DE3918717A1 - Verfahren zur herstellung von aktivkohleaehnlichen stoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von in Kläranlagen einsetzbaren aktivkohleähnlichen Stoffen durch Pyrolyse von organischen Substanzen.

In der Bundesrepublik werden jährlich etwa 10 Milliarden Kubikmeter Abwasser in Kläranlagen aerob biologisch behandelt und gereinigt. Dabei fallen etwa 20 Millionen Kubikmeter Klärschlamm an, der in umweltfreundlicher Weise beseitigt, insbesondere endgelagert werden muß. Hierzu muß das Volumen des Klärschlamms weitestgehend reduziert und die im Klärschlamm enthaltenen Schadstoffe, wie z. B. Schwermetalle, auslaugbeständig gebunden werden.

Bei der biologischen Abwasserbehandlung in den Kläranlagen und bei der Konditionierung des Klärschlammes können eine Reihe von Schwierigkeiten auftreten, die erhebliche Auswirkungen auf den Wirkungsgrad der Kläranlagen und auf die Auslaugbeständigkeit des endzulagernden Klärschlammes haben. Diese Schwierigkeiten können beispielsweise verursacht werden durch die Einleitung von Schadstoffen, die die Aktivität des Belebtschlammes vermindern oder durch Schwermetalle, die eine schadlose Beseitigung des Klärschlammes praktisch unmöglich machen.

Darüber hinaus können Probleme auftreten durch Überlastung der Anlagen mit abzubauenden organischen Schadstoffen, durch einen mangelhaften Wirkungsgrad beim mikrobiellen Abbau, durch ungenügende Ausnutzung des eingetragenen Sauerstoffes oder durch Schaum- und Blähschlammbildung.

Die Entstehung von Blähschlamm ist stets verbunden mit einer mangelnden Abbauleistung in der Kläranlage. Außerdem wird die rasche und vollständige Sedimentation des Schlammes verhindert, so daß große Schlammengen mit dem ablaufenden Wasser in den Vorfluter abgegeben werden.

Durch Zusatz von Aktivkohle wird die Bildung von Blähschlamm unterbunden. Außerdem beobachtet man eine Verminderung der Schaumbildung durch Adsorption von Detergentien auf der Aktivkohle. Die Aktivkohle steigert weiterhin die biologische Aktivität und den aeroben Abbau der organischen Stoffe, bindet schädliche Stoffe im Abwasser, verbessert die Filtrierbarkeit der Schlämme und erhöht die Auslaugbeständigkeit der im Klärschlamm enthaltenen Schwermetalle.

Die Anwendung von Aktivkohle in der Abwassertechnik wird aber durch deren relativ hohen Preis stark eingeschränkt.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von in Kläranlagen einsetzbaren aktivkohleähnlichen Stoffen durch Pyrolyse von organischen Substanzen zu finden, bei denen preiswerte Produkte mit Aktivkohleeigenschaften entstehen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Klärschlamm bei höheren Temperaturen unter Luftabschluß in einem Reaktor zu aktivkohleähnlichen Substanzen umgesetzt wird.

Vorzugsweise wird durch die Einstellung der Pyrolysetemperatur und der Pyrolysedauer die Reaktion so geführt, daß eine aktivkohleähnliche Substanz mit einer spezifischen Oberfläche zwischen 50 und 500 m²/g Kohlenstoff entsteht. Bewährt haben sich Temperaturen von 400 bis 600°C und Pyrolysedauern von 0,05 bis 2 Stunden.

Ein Teil des in der Kläranlage anfallenden Klärschlammes wird homogenisiert und gegebenenfalls mit einem neutralisierenden Mittel, wie z.B. gelöschten Kalk versetzt und vorgetrocknet. Anschließend wird dieser Klärschlamm unter Luftabschluß in einen üblichen, mit Rührer versehenen Festbettreaktor eingeführt, der vorzugsweise mit aus der Kläranlage entstehendem Faulgas geheizt wird. Bei einer Temperatur von 400 bis 600°C entweichen Pyrolysegase, die in einer Nachbrennkammer nachverbrannt werden. Im Reaktor entsteht ein aktivkohleähnliches, pulverförmiges Produkt, das sich hervorragend zur Abwasserbehandlung eignet. Gleichzeitig wird durch das zur Anwendung kommende Verfahren die anfallende Klärschlammenge reduziert.

Folgendes Beispiel soll das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern:

In einem Reaktor mit einer Füllung aus keramischen Kugeln, die mittels eines Rührers langsam bewegt werden und dessen Wandtemperatur durch elektrische Beheizung auf 400°C gehalten wird, werden innerhalb einer Stunde 15 kg Klärschlamm mit einem Restfeuchtegehalt von 75 Gew. % eingespeist. Nach einer Stunde werden an der Schleuse am unteren Ende des Reaktors 2,2 kg einer dunklen, krümeligen, aktivkohleähnlichen Substanz entnommen. Die spezifische Oberfläche des so erhaltenen schwarzen Produktes liegt bei 80 m²/g Kohlenstoff. Ein Zusatz von 10 bis 100 g/m³ Abwasser verhindert zuverlässig das Entstehen von Blähschlamm und verbessert die biologische Aktivität der Kläranlage.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von in Kläranlagen einsetzbaren aktivkohleähnlichen Stoffen durch Pyrolyse von organischen Substanzen, dadurch gekennzeichnet, daß Klärschlamm bei höheren Temperaturen unter Luftabschluß in einem Reaktor zu aktivkohleähnlichen Stoffen umgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Wahl der Pyrolysetemperatur ein aktivkohleähnlicher Stoff mit einer spezifischen Oberfläche von 50 bis 500 m²/g Kohlenstoff erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Pyrolysetemperaturen von 400 bis 600°C und Pyrolysedauern von 0,05 bis 2 Stunden angewendet werden.