 30 m³/h ein Trocken­ gehalt im Austrag von 24,2% und ein Feststoffgehalt im Zentrat von 1500 mg/l bzw. 0,15% erhalten, was auf einen Abscheidegrad von 96,8% hinausläuft.

Der Vergleich des Beispiels 2 mit Vergleichsbeispiel 4 demonstriert überzeugend die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Dualflockung ermöglicht einen höheren Durchsatz, der im konkreten Vergleich ca. 10% beträgt und angesichts des Massendurchsatzes einen beachtlichen Vorteil darstellt.

Der dennoch niedrigere Flockungsmittelbedarf bedeutet in der Praxis ebenfalls wegen der hohen durchgesetzten Mengen eine Entwässerung mit niedrigeren Flockungsmittelkosten.

Das Zentrat ist im erfindungsgemäßen Verfahren konzentrier­ ter, da sich ein höherer Trockensubstanzgehalt erzielen läßt. Der wesentlich geringere Trockensubstanzgehalt im Zentrat bedeutet unabhängig von den obigen Vorteilen außerdem eine bedeutend geringere Feststoffbelastung im Rücklauf zur Klär­ anlage.

Schließlich ist gegenüber Vergleichsbeispiel 4 ein beacht­ licher Sprung hinsichtlich des Abscheidegrades gegeben.

Die numerisch belegbaren Vorteile gestatten somit ein weitaus wirtschaftlicheres Verfahren, daß mit geringerer Umweltbe­ lastung und vorteilhaft durchgeführt werden kann.

Claims (19)

1. Verfahren zum Entwässern von Klärschlämmen im Ent­ wässerungsvorrichtungen wie Kammerfilterpressen, Sieb­ bandpressen, Zentrifugen und dergleichen, wobei das Entwässerungsverhalten des Schlammes durch Zusatz von organischen polymeren Flockungsmitteln verbessert und gegebenenfalls in einem vorgeschalteten Schritt aus dem geflockten Schlamm Wasser abgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm vor Aufgeben auf die Entwässerungsvorrichtung mit mindestens zwei organischen polymeren Flockungsmitteln unterschiedlicher Grundstruk­ tur behandelt wird, und zwar zunächst mit einem ersten Flockungsmittel von verhältnismäßig niedrigem Molekular­ gewicht und dann in einem sekundären Flockungsschritt mit einem zweiten Flockungsmittel von verhältnismäßig hohem Molekulargewicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Primär- und Sekundärflockung Flockungsmittel mit gleicher Ionogenität eingesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß kationisch aktive Flockungsmittel einge­ setzt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ionogenitätsgrad des ersten Flockungsmittels im Bereich von 50 bis 100 Mol.-% und der des zweiten Flockungsmittels im Bereich von 5 bis 100 Mol.-% liegt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Primärflockungsschritt ein Poly­ merisat mit einem Molekulargewicht im Bereich von etwa 25 000 bis 750 000 eingesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Primärflockungsschritt ein Polymerisat mit einem Molekulargewicht im Bereich von etwa 100 000 bis 500 000 eingesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Sekundärflockungsschritt ein Polymerisat mit einem viskosimetrisch gemessenen Moleku­ largewicht von mindestens 5 Millionen und vorzugsweise von 5 Millionen bis 20 Millionen eingesetzt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der beiden Polymerisate in der Primärflockung und Sekundärflockung auf etwa 1:5 bis 1:20 Gewichtsteile und vorzugsweise auf etwa 1:10 Gewichtsteile eingestellt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Primärflockung ein PolyDADMAC (Polydiallyldimethylammoniumchlorid) eingesetzt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sekundärflockung ein hochmolekulares Acrylamid-Copolymerisat eingesetzt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sekundärflockung ein Acrylamid- Copolymerisat eingesetzt wird, dessen Comonomere aus der Gruppe der Dialkylaminoalkyl(meth)acrylat-Salze und/oder Quat-Verbindungen und Dialkylaminoallyl(meth)acrylat- Salze und/oder Quat-Verbindungen ausgewählt ist, wobei das Monomer-Verhältnis Acrylamid/Comonomer in dem Copoly­ merisat 95:5 bis 5:95 und vorzugsweise 90:10 bis 50:50 beträgt und die Alkylgruppen und Alkylengruppen in dem Comonomeren unabhängig voneinander 1 bis 4 Kohlenstoff­ atome aufweisen.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerisat zur Primärflockung als wässrige Lösung zugegeben wird, während das hochmole­ kulare Flockungsmittel der Sekundärflockung als inver­ tierte, verdünnte Latexpolymer-Lösung zugesetzt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Primärflockung eine wäßrige Lösung mit einem Polymeraktivgehalt im Bereich von etwa 10 bis 40 Gew.-% zugesetzt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sekundärflockung eine Polymerlösung mit einem Polymeraktivgehalt im Bereich von 20 bis 70 Gew.-% zugesetzt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Flockungsmittel in einer Menge von etwa 0,5 bis 2,0 kg und vorzugsweise von etwa 1 bis 1,5 kg, bezogen auf eine Tonne Trockengehalt im Schlamm, zugesetzt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Flockungsmittel in einer Menge von etwa 5 bis 10 kg, bezogen auf eine Tonne Trockengehalt im Schlamm, zugesetzt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Flockungsmittel auf der Saugseite und/oder der Druckseite der Schlammförderpumpe zugesetzt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der primärgeflockte Schlamm in der Zulaufleitung zur Entwässerungsvorrichtung vor Zugabe des Sekundärflockungsmittels mit einer Schergeschwindigkeit im Bereich von 0,005 bis 0,025 s^-1 befördert wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der primärgeflockte Schlamm bis zur Sekundärflockung eine mittlere Verweilzeit im Bereich von 1 min bis 5 min durchläuft.