DE602004006366T2

DE602004006366T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Schlammbehandlung

Info

Publication number: DE602004006366T2
Application number: DE602004006366T
Authority: DE
Inventors: Nozomu Chiyoda-ku Yasunaga; Toshiyuki Chiyoda-ku Kamiya; Naoki Chiyoda-ku Nakatsugawa; Junji Chiyoda-ku Hirotsuji
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-01-07
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2008-01-03
Anticipated expiration: 2024-10-15
Also published as: US7288191B2; EP1557398B1; CN100336614C; EP1557398A1; JP2005219043A; JP4593175B2; US7320759B2; DE602004006366D1; US20070068876A1; CN1636896A; US20050145575A1; ATE361900T1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Klärschlammbehandlungsverfahren und eine Klärschlammbehandlungsvorrichtung zum Behandeln von Klärschlamm, der erzeugt wird während der Aufbereitung von Fäkalwasser, Abwässern aus Lebensmittelbetrieben, Abwässern aus der Viehhaltung oder dergleichen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es wird erwartet, dass Phosphatgestein, welches ein Ausgangsmaterial für Phosphor ist, in weniger als 100 Jahren erschöpft sein wird. Japan importiert 100 % seines Phosphatgesteins und Phosphor ist unverzichtbar in der landwirtschaftlichen Produktion. Somit kann Lebensmittelknappheit zu einem ernsten Problem werden, wenn nichts unternommen wird. Vor diesem Hintergrund wurden Versuche unternommen, organischen Abfall wiederzuverwerten durch Wiedergewinnen und Wiederverwerten von Phosphor aus dem aktivierten Klärschlamm, der verwendet wird bei der Fäkalwasseraufbereitung, der Aufbereitung von Abwässern aus Lebensmittelbetrieben, der Aufbereitung von Abwässern aus der Viehhaltung, oder dergleichen. Insbesondere ist der Phosphorgehalt im Klärschlamm kürzlich angestiegen durch Fortschritte bei der Fäkalwasseraufbereitung und dadurch wurde die Verringerung der Umweltbelastung durch Wiedergewinnen von Phosphor aus dem Fäkalwasser-Klärschlamm wichtig.
In JP 2002-263676 werden ein Abwasseraufbereitungsverfahren und eine Anlage beschrieben, welche die überschüssige Klärschlammerzeugung, die die biologische Aufbereitung von organischer Drainage begleitet, verringern kann, und die Wasserqualität des be handelten Wassers verbessern kann. Insbesondere wird ein Teil eines aktivierten Klärschlamms zu einem Ozonbehandlungstank als überschüssiger Schlamm transportiert und löslich gemacht. Weiterhin wird das in dem Schlamm enthaltene Aggregat in einem Lösebehälter gelöst und nachfolgend in einem Flockungsbehälter wieder ausgeflockt, wodurch in dem Belebtschlamm enthaltener Phosphor nahezu vollständig entfernt wird.
Ein Beispiel eines bekannten Klärschlammaufbereitungsverfahrens, welches eine Phosphorrückgewinnung beinhaltet, umfasst: Auflösen des Klärschlamms unter Verwendung von Ozon oder Ultraschall; Abtrennen der Feststoffe von den Flüssigkeiten; und Hinzufügen von Ca- oder Mg-Ionen zu der abgetrennten Flüssigkeit zum Ausfällen des kaum löslichen Phosphates, um dadurch Phosphor rückzugewinnen (siehe beispielsweise JP 2003-047988 A ). Weiterhin umfasst ein Beispiel eines bekannten Klärschlammaufbereitungsverfahrens, welches ein Aufschäumen verwendet: Blasen eines ozonhaltigen Gases durch den Klärschlamm zum Ausbilden einer Gas-Flüssigkeits-Kontaktregion und Unterziehen des Klärschlamms einer Ozonbehandlung, während die Gas-Flüssigkeits-Kontaktregion auf einer konstanten Höhe gehalten wird (siehe beispielsweise JP 08-267099 A ). Beide Verfahren haben jedoch Probleme dergestalt, dass Phosphor in dem Klärschlamm nicht hinreichend eluiert werden kann und die Phosphor-Rückgewinnungsrate niedrig ist.
Somit wurde ein Verfahren zum effizienteren Eluieren von Phosphor in Klärschlamm als herkömmliche Verfahren vorgeschlagen, welches umfasst: Unterziehen des Klärschlamms einer Ozonbehandlung und nachfolgendes Behandeln des Schlamms mit einem Alkali, wie beispielsweise Natriumhydroxid (siehe beispielsweise JP 2003-200193 A ).
In herkömmlichen Verfahren, die eine Alkalibehandlung nach der Ozonbehandlung umfassen, wird jedoch das Ozon nicht effizient für eine Reaktion mit dem Klärschlamm verwendet, sogar wenn eine große Menge des ozonhaltigen Gases eingeblasen wird, da das Ozon durch eine Reaktion mit gelösten Komponenten verschwendet wird. Somit haben herkömmliche Verfahren das Problem, dass die Phosphor-Rückgewinnungsrate ungefähr 7 % ist, was weit davon entfernt ist, ausreichend zu sein, und dass die Behandlung nicht effizient durchgeführt werden kann. Die Verfahren haben weiterhin das Problem, dass die Einwirkzeit für das Auftreten einer hinreichenden Reaktion zwischen dem Klärschlamm und dem Ozon zum Verringern des Klärschlammvolumens lang sein musste aufgrund der kleinen Gas-Flüssigkeits-Kontaktfläche.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde durchgeführt im Hinblick auf die Lösung der obigen Probleme und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Schlammbehandlungsverfahren und eine Schlammbehandlungsvorrichtung bereitzustellen, welche Verbesserungen bei den Phosphor-Rückgewinnungsraten und der Schlammmengenverringerung gestatten durch effizientes Eluiren von Phosphor in dem Schlamm.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Klärschlammbehandlungsverfahren nach Anspruch 1 und eine Klärschlammbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 7.
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Durch intensive Studien an Klärschlammbehandlungsverfahren unter Verwendung von Ozon haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass Ozon und Klärschlamm direkt miteinander reagieren können und dass Ozon effektiv verwendet werden kann durch Adsorbieren des Klärschlamms an Blasen. Weiterhin haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass Phosphor in beachtlicher Weise eluiert werden kann, indem ein Wort der auf Blasen adsorbierte Klärschlamm und ein Schlammlöse mittel in Kontakt miteinander gebracht werden, um die Erfindung zu vervollständigen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können eine verbesserte Phosphor-Rückgewinnungsrate und eine verbesserte Schlammvolumenverringerung erzielt werden durch: Aufschäumen einer Schlamm enthaltenden Flüssigkeit durch Einblasen eines ozonhaltigen Gases in die Schlamm enthaltende Flüssigkeit und effizientes Eluieren des Phosphors in dem Schlamm, in dem der an Blasen adsorbierte Schlamm und ein Schlammlösemittel in Kontakt zueinander gebracht werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den beigefügten Zeichnungen ist:
1 ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer Schlammbehandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung zeigt,
2 ein Diagramm, das einen Ozonbehandlungsbehälter der Schlammbehandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
3 ein Diagramm, das ein Phosphor-Eluierungsgefäß der Schlammbehandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
4 ein Diagramm, das eine Phosphor-Eluierungsrate bei der Ausführungsform 1 zeigt,
5 ein Diagramm, das eine VSS-Verringerungsrate bei der Ausführungsform 1 zeigt,
6 ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer Schlammbehandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt,
7 ein Diagramm, das ein Phosphor-Eluierungsgefäß der Schlammbehandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
8 ein Diagramm, das ein Phosphor-Eluierungsbeschleunigungsgefäß der Schlammbehandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
9 ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer Schlammbehandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt,
10 ein Diagramm, das ein Ozonbehandlungsgefäß der Schlammbehandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
11 ein Diagramm, das ein Phosphor-Eluierungsgefäß der Schlammbehandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
12 ein Diagramm, das ein Phosphor-Eluierungsbeschleunigungsgefäß der Schlammbehandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
13 ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer Schlammbehandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt,
14 ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer Schlammbehandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt,
15 ein Diagramm, das ein Phosphor-Eluierungsgefäß der Schlammbehandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
16 ein Diagramm, das ein Phosphor-Eluierungsbeschleunigungsgefäß der Schlammbehandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und
17 ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer Schlammbehandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Hier im folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Ausführungsform 1
1 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer Klärschlammbehandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 1 ist eine Klärschlammbehandlungsvorrichtung 10 mit einem Ozonbehandlungsgefäß 11 und einem Phosphor-Eluierungsgefäß 12 versehen. Das Phosphor-Eluierungsgefäß 12 ist dem Ozonbehandlungsgefäß 11 nachgelagert angeschlossen. Ein Ozonisator 13, welcher ein ozonhaltiges Gas d erzeugt, ist mit dem Ozonbehandlungsgefäß 11 verbunden. Ein Schlammlösemittel-Speichergefäß 15, welches zeitweise ein Schlammlösemittel e speichert, ist mit dem Phosphor-Elutionsgefäß 12 über eine Schlammlösemittel-Zufuhrpumpe 14 verbunden. Eine Überschuss-Ozongas-Zersetzungsvorrichtung 16, welche nicht in einer schlammhaltigen Flüssigkeit a gelöstes Ozongas zu Sauerstoff zersetzt und Sauerstoff-Ozon in die Atmosphäre abgibt, ist mit einem oberen Abschnitt des Phosphor-Elutionsgefäßes 12 verbunden. Eine Austrittsröhre 17, welche einen Phosphor-eluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit b abführt, ist mit einem unteren Abschnitt oder einem Mittelabschnitt des Phosphor-Elutionsgefäßes 12 verbunden.
