NO331442B1 - Fremgangsmate for behandling av, i avfallsvannrensing, slam inneholdende organisk materiale, toverdig jern og fosfor - Google Patents

Abstract

En fremgangsmåte for behandling av, i avfallsvannrensing, slam inneholdende organisk materiale, toverdig jern og fosfor, i hvilke slammet behandles ved 0-100°C med en syre med en pH på 1-5 for oppløsning av toverdig jern og fosfor fra stammet, slammet forsynes med en oksidant valgt fra hy- drogenperoksid og perforbindelser, toverdig jern oksideres ved Fentons reaksjon til treverdig jern, og (i) treverdig jern som utfelles som treverdig jemfosfat, (ii) frie radikaler med en deodoriserings- og saneringseffekt som dannes ved Fentons reaksjon, slammet avvannes deretter ved en pH på høyst 7, og den vandige løsningen som oppnås i awanningen resirkuleres til avfallsvannrensing. Fremgangsmåten er karakterisert ved at slammet som behandles gjøres slik at det inneholder oppløst jern og fosfor ved et molart forhold Fe:P på mer enn 1:1.

Description

Område for oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for behandling av slam. Mer spesifikt knyttes oppfinnelsen til en fremgangsmåte for behandling av, ved rensing av avfallsvann, slam som fås fra kloakkanlegg. Oppfinnelsen er spesielt nyttig i behandling av slam fra kommunale kloakkanlegg og vil derfor bli beskrevet nedenfor med referanse til dette. Imidlertid er oppfinnelsen ikke begrenset til behandling av slam fra kommunale kloakkanlegg, men er også anvendbar i behandling av slam fra andre typer kloakkanlegg, slik som kloakkanlegg for rensing av industrielt avfallsvann.

Bakqrunnsteknikk

Vannet som blir renset i kommunale kloakkanlegg blir samlet fra et stort antall kil-der. Det omfatter vanligvis akkumulerte strømmer fra husholdningsavfallsvann, overflatevann, delvis renset industrielt avfallsvann og regnvann. Ved rensing av avfallsvann blir først store objekter som har kommet inn i avfallsvannet fjernet. Videre blir partikler og grus fjernet, og til slutt organisk materiale, metaller og næringssalter, slik som nitrogen- og fosforforbindelser.

Normal avfallsvannrensing i Sverige omfatter mekanisk, biologisk og kjemisk rensing av vannet. En rist separerer de groveste urenhetene, etter hvilke sand og tyngre partikler sedimenterer i et første sedimenteringstrinn, referert til som en sandfelle, før kjemisk og/eller biologisk rensing begynner.

Dagens svenske kloakkanlegg bygges med omfattende biologisk og kjemisk rensing. Metallsalter av aluminium eller jern brukes for å felle ut fosfat. De kan tilsettes før, samtidig med eller etter den biologiske renseprosessen (henholdsvis forut-felling, simultanutfelling og etterutfelling). Bade den kjemiske og den biologiske behandlingen av vannet genererer slam som sedimenterer og må bli tatt hånd om.

De genererte slammene fra de forskjellige sedimentasjonene blir vanligvis samlet i de involverte kloakkanleggene. Det blir deretter vanligvis et spørsmål om primær-slam (mekanisk slam), sekundærslam (biologisk overskuddsslam) og tertiærslam (kjemisk slam). Sedimenteringsprodukter fra de første ristene og sandfellene inkluderes vanligvis ikke i det således samlede slammet. Det samlede slammet fortykkes svakt ved en ytterligere sedimentering og pumpes deretter inn i en digestor. I di-gestoren behandles slammet under anaerobiske forhold for nedbryting av organisk materiale og produksjon av en redusert mengde slam, referert til som et fordøyd slam.

I avfallsvannrensing som beskrevet ovenfor, fås store mengder av fordøyd slam som må tas hånd om. Det fordøyde slammet kan for eksempel deponeres på søp-pelfyllingsområder eller brukes som gjødningsmiddel. Deponering av fordøyd slam på søppelfyllingsområder fordrer imidlertid store områder og er kostbart. Bruk av fordøyd slam som gjødningsmiddel er foretrukket, men denne bruken har blitt gjenstand for økende diskusjon siden slammet inneholder tungmetaller og andre uønskede stoffer. Som et alternativ til deponering på søppelfyllingsområder og bruk som gjødningsmiddel kan det fordøyde slammet brennes. I Sverige ble deponering av forbrennbart avfall på søppelfyllingsområder forbudt i 2002, og i 2005 blir deponering av alt organisk avfall på søppelfyllingsområder forbudt.

I betraktning av det som er uttalt ovenfor, bør fordøyd slam som skal forbrennes ha et høyest mulig faststoffinnhold. Også i tilfelle av en annen type av endelig lagring av det avvannede slammet enn forbrenning, kan det være svært viktig, ikke minst økonomisk, å redusere slammengden ved å avvanne slammet til et høyest mulig faststoffinnhold. Å redusere slammengden ved å fremskaffe et høyt faststoffinnhold i det fordøyde slammet er vanskelig, og har så langt bare blitt oppnådd til høye kostnader ved en kombinasjon av mekanisk avvanning og tørking. Det vil derfor være en stor forbedring dersom en reduksjon av fordøyd slammengde, det vil si vekt og volum av det fordøyde slammet, lett kan oppnås på en annen måte enn bare ved avvanning og tørking.

