DE68910729T2

DE68910729T2 - Verfahren für die Flockung von Schlamm.

Info

Publication number: DE68910729T2
Application number: DE89305922T
Authority: DE
Inventors: Yoshihide Aoki Corpo Dairokuno; Jyun Kataoka; Toshiyuki Miki; Sho Tono
Original assignee: Aoki Corp
Current assignee: Aoki Corp
Priority date: 1988-06-10
Filing date: 1989-06-12
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2009-06-13
Also published as: CN1023073C; KR950004167B1; DE68910729D1; AU2709888A; EP0346159B1; AU617732B2; US5006639A; CA1326431C; CN1040512A; KR900000300A; EP0346159A1; JPH01310800A; BR8901380A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Koagulation von Schlamm. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren, das das Absetzen und die Koagulation von Schlamm, der durch einen Fluß, einen See oder eine technische Arbeitsstätte gebildet wird, unter hoher Effizienz zur weitgehenden Erleichterung des Entwässerns und der Verfestigung erlaubt.
Zahlreiche Methoden wurden konventionell untersucht, um verunreinigtes, schlammhaltiges Wasser oder Wasser mit Schlamm darin, z.B. auf einem Fluß oder See treibend, oder Schlamm, der aus technischen Betrieben stammt, zu behandeln. Die übliche Praxis für die Behandlung eines derartigen Schlamms besteht darin, ihn durch Zusatz eines anorganischen oder polymeren Koagulationsmittels oder eines zusätzlichen Reagens zum Absetzen zu bringen und das resultierende Koagulum für eine Beseitigung oder Wiederverwendung zu entwässern und zu verfestigen.
Diese herkömmlichen Methoden waren jedoch nicht erfolgreich hinsichtlich einer Erzielung eines hochwirksamen Absetzens und Koagulierens von Schlamm bei geringen Kosten.
Zahlreiche weitere Koagulationsmittel und zusätzliche Reagentien wurden entwickelt und Methoden für ihre Anwendung untersucht, jedoch war es nicht möglich, eine Behandlung in industriell großem Maßstab bei geringen Kosten durchzuführen.
Bei den herkömmlichen Schlammbehandlungsmethoden nahm man an, daß der zu erfassende Schlamm im allgemeinen negativ geladen ist , so daß eine angewandte Praxis in dem Zusatz eines kationischen anorganischen Salzes, wie Eisen oder Aluminium, oder eines kationischen polymeren Koagulans, um eine Koagulation der Schlammpartikel zu Flecken herbeizuführen, und in dem anschließenden Zusatz eines anionischen Hilfsreagens, um eine Absetzung der Flecken herbeizuführen, bestand.
Welches kationische Koagulans oder anionische Reagens jedoch auch immer bei den herkömmlichen Methoden verwendet wurde, erforderte die (Verwertung) Abtrennung und Beseitigung großer Flockenmengen mit hohem Wassergehalt eine mechanische Entwässerung mit Hilfe einer Filterpresse oder einer Riehmenpresse. In Abwesenheit einer derartigen mechanischen Entwässerung erforderte diese beseitigende Koagulation große Landflächen, wobei die Verfestigung lange Zeiträume benötigt, und selbst nach einer Verfestigung können Regenfälle zu einem Quellen des Materials unter Verzögerung des Verfahrens führen.
Ein weiteres Problem bei den herkömmlichen Methoden besteht darin, daß die Verwendung eines anorganischen Salzes den pH der überstehenden Flüssigkeit sauer macht, so daß die notwendige Neutralisation derselben beträchtliche Kosten zufügt.
Wir haben überraschenderweise gefunden, daß es sehr wirksam ist, zuerst ein anionisches polymeres Koagulans zu dem Schlamm zuzusetzen und dann ein kationisches polymeres Koagulationsmittel zuzugeben. Dies steht im Gegensatz zu dem herkömmlichen und allgemeinen Verständnis des Mechanismus des Verfahrens. Unsere Annahme ist die, daß das Absetzen und Koagulieren des Schlamms nicht durch eine einfache ionische Wechselwirkung von positiven und negativen Ionen verursacht wird, sondern durch einen komplizierten Mechanismus in einem kolloidalen Zustand.