Eine Klärschlammbehandlung unter Verwendung solch einer Klärschlammbehandlungsvorrichtung 10 umfasst zunächst: Zuführen der schlammhaltigen Flüssigkeit a, die von einer Kläranlage (nicht gezeigt) oder dergleichen erzeugt wurde, zu dem Ozonbehandlungsgefäß 11 und Einblasen des ozonhaltigen Gases d, das von dem Ozonisator 13 erzeugt wurde, in die schlammhaltige Flüssigkeit a in dem Ozonbehandlungsgefäß 11. Die oxidative Zersetzung des Klärschlamms schreitet voran aufgrund der oxidativen Kraft des Ozons, wodurch die schlammhaltige Flüssigkeit a aufgeschäumt wird. In dem Ozonbehandlungsgefäß 11 werden Blasen leicht erzeugt, wodurch der Schlamm an den Blasen adsorbiert wird. Die Menge an Phosphor, der an diesem Punkt aus dem Schlamm in eine flüssige Phase eluiert wird, ist klein und die Phosphor-Elutionsrate ist höchstens ungefähr einige Prozent. Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm c und eine Restflüssigkeit h, welche Schlamm enthält, der zurückbleibt, ohne an den Schaumblasen adsorbiert zu sein, werden dem Phosphor-Elutionsgefäß 12 über eine Schaumblasen-Abführöffnung 22 zugeführt. Zur gleichen Zeit wird das Schlammlösemittel e, welches eine alkalische wässrige Lösung, wie zum Beispiel eine wässrige Lösung von Natriumhydroxid oder eine wässrige Lösung von Kaliumhydroxid, oder eine saure wässrige Lösung, wie zum Beispiel Salzsäure oder Schwefelsäure, einschließt, von dem Schlammlösemittel-Speichergefäß 15 dem Phosphor-Elutionsgefäß 12 über die Schlammlösemittel-Zufuhrpumpe 14 zugeführt. Zu dieser Zeit werden in dem Phosphor-Elutionsgefäß 12 die Schaumblasen c mit adsorbiertem Schlamm beseitigt, während der Schlamm, der durch die Ozonbehandlung in einem Zustand ist, in dem leicht Phosphor eluiert werden kann, und das Schlammlösemittel e miteinander in Kontakt gebracht werden für eine Reaktion, wodurch eine große Menge an Phosphor in dem Schlamm in eine Flüssigphase eluiert wird. Die den Schlamm, aus dem Phosphor eluiert wurde, enthaltende Flüssigkeit b wird zu der Außenseite des Gefäßes durch die Abführröhre 17 abgeführt. Von dem dem Ozonbehandlungsgefäß 11 zugeführten ozonhaltigen Gas d wird Ozon, welches sich nicht in der Schlamm enthaltenden Flüssigkeit a lösen konnte, in Sauerstoff zerlegt und in die Atmosphäre abgelassen durch die Ozongas-Zersetzungsvorrichtung 16, die mit dem oberen Abschnitt des Phosphor-Elutionsgefäßes 12 verbunden ist.
Als nächstes wird speziell unter Bezugnahme auf 2 ein Schritt des Aufschäumens der schlammhaltigen Flüssigkeit a durch Einblasen des ozonhaltigen Gases d in die Schlamm enthaltende Flüssigkeit a in dem Ozonbehandlungsgefäß 11 beschrieben.
Das Ozonbehandlungsgefäß 11 ist mit einem Ausströmrohr 18, einem Mischer 19, einer Blasenmischschaufel 20 und einer Flüssigkeitsmischschaufel 21 versehen. Eine Schaumblasen-Austrittsöffnung 22 ist in einem oberen Abschnitt des Ozonbehandlungsgefäßes 11 vorgesehen. Die Gestalt des Ozonbehandlungsgefäßes 11 ist nicht sonderlich eingeschränkt, solange das Gefäß die effiziente Lösung von Ozon in dem Schlamm erlaubt, jedoch ist das Ozonbehandlungsgefäß 11, vorzugsweise vom Ausströmtyp oder Ausstoßtyp. Zunächst wird die ozonhaltige Flüssigkeit a dem Ozonbehandlungsgefäß 11 mit einer vorbestimmten Flussrate zugeführt. Das ozonhaltige Gas d wird von dem Ozonisator 13 durch das Ausströmrohr 18 in die schlammhaltige Flüssigkeit a eingeführt, während ein vorbestimmtes Volumen der schlammhaltigen Flüssigkeit a in dem Ozonbehandlungsgefäß 11, gespeichert ist. Dadurch reagieren der Schlamm und das Ozon miteinander, wodurch die schlammhaltige Flüssigkeit a aufgeschäumt wird. Durch diese Reaktion werden starke Zellwände des Klärschlamms (Mikroorganismen) zerstört, während Carbonatgruppen (Carbonationen oder Bicarbonationen) entfernt werden. Der Mischer 19 wird zum Drehen der Blasenmischschaufel 20 und der Flüssigkeitsmischschaufel 21 betrieben, welche an vorbestimmten Positionen vorgesehen sind. Dadurch werden die Schaumblasen c mit adsorbiertem Schlamm und die Restflüssigkeit h, welche den Schlamm enthält, der zurückbleibt, ohne an den Blasen adsorbiert zu sein, durchmischt, wodurch die Reaktion zwischen dem Schlamm und dem Ozon beschleunigt wird. Die Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm c und die Restflüssigkeit h steigen aufgrund des Druckes des ozonhaltigen Gases d an und werden dem Phosphor-Elutionsgefäß 12 über die Schaumblasen-Austrittsöffnung 22 zugeführt.
Hier ist die Zufuhr des ozonhaltigen Gases d vorzugsweise 10 bis 500 mg·O₃/g·SS, bevorzugter 20 bis 400 mg·O₃/g·SS. Eine Zufuhr des ozonhaltigen Gases mit weniger als 10 mg·O₃/g·SS kann die Phosphor-Elutionsrate aus dem Schlamm verringern, da die Mikroorganismen in dem Schlamm nicht hinreichend beschädigt werden können. Eine Zufuhr des ozonhaltigen Gases d, welche 500 mg·O₃/g·SS übersteigt, kann in hohen Behandlungskosten resultieren, da Ozon verschwendet wird.
Weiterhin ist ein Verhältnis G/L der Zufuhr des ozonhaltigen Gases zu der Zufuhr des Schlamms vorzugsweise 0,05 oder mehr. Ein Verhältnis G/L von weniger als 0,05 kann die Rate der oxidativen Zersetzungsreaktion des Schlamms reduzieren, da kaum Blasen erzeugt werden.
Die Verweildauer der schlammhaltigen Flüssigkeit a in dem Ozonbehandlungsgefäß 11 ist vorzugsweise 30 Minuten oder weniger. Eine Verweildauer, die 30 Minuten überschreitet, erfordert ein großes Ozonbehandlungsgefäß 11, welches zu einer großen Schlammbehandlungsapparatur 10 führen kann.
Als nächstes wird der Schritt des Eluierens von Phosphor in dem Schlamm in die Flüssigphase durch Bringen der Blasen mit adsorbierten Schlamm c und der Restflüssigkeit h sowie des Schlammlösemittels in Kontakt zueinander in dem Phosphor-Elutionsgefäß 12 speziell unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Das Phosphor-Elutionsgefäß 12 ist mit dem Mischer 19, der Flüssigkeitsmischschaufel 21 und einer Entschäumerschaufel 23 versehen. Die Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm c und die Restflüssigkeit h werden dem Phosphor-Elutionsgefäß 12 von dem Ozonbehandlungsgefäß 11 zugeführt, während das Schlammlösemittel e von dem Schlammlösemittel-Speichergefäß 15 dem Phosphor-Elutionsgefäß 12 zugeführt wird. Der Mischer 19 wird betrieben zum Beseitigen der Schaumblasen mit der Entschäumerschaufel 23 und zum Vermischen der Phosphor-eluierten Schlamm enthaltenden Flüssigkeit b und des Schlammlösemittels e mit der Flüssigkeitsmischschaufel 21, wodurch die Phosphor-Elution beschleunigt wird. Für ein wirkungsvolles Entschäumen ist die Anzahl der Schaufeln auf der Entschäumerschaufel 23 vorzugsweise größer als die Anzahl der Schaufeln auf der Flüssigkeitsmischschaufel 21. Die Phosphor-eluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit b wird über die Austrittsröhre 17 zu der Außenseite des Gefäßes abgeführt. Durch Vorsehen eines Überflusstyp-Austrittsrohrs 17 oder durch Vorsehen eines Flüssigkeitsniveausensors in dem Gefäß zum Abführen der Phosphor-eluierten Schlamm enthaltenden Flüssigkeit b unter Verwendung einer Pumpe, die mit dem Sensor verkoppelt ist, kann das Flüssigkeitsniveau in dem Phosphor-Elutionsgefäß 12 auf eine konstante Höhe eingestellt werden. Von dem dem Ozonbehandlungsgefäß 11 zugeführten Ozongas wird Ozongas, das sich nicht in der schlammhaltigen Flüssigkeit a lösen konnte, zu Sauerstoff zersetzt und in die Atmosphäre abgelassen über die Überschuss-Ozongas-Zersetzungsvorrichtung 16, welche mit dem oberen Abschnitt des Phosphor-Elutionsgefäßes 12 verbunden ist.
Die Verweildauer der Phosphor-eluierten Schlamm enthaltenden Flüssigkeit b in dem Phosphor-Elutionsgefäß 12 ist vorzugsweise 30 Minuten oder weniger. Eine Verweildauer, welche 30 Minuten überschreitet, erfordert ein großes Phosphor-Elutionsgefäß 12, was zu einer großen Schlammbehandlungsvorrichtung 26 führen kann.
Das Verfahren zum Zuführen des Schlammlösemittels e ist hier nicht besonders eingeschränkt. Das Schlammlösemittel e kann als ein Schauer von dem oberen Abschnitt des Phosphor-Elutionsgefäßes 12 zugeführt werden oder kann direkt zugeführt werden unmittelbar bevor die Blasen mit dem adsorbierten Schlamm c und die Restflüssigkeit h dem Phosphor-Elutionsgefäß 12 zugeführt werden.
Der Schlamm in dem Phosphor-Elutionsgefäß 12 hat einen pH-Wert von vorzugsweise 10 oder mehr, bevorzugter 13 oder mehr, wenn eine wässrige alkalische Lösung als das Schlammlösemittel e verwendet wird. Ein pH-Wert von weniger als 10 kann die Phosphor-Elutionsrate verringern, da die Lösung des Schlamms nicht voranschreiten wird. Ein Beispiel eines Verfahrens zum Einstellen des pH-Wertes des Schlamms auf die obigen Werte umfasst: Vorsehen eines PH-Messers zum Messen des pH-Wertes des Schlamms in dem Phosphor-Elutionsgefäß 12 und Zuführen des Schlammlösemittels e entsprechend dem gemessenen pH-Wert. Alternativ kann anstelle der Einstellung des pH-Wertes des Klärschlamms die Menge der hinzugefügten wässrigen alkalischen Lösung bezüglich der Schlammmenge auf einen konstanten Wert eingestellt werden. In diesem Fall hat der Schlamm vorzugsweise eine Hydroxidionenkonzentration von 0,1 mmol/l oder mehr.
Der Schlamm in dem Phosphor-Elutionsgefäß 12 hat einen pH-Wert von vorzugsweise 4 oder weniger, bevorzugter 3 oder weniger, wenn eine saure wässrige Lösung als das Schlammlösemittel e verwendet wird. Ein pH-Wert des Schlamms, der 4 übersteigt, kann die Phosphor-Elutionsrate verringern, da die Lösung des Schlamms nicht voranschreitet.
Ein Schlammbehandlungsexperiment wurde durchgeführt unter Verwendung solch einer Schlammbehandlungsvorrichtung 10 unter der Bedingung, dass der Wert von SS (suspendierte Feststoffe) in dem Schlamm 4300 mg/L betrug, die Zufuhr des ozonhaltigen Gases 180 mg·O₃/g·SS betrug, ein pH-Wert des Schlamms in dem Phosphor-Elutionsgefäß 13 betrug (mit 8 mol/L Natriumhydroxidlösung eingestellt), und die Behandlungsdauer 30 Minuten betrug. Dadurch wurde eine Phosphor-Elutionsrate aus dem Schlamm bestimmt. 4 zeigt die Ergebnisse. Weiterhin wurde eine VSS-(flüchtige suspendierte Feststoffe)-Verringerungsrate unter ähnlichen Bedingungen bestimmt. 5 zeigt die Ergebnisse.
Ein Schlammbehandlungsexperiment wurde durchgeführt unter Verwendung einer herkömmlichen Vorrichtung, welches eine Alkalibehandlung nach der Ozonbehandlung unter ähnlichen Bedingungen umfasst, um dadurch die Phosphor-Elutionsrate aus dem Schlamm zu bestimmen. 4 zeigt die Ergebnisse. Weiterhin wurde die VSS-Verringerungsrate unter ähnlichen Bedingungen bestimmt und 5 zeigt die Ergebnisse.
4 zeigt deutlich, dass die Phosphor-Elutionsrate bei 67,6 mit der herkömmlichen Vorrichtung verblieb, während die Phosphor-Elutionsrate beachtlich auf 89,0 verbessert wurde mit der Schlammbehandlungsvorrichtung 10. Weiterhin zeigt 5 deutlich, dass die VSS-Verringerungsrate aus dem Schlamm bei 31 mit der herkömmlichen Vorrichtung verblieb, während die VSS-Verringerungsrate aus dem Schlamm sich beachtlich auf 55,0 % mit der Schlammbehandlungsvorrichtung 10 verbesserte. Die Schlammbehandlungsvorrichtung 10 der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung hat eine große Kontaktfläche zwischen dem Klärschlamm und dem Ozon. Dadurch erlaubt die Schlammbehandlungsvorrichtung 10 eine wirkungsvolle Flution von Phosphor in dem Schlamm in die Flüssigphase und eine beachtliche Schlammmengenreduktion während der Schlammbehandlung. Zusätzlich konnten solch eine Phosphor-Elutionsrate und eine VSS-Verringerungsrate mit anderen herkömmlichen Phosphor-Elutionsbehandlungen, wie beispielsweise einer Wärmebehandlung oder einer Ultraschall-Zersetzungsbehandlung, in einer Behandlung die für eine kurze Zeitdauer von 30 Minuten andauerte, nicht erzielt werden.
Ausführungsform 2
6 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer Schlammbehandlungsvorrichtung 26 gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 6 ist die Schlammbehandlungsvorrichtung 26 mit einem Ozonbehandlungsgefäß 11, einem Phosphor-Elutionsgefäß 12A und einem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27 versehen. Das Phosphor-Elutionsgefäß 12A ist dem Ozonbehandlungsgefäß 11 nachgelagert angeschlossen. Das Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27 ist dem Phosphor-Elutionsgefäß 12A nachgelagert angeschlossen. Eine Überschuss-Ozongas-Zersetzungsvorrichtung 16 ist mit einem oberen Abschnitt von sowohl dem Phosphor-Elutionsgefäß 12A als auch dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27 verbunden. Die Austrittsröhren 17A und 17B, welche eine Phosphor-eluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit b abführen, sind in einem Bodenabschnitt des Phosphor-Elutionsgefäßes 12R und in einem unteren Abschnitt oder Mittelabschnitt des Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäßes 27 vorgesehen. Der übrige Aufbau ist der gleiche wie der in 1 gezeigte Aufbau und somit werden die gleichen Abschnitte wie jene in 1 durch die gleichen Bezüge repräsentiert und Beschreibungen derselben sind in der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung weggelassen.
Die Schlammbehandlung unter Verwendung solch einer Schlammbehandlungsvorrichtung 26 umfasst zunächst das Zuführen einer schlammhaltigen Flüssigkeit a, die in einer Klärschlammbehandlungsanlage (nicht gezeigt) oder dergleichen erzeugt wurde, zu dem Ozonbehandlungsgefäß 11. Durch das Einblasen von Ozon werden Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm c und eine Restflüssigkeit h, welche Schlamm enthält, der zurückbleibt, ohne an den Schaumblasen adsorbiert zu sein, dem Phosphor-Elutionsgefäß 12A über eine Schaumblasen-Austrittsöffnung 22 zugeführt. Gleichzeitig wird ein Schlammlösemittel e, das eine wässrige alkalische Lösung, wie zum Beispiel eine wässrige Lösung von Natriumhydroxid oder eine wässrige Lösung von Kaliumhydroxid, einschließt, und eine saure wässrige Lösung, wie zum Beispiel Salzsäure oder Schwefelsäure, von einem Schlammlösemittel-Speicherbehälter 15 über eine Schlammlösemittel-Zufuhrpumpe 14 dem Phosphor-Elutionsgefäß 12A zugeführt. Zu dieser Zeit werden in dem Phosphor-Elutionsgefäß 12A die Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm c beseitigt, während der Schlamm, der durch die Ozonbehandlung in einem Zustand ist, in dem leicht Phosphor eluiert werden kann, und das Schlammlösemittel e für eine Reaktion in Kontakt zueinander gebracht werden, wodurch eine große Menge an Phosphor in dem Schlamm in eine Flüssigphase eluiert wird. Die Phosphoreluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit b wird dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27 über die Austrittsröhre 17A zugeführt. In dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27 wird durch Mischen die Phosphor-eluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit b weiter in die Flüssigphase eluiert.
Als nächstes wird speziell unter Bezugnahme auf 7 das Phosphor-Elutionsgefäß 12A beschrieben.
Das Phosphor-Elutionsgefäß 12A ist mit einem Mischer 19, einer Entschäumerschaufel 23, einer Bodenabschnitts-Mischschaufel 24 und einem Schaufelanhang 25 versehen. Die Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm c und die Restflüssigkeit h werden von dem Ozonbehandlungsgefäß 11 zu dem Phosphor-Elutionsgefäß 12A zugeführt, während das Schlammlösemittel von dem Schlammlösemittel-Speichergefäß 15 zu dem Phosphor-Elutionsgefäß 12A zugeführt wird. Der Schlamm, der in einem Zustand ist, in dem leicht Phosphor eluiert werden kann, und das Schlammlösemittel e reagieren miteinander, wodurch eine große Menge an Phosphor in dem Schlamm in die Flüssigphase eluiert wird. Der Mischer 19 wird so betrieben, dass die Schaumblasen mit der Entschäumerschaufel 23 beseitigt werden. Die zurückbleibenden Blasen werden beseitigt, indem sie in Kontakt mit dem Schaufelanhang 25 aus Silikonschläuchen oder dergleichen kommen. Durch diese Reaktion werden starke Zellwände des Klärschlamms (Mikroorganismen) weiter zerstückelt und der Schlamm wird modifiziert (kaum biologisch abbaubare Substanzen werden leicht biologisch abbaubar). Die Phosphoreluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit b fällt auf einen Bodenabschnitt des Phosphor-Elutionsgefäßes 12A, wird durch die Bodenabschnitts-mischschaufel 24 weiter durchmischt, und wird zu der Außenseite des Gefäßes über die Austrittsröhre 17A abgeführt. Hier hat der Bodenabschnitt des Phosphor-Elutionsgefäßes 12A vorzugsweise einen Neigungswinkel α von 10° oder mehr, so dass der Schlamm weich fallen kann. Von dem dem Ozonbehandlungsgefäß 11 zugeführten Ozongas wird Ozongas, das sich nicht in der schlammhaltigen Flüssigkeit a lösen konnte, zu Sauerstoff zersetzt und in die Atmosphäre abgelassen über die Überschuss-Ozongas-Zersetzungsvorrichtung 16, die mit dem oberen Abschnitt des Phosphor-Elutionsgefäßes 12 verbunden ist.