Die Verwendung von Koagulantien bei dieser Methode wurde in EP-A-0 055 489, DE-A-16 42 795 und GB-967 607 beschrieben. Wir fanden jedoch zusätzlich, daß die Auswahl bestimmter Eigenschaften der Koagulantien es ermöglicht , daß das durch dieses Verfahren erzielbare Absetzen und Entwässern hiervon signifikant erhöht wird. Diese Eigenschaften, sofern sie überhaupt im Stand der Technik erörtert werden, wurden lediglich sehr allgemein und ohne Bezug diskutiert.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher, auf Basis des erwähnten Auffindens ein neues Verfahren zur Koagulation von Schlamm bereitzustellen, das eine Verbesserung gegenüber herkömmlichen Methoden, ein Absetzen und eine Koagulation von Schlamm bei hoher Effizienz und geringeren Kosten erlaubt und zu einer erheblichen Verminderung der Last eines mechanischen Entwässerns und Verfestigens führt.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein neues Verfahren für die Verwendung von polymeren Koagulantien, was im Gegensatz zu der herkömmlichen Praxis und Lehre steht, sowie ein Verfahren zur Koagulation von Schlamm, welches im Rahmen einer Behandlung in großem Maßstab eine hohe Effizienz und geringere Kosten unter Anwendung einer derartigen neuen Methode erlaubt.
Diese und andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den folgenden Beispielen ersichtlich.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung stellen wir ein Verfahren zur Koagulation von Schlamm bereit, das die aufeinanderfolgende Zugabe zu dem Schlamm von einem anionischen polymeren Koagulationsmittel und einem kationischen polymeren Koagulationsmittel umfaßt, wobei das anionische polymere Koagulationsmittel eine 0, 1 % ige reine waßrige Lösung mit einem pH von 6 bis 8 und einer Viskosität von zumindest 0,1 kgm&supmin;¹s&supmin;¹ (100 cp) (25ºC, Rotationsviskosimeter vom B-Typ, 30 U/min) umfaßt, und das kationische polymere Koagulationsmittel einen pH von 3 bis 6 und eine Viskosität von zumindest 0,02 kgm&supmin;¹s&supmin;¹ (20 cp) besitzt. Hieran kann sich ein weiteres anionisches polymeres Koagulationsmittel anschließen.
Infolge des anzuwendenden Verfahrens und in der Annahme, daß der Schlamm negativ (-) geladen ist, umfaßt die vorliegende Erfindung den Zusatz eines ersten anionischen polymeren Koagulationsmittels zu dem Schlamm, um die negative Ladung des Schlamms insgesamt zu erhöhen, und dann die Zugabe eines kationischen polymeren Koagulationsmittels, um rasch das Absetzen der Flocken zu beschleunigen. Der Zusatz des ersten anionischen polymeren Koagulationsmittels verursacht eine Änderung des Ladungszustands der Schlammpartikel und des kolloidalen Zustands, und die anschließende Zugabe des kationischen polymeren Koagulationsmittels erlaubt ein Absetzen in der Masse.
Zeigt die überstehende Flüssigkeit eine etwas starke Trübung aufgrund des Zusatzes des kationischen polymeren Koagulationsmittels, erlaubt ein Zusatz von weiterem anionischen Koagulationsmittel ein vollständiges Absetzen und ergibt somit eine klare überstehende Flüssigkeit.
Der geeignetste Koagulationsmitteltyp hängt von seiner affinität gegenüber dem jeweiligen Schlamm und den Kosten ab. Es besteht daher keine Einschränkung im Hinblick darauf, welche polymeren Koagulationsmittel verwendet werden können, jedoch stellt ein bevorzugtes Beispiel ein Acrylamid-polymeres Koagulationsmittel dar. Hinsichtlich des kationischen Koagulationsmittels kann jedes polymere Koagulationsmittel mit einem pH von 3 bis 6 wie ein Esterkoagulationsmittel eingesetzt werden.
Die Menge des zuzusetzenden Koagulationsmittels variiert mit den Behandlungsspezifikationen eines jeden Ansatzes der Schlammkonzentration oder in Abhängigkeit davon, ob ein kontinuierliches Verfahren vorliegt. Es können jedoch etwa 1 bis 4 % insgesamt sämtlicher Koagulationsmittel in bezug auf das Volumen des zu behandelnden Materials in der Annahme einer Schlammkonzentration von etwa 3 bis 5 % zugegeben werden. Dies stellt natürlich keinen begrenzenden Standard dar.