Als nächstes wird das Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27 speziell unter Bezug auf 8 beschrieben.
Das Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27 ist mit einem Mischer 19, einer Flüssigkeitsmischschaufel 21 und einer Entschäumerschaufel 23 versehen. Die Phosphor-eluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit b wird von dem Phosphor-Elutionsgefäß 12A dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27 zugeführt. Der Mischer 19 wird betrieben zum Beseitigen der Schaumblasen, die teilweise in dem Phosphor-Elutionsgefäß 12A zurückbleiben, oder der Schaumblasen, die durch Mischen mit der Entschäumerschaufel 23 erzeugt werden, und zum weiteren Mischen der Phosphor-eluierten Schlamm enthaltenden Flüssigkeit b mit der Flüssigkeitsmischschaufel 21, wodurch die Phosphor-Elution beschleunigt wird. Die Phosphor-eluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit b wird zu der Außenseite des Gefäßes über die Austrittsröhre 17B abgeführt. Das Flüssigkeitsniveau in dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27 kann hier auf eine konstante Höhe eingestellt werden durch Vorsehen einer Überflusstyp-Austrittsröhre 17B oder durch Vorsehen eines Flüssigkeitsniveausensors in dem Gefäß zum Abführen der Phosphor-eluierten Schlamm enthaltenden Flüssigkeit b unter Verwendung einer Pumpe, die mit dem Sensor verkoppelt ist. Ozongas, das sich nicht in der schlammhaltigen Flüssigkeit a lösen konnte, wird zu Ozon zersetzt und an die Atmosphäre abgegeben über die Überschuss-Ozongas-Zersetzungsvorrichtung 16, die mit dem oberen Abschnitt des Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäßes 27 verbunden ist.
Die Verweildauer der Phosphor-eluierten Schlamm enthaltenden Flüssigkeit b in dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27 ist vorzugsweise 30 Minuten oder weniger. Eine Verweildauer, welche 30 Minuten übersteigt, erfordert ein großes Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27, was zu einer großen Schlammbehandlungsvorrichtung 26 führen kann.
Gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung ist eine lange Kontaktzeit vorgesehen zwischen dem Schlamm und dem Schlammlösemittel e, wodurch die Phosphor-Elutionsrate weiter verbessert wird. Weiterhin werden der Klärschlamm und die Blasen vollständig getrennt und somit werden keine Blasen der Überschuss-Ozongas-Zersetzungsvorrichtung 16 zugeliefert, wodurch eine Verunreinigung der Überschuss-Ozongas-Zersetzungsvorrichtung 16 verhindert wird.
Bei der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung wird das Schlammlösemittel e dem Phosphor-Elutionsgefäß 12A zugeführt, jedoch kann das Schlammlösemittel e sowohl dem Phosphor-Elutionsgefäß 12A als auch dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27 zugeführt werden. Das Verfahren zum Zuführen des Schlammlösemittels e ist nicht sonderlich eingeschränkt. Das Schlammlösemittel e kann als ein Schauer von dem oberen Abschnitt beider Gefäße (Phosphor-Elutionsgefäß 12A und Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27) zugeführt werden. Alternativ kann das Schlammlösemittel e direkt zugeführt werden unmittelbar bevor die Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm c und die Restflüssigkeit h zugeführt werden, oder die Phosphoreluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit b wird beiden Gefäßen zugeführt.
Ausführungsform 3
9 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer Schlammbehandlungsvorrichtung 29 gemäß der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 9 ist die Schlammbehandlungsvorrichtung 29 mit einem Ozonbehandlungsgefäß 11A, einem Phosphor-Elutionsgefäß 12B und einem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27A versehen. Wie in 10 gezeigt, ist eine Überflusstyp-Restflüssigkeits-Abführöffnung in einem unteren Abschnitt oder Mittelabschnitt des Ozonbehandlungsgefäßes 11A vorgesehen und die Restflüssigkeits-Abführöffnung des Ozonbehandlungsgefäßes 11A ist mit dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27A über eine Restflüssigkeits-Abführöffnung 28 verbunden. Der weitere Aufbau ist der gleiche wie der in 6 gezeigte Aufbau und somit werden die gleichen Abschnitte wie jene in 6 durch die gleichen Bezugszeichen dargestellt und Beschreibungen derselben werden bei der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung unterlassen.
Eine Schlammbehandlung unter Verwendung solch einer Schlammbehandlungsvorrichtung 29 umfasst zunächst das Zuführen einer Schlamm enthaltenden Flüssigkeit a, die in einer Klärschlammaufbereitungsanlage (nicht gezeigt) oder dergleichen erzeugt wurde, in ein Ozonbehandlungsgefäß 11A. Durch Einblasen von Ozon werden Schaumblasen mit adsorbierten Schlamm dem Phosphor-Elutionsgefäß 12B über eine Schaumblasen-Ausgabeöffnung 22 zugeführt. Gleich zeitig wird ein Schlammlösemittel e, einschließlich einer alkalischen wässrigen Lösung, wie beispielsweise einer wässrigen Lösung von Natriumhydroxid oder einer wässrigen Lösung von Kaliumhydroxid, und einer sauren wässrigen Lösung, wie beispielsweise Salzsäure oder Schwefelsäure, von einem Schlammlösemittel-Speichergefäß 15 über eine Schlammlösemittel-Zufuhrpumpe 14 dem Phosphor-Elutionsgefäß 12B zugeführt. Zu dieser Zeit werden in dem Phosphor-Elutionsgefäß 12B die Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm c beseitigt und der Schlamm, der aufgrund der Ozonbehandlung in einem Zustand ist, in dem leicht Phosphor eluiert werden kann, und das Schlammlösemittel e werden in Kontakt zueinander für eine Reaktion gebracht. Dadurch wird eine große Menge des Phosphors in dem Schlamm in die Flüssigphase eluiert. Eine Phosphor-eluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit b wird von dem Phosphor-Elutionsgefäß 12B dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27A über eine Austrittsröhre 17A zugeführt, während eine Restflüssigkeit h, die Schlamm enthält, der zurückbleibt, ohne auf den Blasen adsorbiert zu sein, dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27A direkt von dem Ozonbehandlungsgefäß 11A über die Restflüssigkeits-Abführröhre 28 zugeführt wird. Dadurch werden in dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27A die Phosphor-eluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit b und die Restflüssigkeit h vermischt.
Eine Grenzfläche zwischen den Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm c und der Restflüssigkeit h kann konstant gehalten werden durch Einstellen eines Druckgleichgewichts zwischen den Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm c und der Restflüssigkeit h, d.h. durch: Einstellen eines Flüssigkeitsniveaus in dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27A (Einstellen einer höheren Position als der Grenze zwischen den Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm c und der Restflüssigkeit h), wenn das Flüssigkeitsniveau in dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27A höher ist als der höchste Teil der Restflüssigkeits-Abführröhre 28; und Einstellen der Höhe des höchsten Teils der Restflüssigkeits-Abführröhre 28 (Einstellen auf eine Position, die höher ist als die Grenzfläche zwischen den Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm c und der Restflüssigkeit h), wenn der höchste Teil der Restflüssigkeits-Abführröhre 28 höher ist als das Flüssigkeitsniveau in dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27A.
Der meiste Schlamm ist auf den Blasen in dem Ozonbehandlungsgefäß 11A adsorbiert und dadurch eluiert das meiste Phosphor in der schlammhaltigen Flüssigkeit a in dem Phosphor-Elutionsgefäß 12B. Dadurch enthält die Restflüssigkeit h lediglich ungefähr einige Prozent bis einige zehn Prozent von SS in der schlammhaltigen Flüssigkeit a und die Restflüssigkeit enthält kaum Phosphor.
Als nächstes wird speziell mit Bezug auf 11 das Phosphor-Elutionsgefäß 12B beschrieben werden.
Das Phosphor-Elutionsgefäß 12B ist mit einem Mischer 19, einer Entschäumerschaufel 23, einer Bodenabschnitts-Mischschaufel 24 und einem Schaufelanhängsel 25 versehen. Die Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm c und die Restflüssigkeit h werden dem Phosphor-Elutionsgefäß 12B von dem Ozonbehandlungsgefäß 11A zugeführt, während das Schlammlösemittel e von dem Schlammlösemittel-Speichergefäß 15 dem Phosphor-Elutionsgefäß 12B zugeführt wird. Der Schlamm, der in einem Zustand ist, in dem leicht Phosphor eluiert wird, und das Schlammlösemittel e reagieren miteinander, wodurch eine große Menge an Phosphor in dem Schlamm in eine Flüssigphase eluiert wird. Der Mischer 19 wird betrieben zum Beseitigen der Blasen mit der Entschäumerschaufel 23. Die Blasen, die zurückbleiben, werden beseitigt, indem sie in Kontakt mit dem Schaufelanhängsel 25 aus Silikonschläuchen oder dergleichen kommen. Durch diese Reaktion werden starke Zellwände des Schlamms (Mikroorganismen) weiter zerstückelt und der Schlamm wird modifiziert (kaum biologisch abbaubare Substanzen werden leicht biologisch abbaubar). Die Phosphor-eluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit b fällt auf einen Bodenabschnitt des Phosphor-Elutionsgefäßes 12B, wird durch die Bodenab schnitts-Mischschaufel 24 weiter durchmischt, und wird zu der Außenseite des Gefäßes über die Austrittsröhre 17A abgeführt. Hier hat der Bodenabschnitt des Phosphor-Elutionsgefäßes 12B vorzugsweise einen Neigungswinkel α von 10° oder mehr, so dass der Schlamm weich fällt. Von den dem Ozonbehandlungsgefäß 11A zugeführten Ozongas wird Ozongas, welches sich nicht in der schlammhaltigen Flüssigkeit a lösen konnte, zu Sauerstoff zersetzt und in die Atmosphäre abgelassen durch die Überschuss-Ozongas-Zersetzungsvorrichtung 16, welche mit dem oberen Abschnitt des Phosphor-Elutionsgefäßes 12B verbunden ist.
Als nächstes wird speziell mit Bezug auf 12 das Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27A beschrieben.
Das Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27A ist mit einem Mischer 19, einer Flüssigkeitsmischschaufel 21 und einer Entschäumerschaufel 23 versehen. Die Phosphor-eluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit b wird von dem Phosphor-Elutionsgefäß 12B dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27A zugeführt, während die Restflüssigkeit h direkt von dem Ozonbehandlungsgefäß 11A zu dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27A zugeführt wird. Der Mischer 19 wird betrieben zum Beseitigen der Blasen, die teilweise in dem Phosphor-Elutionsgefäß 12B zurückbleiben, oder der Blasen, die durch das Mischen mit der Entschäumerschaufel 23 erzeugt werden, und zum Mischen der Phosphor-eluierten Schlamm enthaltenden Flüssigkeit b und der Restflüssigkeit h mit der Flüssigkeitsmischschaufel 21, wodurch die Phosphor-Elution beschleunigt wird. Die Phosphor-eluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit b wird zu der Außenseite des Gefäßes über die Austrittsröhre 17B abgeführt. Das Flüssigkeitsniveau in dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27A kann auf ein konstantes Niveau eingestellt werden durch Vorsehen einer Überflusstyp-Abführröhre 17B oder durch Vorsehen eines Flüssigkeitsniveausensors in dem Gefäß zum Abführen der Phosphor-eluierten Schlamm enthaltenden Flüssigkeit b unter Verwendung einer Pumpe, die mit dem Sensor verkoppelt ist. Ozongas, welches sich nicht in der schlammhaltigen Flüssigkeit a lösen konnte, wird zu Sauerstoff zersetzt und in die Atmosphäre abgelassen durch die Überschuss-Ozongas-Zersetzungsvorrichtung 16, welche mit dem oberen Abschnitt des Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäßes 27A verbunden ist.
Die Verweildauer der Phosphor-eluierten Schlamm enthaltenden Flüssigkeit b in dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27A ist vorzugsweise 30 Minuten oder weniger. Eine Verweildauer, welche 30 Minuten überschreitet, erfordert ein großes Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27A, was zu einer großen Schlammbehandlungsvorrichtung 29 führen kann.
Gemäß der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung werden die Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm c und die Restflüssigkeit h getrennt, wodurch eine effiziente Flution des Phosphors von dem Schlamm durch die Addition des Schlammlösemittels e erlaubt wird. Dies bedeutet, die Wirkung des Hinzufügens des Schlammlösemittels e kann verstärkt werden durch eine effiziente Reaktion zwischen dem Schlamm und dem Ozon da Ozon nicht durch eine Reaktion mit gelösten Komponenten in der schlammhaltigen Flüssigkeit a verschwendet wird.
In der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung wird das Schlammlösemittel e dem Phosphor-Elutionsgefäß 12B zugeführt, das Schlammlösemittel e kann jedoch sowohl dem Phosphor-Elutionsgefäß 12B als auch dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27A zugeführt werden. Das Verfahren zum Zuführen des Schlammlösemittels e ist nicht sonderlich eingeschränkt. Das Schlammlösemittel e kann als ein Schauer von dem oberen Abschnitt der beiden Gefäße (Phosphor-Elutionsgefäß 12B und Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27A) zugeführt werden. Alsternativ kann das Schlammlösemittel e direkt zugeführt werden unmittelbar bevor die Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm c und die Restflüssigkeit h zugeführt werden oder die Phosphor-eluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit b beiden Gefäßen zugeführt wird.
Ausführungsform 4
13 ist ein Diagramm, das eine Schlammbehandlungsvorrichtung 30 gemäß der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Be der Ausführungsform 4 ist ein Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27A mit einem Phosphor-Elutionsgefäß 12B über eine Umwälzpumpe 31 verbunden zum teilweisen Rückführen einer Phosphor-eluierten Schlamm enthaltenden Flüssigkeit b in dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27A zu dem Phosphor-Elutionsgefäß 12B. Der weitere Aufbau ist der gleiche wie der in 9 gezeigte Aufbau und dadurch werden die gleichen Abschnitte wie jene in 9 durch die gleichen Bezugszeichen repräsentiert und eine Beschreibung derselben wird bei der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung unterlassen.
Eine Schlammbehandlung unter Verwendung solch einer Schlammbehandlungsvorrichtung 30 umfasst zunächst das Zuführen einer schlammhaltigen Flüssigkeit a, die von einer Abwasseraufbereitungsanlage (nicht gezeigt) oder dergleichen erzeugt wurde, in das Ozonbehandlungsgefäß 11A. Durch Einblasen von Ozon werden Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm c dem Phosphor-Elutionsgefäß 12B über eine Schaumblasen-Austrittsöffnung 22 zugeführt. Gleichzeitig wird ein Schlammlösemittel e einschließlich einer alkalischen wässrigen Lösung, wie beispielsweise einer wässrigen Lösung von Natriumhydroxid oder einer wässrigen Lösung von Kaliumhydroxid, und einer sauren wässrigen Lösung, wie zum Beispiel Salzsäure oder Schwefelsäure, von einem Schlammlösemittel-Speichergefäß 15 über eine Schlammlösemittel-Zufuhrpumpe 14 dem Phosphor-Elutionsgefäß 12B zugeführt. Zu dieser Zeit werden in dem Phosphor-Elutionsgefäß 12B die Schaumbla sen mit adsorbiertem Schlamm c beseitigt, während der Schlamm, der durch die Ozonbehandlung in einem Zustand ist, in dem leicht Phosphor eluiert werden kann, und das Schlammlösemittel e in Kontakt zueinander gebracht werden für eine Reaktion, wodurch eine große Menge des Phosphors in dem Schlamm in eine Flüssigphase eluiert wird. Die Phosphor-eluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit b wird von dem Phosphor-Elutionsgefäß 12 über eine Austrittsröhre 17A dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27A zugeführt, während eine Restflüssigkeit h, welche den Schlamm enthält, der zurückbleibt, ohne auf den Blasen adsorbiert zu sein, direkt von dem Ozonbehandlungsgefäß 11A dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27A über eine Restflüssigkeits-Abführröhre 28 zugeführt wird. Dadurch werden die Phosphor-eluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit b und die Restflüssigkeit h in dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27A vermischt. Die Phosphor-eluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit b und die Restflüssigkeit h werden teilweise zu dem Phosphor-Elutionsgefäß 12B über die Umwälzpumpe 31 zurückgeführt und Phosphor in dem Schlamm wird weiter in die Flüssigphase eluiert in dem Phosphor-Elutionsgefäß 12B.
Eine Grenze zwischen den Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm c und der Restflüssigkeit h in dem Ozonbehandlunqsgefäß 11A kann konstant beibehalten werden durch Einstellen eines Druckgleichgewichtes zwischen den Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm c und der Restflüssigkeit h wie bei der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
Gemäß der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung werden die Phosphor-eluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit b und die Restflüssigkeit h teilweise zu dem Phosphor-Elutionsgefäß 12B für eine wiederholte Phosphor-Elution zurückgeführt, wodurch die Phosphor-Elutionsrate weiter verbessert wird, während eine große Schlammbehandlungsmenge beibehalten wird.
Bei der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung wurde das Schlammlösemittel e dem Phosphor-Elutionsgefäß 12B zugeführt, das Schlammlösemittel e kann jedoch sowohl dem Phosphor-Elutionsgefäß 12B als auch dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27A zugeführt werden. Das Verfahren zum Zuführen des Schlammlösemittels e ist nicht sonderlich eingeschränkt. Das Schlammlösemittel e kann als ein Schauer von dem oberen Abschnitt beider Gefäße (dem Phosphor-Elutionsgefäß 12B und dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27A) zugeführt werden. Alternativ kann das Schlammlösemittel e direkt zugeführt werden unmittelbar bevor die Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm c und die Restflüssigkeit h zugeführt werden oder die Phosphor-eluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit b beiden Gefäßen zugeführt wird.