Beispiele 1 bis 3

Es wurden Vergleichsversuche an Schlamm-enthaltendem Wasser aus Seen und Flüssen an drei Standorten (A) , (B) und (C) in dem Kanto-Gebiet (Japan) durchgeführt.
Die 1000 cm³ Testschlamm eines jeden Absetztests besaßen eine Konzentration von 3 % und wurden in einen 1000 cm³ Glaszylinder übergeführt.
In den Beispielen 1 bis 3 wurden ein anionisches polymeres Koagulationsmittel (18 cm³) und ein kationisches polymeres Koagulationsmittel (12 cm³) in dieser Reihenfolge zugesetzt. Als anionisches polymeres Koagulationsmittel wurde ein Acrylamid-polymeres Koagulationsmittel (Acrylamid-Acrylsäure- Copolymeres) mit einem pH von 6 bis 8 und einer Viskosität von zumindest 0,14 kgm&supmin;¹s&supmin;¹ (140 cp) verwendet. Als kationisches polymeres Koagulationsmittel wurde ein Ester-polymeres Koagulationsmittel (Polyaminoalkyl-methacrylat) mit einem pH von 3 bis 5 und einer Viskosität von zumindest 0,02 kgm&supmin;¹S¹&supmin; (20 cp) verwendet.
In den Vergleichsbeispielen wurde das gleiche kationische (anorganisches Metallsalz; AlCl&sub3;) Koagulationsmittel (6 cm³) und dann das gleiche anionische polymere Koagulationsmittel (16 cm³) in dieser Reihenfolge zugegeben.
Die Werte für die Absetzmenge (cm³) nach Ablauf von 5 Minuten und diejenigen des Wassergehalts (%) nach 24 Stunden Entwässerung werden in Tabelle 1 angegeben. Wie aus den Beispielen 1 bis 3 der vorliegenden Erfindung klar hervorgeht, besitzt der erfindungsgemäß behandelte Schlamm eine ausgezeichnete Absetzeigenschaft und einen ausgezeichneten Entwässerungsgrad. Das Absetzen und die Koagulation des Schlammes erfolgen rasch, und der verbliebene Wassergehalt ist beträchtlich niedriger. Tabelle 1 Probe Absetzmenge nach 5 minuten (cm³) Wassergehalt (%) nach 24 stünd. Entwässerung (a) Beispiel 1 A 150 63 Vergl.bsp. 1
(a) Wassergehalt = w/(100 + w) x 100 (%)
w = Prozentanteil des in dem Boden enthaltenen Wassergewichts, bezogen auf das Gewicht der Bodenpartikel

Beispiel 4

Auf ähnliche Weise und zu einem Testmaterialvolumen, ähnlich demjenigen der Beispiele 1 bis 3, wurden ein anionisches polymeres Koagulationsmittel (partiell sulfomethyliertes Polyacrylamid) (12 cm³) , ein kationisches polymeres Koagulationsmittel (Polyethylenimin) (12 cm³) und dann ein anderes anionisches polymeres Koagulationsmittel (Poly-Naacrylsäure) (6 cm³) in dieser Reihenfolge zur Probe C zugesetzt.
Die Probe zeigte eine Absetzmenge von 80 cm³ nach Verstreichen von 5 Minuten und einen Wassergehalt von 57 % nach Verstreichen von 24 Stunden. Es wurde keine Trübung der überstehenden Flüssigkeit beobachtet.
Erfindungsgemäß ist es möglich, Schlamm mit weitaus höherer Effizienz bei einer bei weitem geringeren entwässerten Belastung als unter Verwendung herkömmlicher Methoden zu koagulieren.
Eine spontane Entwässerung reicht für den Zweck einer Entwässerung von Schlamm aus, und im Falle einer mechanischen Entwässerung ist eine etwa 2 mal so hohe Behandlungskapazität möglich wie bei der herkömmlichen. Es ist auch unnötig, irgendein anorganisches Salz oder ein pH regulierendes Mittel zu der resultierenden Masse für Neutralisationszwecke zuzugeben, was somit eine Schlammbehandlung in großem Maßstab bei weitaus geringeren Kosten erlaubt.

Claims

1.) Verfahren zur Koagulation von Schlamm, das die aufeinanderfolgende Zugabe zu dem Schlamm von einem anionischen polymeren Koagulationsmittel und einem kationischen polymeren Koagulationsmittel umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das anionische polymere Koagulationsmittel eine 0,1 %ige reine wäßrige Lösung, einen pH von 6 bis 8 und eine Viskosität von zumindest 0,1 kgm&supmin;¹s&supmin;¹ (100 cp) (25ºC, Rotationsviskosimeter vom B-Typ, 30 Umdrehungen/min) umfaßt, und das kationische polymere Koagulationsmittel einen pH von 3 bis 6 und eine Viskosität von zumindest 0,02 kgm&supmin;¹s&supmin;¹ (20 cp) besitzt.

2.) Verfahren zur Koagulation von Schlamm gemäß Anspruch 1, das die Zugabe eines weiteren anionischen polymeren Koagulationsmittels nach der Zugabe des kationischen polymeren Koagulationsmittels umfaßt.

3.) Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, worin das anionische Koagulationsmittel ein Acrylamidpolymeres ist.

4.) Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das kationische Koagulationsmittel ein Esterkoagulationsmittel ist.

5.) Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das Verhältnis von anionischem zu kationischem polymeren Koagulationsmittelzusatz 1, 5:1 beträgt.

6.) Verfahren zur Entwässerung von nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 koaguliertem Schlamm, das das Einbringen von koaguliertem Schlamm in einen Tuchbeutel oder einen Metallnetzbeutel umfaßt.