Ausführungsform 5
14 ist ein Diagramm, das eine Schlammbehandlungsvorrichtung 32 gemäß der Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
In 14 ist die Schlammbehandlungsvorrichtung 32 mit einem Ozonbehandlungsgefäß 11A, einem Phosphor-Elutionsgefäß 12C und einem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27B versehen. Das Ozonbehandlungsgefäß 11A ist mit dem Phosphor-Elutionsgefäß 12C über eine Schaumblasen-Abführöffnung 22 verbunden, welche in einem oberen Abschnitt des Ozonbehandlungsgefäßes 11A vorgesehen ist. Eine Überflusstyp-Restflüssigkeits-Abführöffnung, die in einem unteren Abschnitt oder einem Mittelabschnitt des Ozonbehandlungsgefäßes 11A vorgesehen ist, ist mit dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27B über eine Restflüssigkeits-Abführröhre 28 verbunden. Das Phosphor-Elutionsgefäß 12C und das Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27B sind jeweils mit einem Schlammlösemittel-Speichergefäß 15 über eine Schlammlösemittel-Zufuhrpumpe 14 verbunden, wobei das Schlammlösemittel- Speichergefäß 15 zeitweise ein Schlammlösemittel e speichert. Die Abführröhren 17C und 17D, welche die Phosphor-eluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit b abführen, sind jeweils in einem unteren Abschnitt oder einem Mittelabschnitt des Phosphor-Elutionsgefäßes 12C und des Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäßes 27B vorgesehen. Der weitere Aufbau ist der gleiche wie der Aufbau, der in 9 gezeigt ist, und somit sind die gleichen Abschnitte wie jene in 9 durch die gleichen Bezugszeichen dargestellt und eine Beschreibung derselben wird bei der Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung unterlassen.
Eine Schlammbehandlung unter Verwendung einer Schlammbehandlungsvorrichtung 32 umfasst zunächst das Zuführen einer schlammhaltigen Flüssigkeit a, welche in einer Klärschlammaufbereitungsanlage (nicht gezeigt) oder dergleichen erzeugt wurde, zu dem Ozonbehandlungsgefäß 11A. Durch Einblasen von Ozon werden Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm c dem Phosphor-Elutionsgefäß 12C über die Schaumblasen-Abführöffnung 22 zugeführt. Gleichzeitig wird das Schlammlösemittel e einschließlich einer alkalischen wässrigen Lösung, wie zum Bespiel einer wässrigen Lösung von Natriumhydroxid oder einer wässrigen Lösung von Kaliumhydroxid, und einer sauren wässrigen Lösung, wie zum Beispiel Salzsäure oder Schwefelsäure, von dem Schlammlösemittel-Speichergefäß 15 dem Phosphor-Elutionsgefäß 12C über die Schlammlösemittel-Zufuhrpumpe 14 zugeführt. Zu dieser Zeit werden in dem Phosphor-Elutionsgefäß 12C die Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm c beseitigt, während der Schlamm, der durch die Ozonbehandlung in einem Zustand ist, in dem leicht Phosphor eluiert werden kann, und das Schlammlösemittel e in Kontakt zueinander gebracht werden für eine Reaktion, wodurch eine große Menge an Phosphor in dem Schlamm in die Flüssigphase eluiert wird. Die Restflüssigkeit h, die den Schlamm enthält, der zurückbleibt, ohne auf den Blasen adsorbiert zu sein, wird direkt von dem Ozonbehandlungsgefäß 11A zu dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27B über die Restflüssigkeits-Abführröhre 28 zugeführt. Gleichzeitig wird das Schlammlösemittel e von dem Schlammlösemittel-Speichergefäß 15 zu dem Phosphor-Elutionsgefäß 12C über die Schlammlösemittel-Zufuhrpumpe 14 zugeführt. Zu dieser Zeit eluiert eine geringe Menge an Phosphor von einer geringen Menge des Schlamms in der Restflüssigkeit h in die Flüssigphase.
Die Grenze zwischen den Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm c und der Restflüssigkeit h in dem Ozonbehandlungsgefäß 11A kann konstant gehalten werden durch Einstellen eines Druckgleichgewichtes zwischen den Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm c und der Restflüssigkeit h, wie bei der Ausführungsform 3.
Als nächstes wird speziell mit Bezug auf 15 das Phosphor-Elutionsgefäß 12C beschrieben werden.
Das Phosphor-Elutionsgefäß 12C ist mit einem Mischer 19, einer Flüssigkeitsmischschaufel 21 und einer Entschäumerschaufel 23 versehen. Die Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm c werden von dem Ozonbehandlungsgefäß 11A dem Phosphor-Elutionsgefäß 12C zugeführt, während das Schlammlösemittel e von dem Schlammlösemittel-Speichergefäß 15 dem Phosphor-Elutionsgefäß 12C zugeführt wird. Der Mischer 19 wird betrieben zum Beseitigen der Blasen mit der Entschäumerschaufel 23 und zum Mischen der Phosphoreluierten Schlamm enthaltenden Flüssigkeit b und des Schlammlösemittels e mit der Flüssigkeitsmischschaufel 21. Der Schlamm, welcher in einem Zustand ist, in dem Phosphor leicht eluiert werden kann, und das Schlammlösemittel e reagieren miteinander, wodurch eine große Menge an Phosphor in dem Schlamm in eine Flüssigphase eluiert wird. Durch diese Reaktion werden starke Zellwände des Klärschlamms (Mikroorganismen) weiter zerstückelt und der Schlamm wird modifiziert (kaum biologisch abbaubare Substanzen werden leicht biologisch abbaubar). Die Anzahl der Schaufeln an der Entschäumerschaufel 23 ist vorzugsweise größer als die Anzahl der Schaufeln an der Flüssigkeitsmischschaufel 21 für ein wirkungsvolles Entschäumen. Die Phosphor-eluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit b wird zu der Außenseite des Gefäßes über die Abführröhre 17C abgeführt. Das Flüssigkeitsniveau in dem Phosphor-Elutionsgefäß 12C kann auf eine konstante Höhe eingestellt werden durch Vorsehen einer Überflusstyp-Abführröhre 17C oder durch Vorsehen eines Flüssigkeitsniveausensors in dem Gefäß zum Abführen der Phosphor-eluierten Schlamm enthaltenden Flüssigkeit b unter Verwendung einer Pumpe, welche mit dem Sensor verkoppelt ist. Ozongas, welches sich nicht in der schlammhaltigen Flüssigkeit a lösen konnte, wird zu Sauerstoff zersetzt und in die Atmosphäre abgelassen durch die Überschuss-Ozongas-Zersetzungsvorrichtung 16, welche mit dem oberen Abschnitt des Phosphor-Elutionsgefäßes 12C verbunden ist.
Die Verweildauer der Phosphor-eluierten Schlamm enthaltenden Flüssigkeit b in dem Phosphor-Elutionsgefäß 12C ist vorzugsweise 30 Minuten oder weniger. Eine Verweildauer, welche 30 Minuten überschreitet, erfordert ein großes Phosphor-Elutionsgefäß 12C, was zu einer großen Schlammbehandlungsvorrichtung 32 führen kann.
Als nächstes wird speziell mit Bezug auf 16 das Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27B beschrieben werden.
Das Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27B ist mit einem Mischer 19, einer Flüssigkeitsmischschaufel 21 und einer Entschäumerschaufel 23 versehen. Die Restflüssigkeit h wird direkt von dem Ozonbehandlungsgefäß 11A zu dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27B zugeführt, während das Schlammlösemittel e von dem Schlammlösemittel-Speichergefäß 15 zu dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27B zugeführt wird. Der Mischer 19 wird betrieben zum Vermischen der Restflüssigkeit h und des Schlammlösemittels e mit der Entschäumerschaufel 23 und der Flüssigkeitsmischschaufel 21. Die Entschäumerschaufel 23 kann entfernt werden, falls Blasen nicht durch das Mischen oder dergleichen erzeugt werden. Eine geringe Menge an Phosphor von einer geringen Menge des Schlamms in der Restflüssigkeit h eluiert in die Flüssigphase. Die Phosphor-eluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit b wird zu der Außenseite des Gefäßes über die Abführröhre 17D abgeführt. Das Flüssigkeitsniveau in dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27B kann auf eine konstante Höhe eingestellt werden durch Vorsehen einer Überflusstyp-Abführröhre 17D oder durch Vorsehen eines Flüssigkeitsniveausensors in dem Gefäß zum Abführen der Phosphor-eluierten Schlamm enthaltenden Flüssigkeit b unter Verwendung einer Pumpe, welche mit dem Sensor verkoppelt ist. Ozongas, welches sich nicht in der schlammhaltigen Flüssigkeit a lösen konnte, wird zu Sauerstoff zersetzt und in die Atmosphäre abgelassen durch die Überschuss-Ozongas-Zersetzungsvorrichtung 16, die mit dem oberen Abschnitt des Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäßes 27B verbunden ist.
Bei der Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung wird der meiste Schlamm auf den Blasen in dem Ozonbehandlungsgefäß 11A adsorbiert und dadurch ist die Menge des Schlamms, der in der Restflüssigkeit h zurückbleibt, gering und die Restflüssigkeit h enthält lediglich ungefähr einige Prozent bis einige zehn Prozent von SS in der schlammhaltigen Flüssigkeit a. Dadurch kann das Schlammlösemittel e hinzugefügt werden und in das Phosphor-Elutionsgefäß 12C gemischt werden, um dadurch Phosphor zu eluieren. Andererseits muss das Schlammlösemittel e nicht zu dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27B hinzugefügt werden um dadurch die Restflüssigkeit h zu einem Wasseraufbereitungssystem zurückzuführen, so wie sie ist. Dadurch kann die Schlammbehandlungsmenge verringert werden.
Die Verweildauer der Phosphor-eluierten Schlamm enthaltenden Flüssigkeit b in dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27B ist vorzugsweise 30 Minuten oder weniger. Eine Verweildauer, welche 30 Minuten überschreitet, erfordert ein großes Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27B, was zu einer großen Schlammbehandlungsapparatur 32 führen kann.
Gemäß der Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung kann das Schlammlösemittel e in Abhängigkeit von dem Phosphorgehalt in den Blasen c mit dem adsorbierten Schlamm und in der Restflüssigkeit h hinzugefügt werden. Dies bedeutet, die Menge des Schlammlösemittels e, das hinzugefügt wird, kann eingestellt werden in Abhängigkeit von der Menge des Schlamms, von dem Phosphorgehalt und dergleichen, wodurch auf wirkungsvolle Weise eine hohe Phosphor-Elutionsrate aufrechterhalten wird.
In der Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren zum Zuführen des Schlammlösemittels nicht besonders eingeschränkt. Das Schlammlösemittel e kann als ein Schauer von dem oberen Abschnitt sowohl des Phosphor-Elutionsgefäßes 12C als auch des Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäßes 27B zugeführt werden. Alternativ kann das Schlammlösemittel e direkt zugeführt werden unmittelbar bevor die Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm c und die Restflüssigkeit h zugeführt werden oder die Phosphor-eluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit b dem Phosphor-Elutionsgefäß 12C und dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27B zugeführt wird.
Ausführungsform 6
17 ist ein Diagramm, das eine Schlammbehandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
In 17 ist die Schlammbehandlungsvorrichtung 33 mit einem Ozonbehandlungsgefäß 11, einem Phosphor-Elutionsgefäß 12A, einem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27, einem Phosphor-Eluat-Abtrenngefäß 34, einem Koagulationsreaktionsgefäß 35 und einem Phosphorverbindungs-Abtrenngefäß 36 versehen. Das Phosphor-Elutionsgefäß 12A ist nachgelagert dem Ozonbehandlungsgefäß 11 angeschlossen und das Phosphor-Eluat-Abtrenngefäß 34 ist nachgelagert dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27 angeschlos sen. Das Koagulationsreaktionsgefäß 35 ist nachgelagert dem Phosphor-Eluat-Abtrenngefäß 34 angeschlossen und das Phosphorverbindungs-Abtrenngefäß 36 ist nachgelagert dem Koagulationsreaktionsgefäß 35 angeschlossen. Eine Restschlamm-Abziehpumpe 37 ist mit einem Bodenabschnitt des Phosphor-Eluat-Abtrenngefäßes 34 verbunden und ein Koagulierungsmittel-Speichergefäß 39, welches zeitweise ein Koagulierungsmittel speichert, ist mit dem Koagulationsreaktionsgefäß 35 über eine Koagulierungsmittel-Zufuhrpumpe 38 verbunden. Eine Phosphorverbindungs-Abziehpumpe 40 ist mit einem Bodenabschnitt des Phosphorverbindungs-Abtrenngefäßes 36 verbunden. Der Aufbau bis zu dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27 ist der gleiche wie der in 6 gezeigte Aufbau und somit werden die gleichen Abschnitte wie jene in 6 durch die gleichen Bezugszeichen repräsentiert und eine Beschreibung derselben wird bei der Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung unterlassen.
Eine Schlammbehandlung unter Verwendung solch einer Schlammbehandlungsvorrichtung 33 umfasst: Zuführen einer Phosphoreluierten Schlamm enthaltenden Flüssigkeit b von dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27 zu dem Phosphor-Eluat-Abtrenngefäß 34 über eine Abführröhre 17B und Aufteilen der Phosphor-eluierten Schlamm enthaltenden Flüssigkeit b in ein Phosphor-Eluat, das eine große Menge an Phosphor enthält, der von dem Schlamm eluiert wurde, und einen Restschlamm f. Beispiele verfügbarer Abtrennmethoden beinhalten ein Ausfällen, eine Zentrifugierung, eine Flotation und eine Membranabtrennung.
Das Phosphor-Eluat, das in dem Phosphor-Eluat-Abtrenngefäß 34 abgetrennt wurde, wird dem Koagulationsreaktionsgefäß 35 zugeführt, während das Koagulierungsmittel von dem Koagulierungsmittel-Speichergefäß 39 dem Koagulierungsreaktionsgefäß 35 durch die Koagulierungsmittel-Zufuhrpumpe 38 zugeführt wird. Carbonatgruppen werden durch die vorstehende Behandlung entfernt und dadurch reagiert Phosphor in dem Phosphor-Eluat effizient mit dem Koagulierungsmittel, was in einer großen Menge einer koagulier ten Phosphorverbindung g resultiert. Das Phosphor-Eluat, das in dem Koagulationsreaktionsgefäß 35 behandelt wurde, wird dem Phosphorverbindungs-Abtrenngefäß 36 zugeführt und wird in die koagulierte Phosphorverbindung g (Feststoff) und das Überstandswasser i aufgeteilt. Die Phosphorverbindung g wird mit der Phosphorverbindungs-Abziehpumpe 40 abgezogen und wiederverwertet. Das Überstandswasser i enthält eine große Menge an organischen Substanzen und kann verwendet werden für eine Energierückgewinnung, beispielsweise eine Fermentation organischer Säuren oder eine Methanfermentation.
Der Restschlamm f, der in dem Phosphor-Eluat-Abtrenngefäß 34 abgetrennt wurde, wird währenddessen mit der Restschlamm-Abziehpumpe 37 abgezogen und zu der Außenseite des Gefäßes abgeführt. Der Restschlamm f wird modifiziert, so dass er leicht biologisch abbaubar ist, und wird während der Auftrennung des Phosphor-Eluats und des Restschlamms f konzentriert. Dadurch kann der Restschlamm f für eine Energierückgewinnung, wie zum Beispiel eine organische Säurefermentation oder eine Methanfermantation verwendet werden. Beispielsweise können wertvolle Substanzen außer Phosphor (beispielsweise Proteine, Magnesium und Kalium) oder Energie rückgewonnen werden durch: Zuführen des Restschlamms f, der mit der Restschlamm-Abziehpumpe 37 abgezogen wurde, zu einem Einstellgefäß; Einstellen des pH-Wertes oder dergleichen des Restschlamms f und Zuführen des Restschlamms f zu einem anaeroben Verdauungsgefäß für eine Säurefermentation oder Methanfermentation.
Das Koagulationsreaktionsgefäß 35 muss lediglich ein Gefäß sein, dass eine effiziente Koagulationsreaktion zwischen dem Phosphor und dem Koagulierungsmittel erlaubt, und ist vorzugsweise mit einem Hochgeschwindigkeitsmischer oder einem statischen Mischer versehen.
Weiterhin beinhalten Beispiele des Koagulierungsmittels Kalziumchlorid, Kalkhydrat, gebrannten Kalk, Eisenchlorid, Aluminium sulfat, Polyacrylamid (PAC), ein Polymer-Koagulierungsmittel, Zirkoniumoxid und Magnesium. Wenn eine alkalische wässrige Lösung insbesondere als ein Schlammlösemittel e verwendet wird (pH des Schlamms 9 oder mehr), wird ein Kalzium-basiertes Koagulierungsmittel als das Koagulierungsmittel verwendet, um dadurch auf einfache Weise die Phosphorverbindung g auszufällen. Die Zufuhr des Kalzium-basierten Koagulierungsmittels ist in diesem Falle vorzugsweise 2 bis 10, bevorzugter 3 bis 9 in einem molaren Verhältnis (Ca/P-Verhältnis) bezüglich des Phosphors in der schlammhaltigen Flüssigkeit.
Gemäß der Ausführungsform 6 werden die Carbonatgruppen in dem Phosphor-Eluat entfernt, was eine effiziente Rückgewinnung des Phosphors sowie eine Schlammmengenverringerung gestattet.
Effekte ähnlich zu jenen bei der Ausführungsform 6 können erhalten werden durch Verbinden des vorgelagerten Teils des Phosphor-Eluat-Abtrenngefäßes 34 mit den Phosphor-Elutionsgefäßen 12, 12A, 12B und 12C und den Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäßen 27, 27A und 27B in anderen Ausführungsformen. Dies bedeutet, der Aufbau stromaufwärts des Phosphor-Eluat-Abtrenngefäßes 34 kann irgendeinen Aufbau jener der Ausführungsformen 1 bis 5 (1, 6, 9, 13 und 14) verwenden. Wenn von diesen der Aufbau der Ausführungsform 5 (14) angewendet wird, kann entsprechend die Phosphor-eluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit b von dem Phosphor-Elutionsgefäß 12C und dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27B dem Phosphor-Eluat-Abtrenngefäß 34 zugeführt werden. Alternativ können die Phosphor-eluierten Schlamm enthaltenden Flüssigkeiten b von dem Phosphor-Elutionsgefäß 12C und von dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27B einmalig vermischt werden und dann dem Phosphor-Eluat-Abtrenngefäß 34 zugeführt werden. Weiterhin muss lediglich die schlammhaltige Flüssigkeit b von dem Phosphor-Elutionsgefäß 12C dem Phosphor-Eluat-Abtrenngefäß 34 zugeführt werden und die schlammhaltige Flüssigkeit b von dem Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäß 27B kann anderen Behandlungssyste men, wie zum Beispiel einem Wasseraufbereitungssystem und einem Schlammaufbereitungssystem, zugeführt werden. Dadurch kann die Schlammbehandlungsmenge verringert werden.
Bei der Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung wurde ein Koagulations-Abtrennverfahren als ein Phosphor-Rückgewinnungsverfahren angewendet, dass Phosphor-Rückgewinnungsverfahren ist jedoch nicht darauf beschränkt. Phosphor-Rückgewinnungsverfahren, wie zum Beispiel Kristallisationsverfahren, Magnesium-Ammonium-Phosphat(MAP)-Verfahren und Adsorptionsverfahren können ebenfalls angewendet werden.
In den Schlammbehandlungsvorrichtungen der vorliegenden Erfindung sind die oberen Abschnitte der Ozonbehandlungsgefäße 11 und 11A halbkugelförmig, jedoch nicht darauf beschränkt, solange die Gestalt eine sanfte Ablieferung der Blasen c mit dem adsorbiertem Schlamm über die Schaumblasen-Abführöffnung 22 gestattet. Weiterhin können die Ozonbehandlungsgefäße 11 und 11A betrieben werden, während die Menge der Schaumblasen durch automatisches Kontrollieren der Anzahl der Umdrehungen oder der Position der Blasenmischschaufel 20 kontrolliert wird, oder sie können ohne die Blasenmischschaufel betrieben werden.
Bei den Schlammbehandlungsvorrichtungen der vorliegenden Erfindung ist die Überschuss-Ozongas-Zersetzungsvorrichtung 16 über sowohl den Phosphor-Elutionsgefäßes 12, 12A, 12B und 12C als auch den Phosphor-Elutions-Beschleunigungsgefäßen 27, 27A und 27B vorgesehen, sie kann jedoch lediglich über den Phosphor-Elutionsgefäßes 12, 12A, 12B und 12C vorgesehen werden.
Bei den Schlammbehandlungsvorrichtungen der vorliegenden Erfindung kann eine Bodenabdeckung an den Bodenabschnitten der Phosphor-Elutionsgefäße 12, 12A und 12B vorgesehen werden. Die Bodenabdeckung kann so gesteuert werden, dass sie öffnet und schließt durch Zusammenwirken mit einer Menge einer Mischflüssigkeit, die sich an den Bodenabschnitten der Phosphor- Elutionsgefäße 12, 12A und 12B ansammelt, oder so gesteuert werden, dass sie sich mittels Zeitsteuerung öffnet und schließt. Die Steuerung der Bodenabdeckung kann das Bedienungsmanagement der Schlammbehandlungsvorrichtungen 10, 26, 29, 30 und 33 erleichtern. Weiterhin können sich die Phosphor-Elutionsgefäße 12, 12A, 12B und 12C drehen zum Beseitigen von Blasen durch die Zentrifugalkraft. Dadurch werden die Blasen innerhalb eines kurzen Zeitraums beseitigt, wodurch die Reaktion zwischen dem Schlamm und dem Schlammlösemittel e beschleunigt wird.

Claims

Klärschlamm-Behandlungsverfahren mit den Schritten: Aufschäumen einer Schlamm enthaltenden Flüssigkeit (a) in einem Ozonbehandlungsgefäß (11, 11A) durch Blasen eines ozonhaltigen Gases (d) in die Schlamm enthaltende Flüssigkeit (a), wobei erzeugte Schaumblasen mit adsorbiertem Schlamm (c) durch eine Schaumblasenaustrittsöffnung (22) einem Phosphor-Elutionsgefäß (12, 12A, 12B) zugeführt werden, und Eluieren von Phosphor in der schlammhaltigen Flüssigkeit (a), indem auf den Schaumblasen adsorbierter Schlamm und ein Schlammlösungsmittel (e) in Kontakt zueinander gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß von dem dem Ozonbehandlungsgefäß zugeführten Ozongas (11, 11A) Ozongas, das sich nicht in der Schlamm enthaltenden Flüssigkeit (a) lösen konnte, in Sauerstoff zerlegt wird und an die Atmosphäre abgegeben wird durch eine Überschuß-Ozongas-Zersetzungsvorrichtung (16), die mit dem oberen Abschnitt des Phosphor-Elutionsgefäßes (12, 12A, 12B, 12C) verbunden ist.
Klärschlamm-Behandlungsverfahren nach Anspruch 1, weiterhin mit dem Schritt: Zuführen einer Restflüssigkeit (h), die in dem Ozonbehandlungsgefäß (11) zurückbleibt und Schlamm enthält, der nicht auf den Schaumblasen adsorbiert wurde, von dem Ozonbehandlungsgefäß (11) zu dem Phosphor-Elutionsgefäß (12) und Eluieren von Phosphor in der Restflüssigkeit (h), indem die Restflüssigkeit (h) und ein Schlammlösungsmittel (e) in dem Phosphor-Elutionsgefäß (12) in Kontakt zueinander gebracht werden.
Klärschlamm-Behandlungsverfahren nach Anspruch 1 weiterhin mit dem Schritt: Vermischen der Phosphor-eluierten Schlamm enthaltenden Flüssigkeit (b), die von dem Phosphor-Elutionsgefäß (12B) einem Phosphor-Elutionsbeschleunigungsgefäß (27A) durch eine Austrittsröhre (17A) zugeführt wird, mit einer Restflüssigkeit (h), welche Schlamm enthält, der zurückbleibt, ohne auf den Schaumblasen adsorbiert zu sein, die direkt von dem Ozonbehandlungsgefäß (11A) dem Phosphor-Elutionsbeschleunigungsgefäß (27A) zugeführt wird.
Klärschlamm-Behandlungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Zufuhr des ozonhaltigen Gases (d) 10 bis 500 mg·O₃/g·SS beträgt.
Klärschlamm-Behandlungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Verhältnis der Zufuhr des ozonhaltigen Gases (d) zu der Zufuhr der Schlamm enthaltenden Flüssigkeit (a) 0,05 oder mehr beträgt.
Klärschlamm-Behandlungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin mit dem Schritt: Ausfällen einer Phosphorverbindung (g) durch Trennen der Phosphor-eluierten Schlamm enthaltenden Flüssigkeit (b) in ein Phosphor-Eluat und einen Restschlamm (f) und Hinzufügen eines Koagulierungsmittels zu dem abgetrennten Phosphor-Eluat.
Klärschlamm-Behandlungsvorrichtung mit: einem Ozonbehandlungsgefäß (11, 11A), welches eine zugeführte schlammhaltige Flüssigkeit (a) entgegennimmt und die schlammhaltige Flüssigkeit (a) aufschäumt durch Blasen eines ozonhaltigen Gases (d) in die schlammhaltige Flüssigkeit (a), und einem Phosphor-Elutionsgefäß (12, 12A, 12B, 12C), welches in dem Ozonbehandlungsgefäß (11, 11A) erzeugte Schaumblasen durch eine Schaumblasenaustrittsöffnung (22) entgegennimmt und Phosphor in der schlammhaltigen Flüssigkeit (a) eluiert, indem der auf den Schaumblasen adsorbierte Schlamm und ein Schlammlösemittel (e) in Kontakt zueinander gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zersetzungsvorrichtung für überschüssiges Ozongas (16) mit dem oberen Abschnitt des Phosphor-Elutionsgefäßes (12, 12A, 12B, 12C) verbunden ist.
Klärschlamm-Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 7, weiterhin mit einem Phosphor-Elutionsbeschleunigungsgefäß (27, 27A, 27B), welches mit einer Austrittsröhre (17A) des Phosphor-Elutionsgefäßes (12B) für eine Phosphor-eluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit (b) verbunden ist und einen Mischer (19) aufweist zum Mischen der Phosphor-eluierten Schlamm enthaltenden Flüssigkeit (b) zum Beschleunigen der Phosphor-Elution.
Klärschlamm-Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 7, die weiterhin ein Phosphor-Elutionsbeschleunigungsgefäß (27, 27A, 27B) aufweist, welches mit einer Austrittsröhre (17A) des Phosphor-Elutionsgefäßes (12B) für eine Phosphor-eluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit (b) verbunden ist und mit einer Restflüssigkeits-Austrittsröhre (28) des Ozonbehandlungsgefäßes (11A) verbunden ist und einen Mischer (19) aufweist zum Mischen der Phosphor-eluierten Schlamm enthaltenden Flüssigkeit (b) und der Restflüssigkeit (h), die in dem Ozonbehandlungsgefäß (11A) verblieben war, ohne auf Schaumblasen adsorbiert zu sein, zum Beschleunigen der Phosphor-Elution.
Klärschlamm-Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 7, weiterhin mit einem Phosphor-Elutionsbeschleunigungsgefäß (27, 27A, 27B), welches mit einer Restflüssigkeits-Austrittsröhre (28) des Ozonbehandlungsgefäßes (11A) verbunden ist zum weiteren Eluieren von Phosphor in der Restflüssigkeit (h), welche in dem Ozonbehandlungsgefäß (11A) verblieben war, ohne auf Schaumblasen adsorbiert zu sein, durch Bringen der Restflüssigkeit (h) und eines Schlammlösemittels (e) in Kontakt zueinander.
Klärschlamm-Behandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, weiterhin mit einem Umwälzmittel (31), welches Schlamm zwischen dem Phosphor-Elutionsgefäß (12, 12A, 12B, 12C) und dem Phosphor-Elutionsbeschleunigungsgefäß (27, 28A, 27B) fließen läßt.
Klärschlamm-Behandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, weiterhin mit: einem Phosphor-Eluat-Abtrenngefäß (34), welches dem Phosphor-Elutionsbeschleunigungsgefäß (27) oder dem Phosphor-Elutionsgefäß (12, 12A, 12B, 12C) nachgelagert angeschlossen ist und die Phosphor-eluierten Schlamm enthaltende Flüssigkeit (b) in zumindest dem Phosphor-Elutionsgefäß (12, 12A, 12B, 12C) oder dem Phosphor-Elutionsbeschleunigungsgefäß (27, 27A, 27B) in ein Phosphor-Eluat und einen Restschlamm (f) trennt, einem Koagulationsreaktionsgefäß (35), welches eine Koagulationsreaktion zwischen dem Phosphor in dem Phosphor-Eluat, das in dem Phosphor-Eluat-Abtrenngefäß (34) abgetrennt wurde, und einem Koagulierungsmittel bewirkt, indem das Koagulierungsmittel zu dem Phosphor-Eluat hinzugefügt wird, und einem Phosphorverbindungs-Abtrenngefäß (36), welches eine Phosphorverbindung (g) ausfällt, die erzeugt wurde durch die Koagulierungsreaktion in dem Koagulationsreaktionsgefäß (35) und das Ergebnis in die Phosphorverbindung (g) und ein Überstandswasser (i) trennt.