Et videre problem i behandling av fordøyd slam fra avfallsvannsrensing er den forstyrrende og utrivelige lukten som følger med det fordøyde slammet. Denne forstyrrende lukten er et miljømessig problem, og medfører at anlegg for produksjon og behandling av slam fra avfallsvannsrensing ofte må plasseres isolert fra andre bygninger. Det vil derfor utgjøre en miljømessig fordel dersom den uønskede og utrivelige lukten fra slammet kan reduseres eller elimineres.

Et videre problem er at slammet fra avfallsvannsrensing ofte inneholder patogeniske bakterier, slik som salmonella, E. Coli etc. Det vil derfor være en stor fordel dersom slammet saneres, det vil si behandles slik at slike patogeniske bakterier elimineres eller reduseres til et harmløst nivå (f.eks. under 10 cfu/ml slam med et faststoffinnhold på 1-5 %. "cfu" = "colony forming units", kolonidannende enheter). Enda et problem er at slammet fra avfallsvannrensing i de fleste tilfeller er klebrig og vanskelig å håndtere og avvanne. Det ville medføre en betydelig fordel dersom et slam kunne fremskaffes slik at det ikke er klebrig, og at det blir lett å håndtere og avvanne.

Forskjellige metoder for behandling av slam fra avfallsvannrensing er kjente, og som et eksempel kan nevnes WO 95/06004, som ble utgitt 2. mars 1995, og WO 96/20894, som ble utgitt 11. juli 1996. Disse to referansene vedrører behandling av slam fra avfallsvannrensing for gjenvinning av fosfor og metall, for eksempel jern fra det kjemisk utfelte. Slammet kan behandles med syre for oppløsning av metall-og fosforinnholdet hvoretter fosfor utfelles som et treverdig jernfosfat, i hvilket tilfelle toverdig jern først kan konverteres til treverdig jern ved oksidering med for eksempel hydrogenperoksid.

Som et videre eksempel kan nevnes WO 98/41479, som ble utgitt 24. september 1998. Denne referansen viser en fremgangsmåte for behandling av slam fra avfallsvannrensing, i hvilken jern og/eller aluminium fra de utfelte kjemikaliene opplø-ses fra slammet og den dannede oppløsningen resirkuleres til avfallsvannrensing. I et første trinn blir slammet gjenstand for syrehydrolyse. Etter hydrolysen blir det gjenværende slammet og hydrolysevæsken matet inn i et andre trinn for separering av det gjenværende slammet.

Et videre eksempel på tidligere teknikk vedrørende slambehandling er EP

0 832 853. Denne referansen gjelder en fremgangsmåte for fjerning av uønsket lukt av slam fra biologisk avfallsvannrensing og forbedring av slammets filtrerings-evne. I fremgangsmåten blir slam ved en pH på 2-6 blandet med et jern(II)-salt og hydrogenperoksid. pH justeres ved bruk av en syre, slik som en svovelsyre, som i passende mengde tilsettes samtidig med jern(II)-saltet. En eksotermisk reaksjon som genererer en temperatur på 10 - 38 °C av reaksjonsblandingen oppnås uten at oppvarming er nødvendig.

Enda et eksempel på tidligere teknikk som vedrører slambehandling er US patent

6 368 511, som viser en fremgangsmåte for å forbedre avvanning av slam. I fremgangsmåten utsettes slammet for en syreoksidativ prekondisjonering ved en pH mindre enn 5. Forsuringen skjer med saltsyre for å unngå etterfølgende problemer med utfelling av gips, som ville vært tilfellet i forsuringen ved bruk av svovelsyre. I prekondisjoneringen tilsettes toverdige jernioner og hydrogenperoksid, og derved dannes Fentons reagenser som forårsaker en partiell oksidativ nedbrytning av or ganiske slamkomponenter. Deretter utføres en uorganisk postkondisjonering på det prekondisjonerte slammet som blandes med alkaliske jermetalloksider, slik som kalsiumhydroksid, for å øke pH til 9-11. Deretter blir slammet avvannet.

Journal of Hazardous Materials B98 (2003) 33-50, "A Review of Classic Fenton's Peroxidation as an Advanced Oxidation Technique" gir en undersøkelse av Fentons reaksjon. Den beskriver også bruk av denne for å forbedre avvanningskapasiteten for kloakkslam. Imidlertid er ingen særskilt syrebehandling av slammet beskrevet. Heller ikke er fosforinnholdet av slammet nevnt, eller at dette blir utfelt som et treverdig jernfosfat.

Journal of Hazardous Materials B98 (2003) 91-106, "Pilot-Scale Peroxidation (H202)of Sewage Sludge" beskriver behandling av kloakkslam i en pilotskala ved Fentons reaksjon for å forbedre avvanningskapasiteten. I henhold til artikkelen er det optimale forhold ved pH 3, tilsats av 5-50 g H202per kg faststoff, 1,67 Fe<2+>/kg faststoff ved en omgivelsestemperatur og trykk i 60-90 minutter. Etter reaksjonen ble en nøytralisering utført ved å tilsette kalsiumhydroksid. En spesiell syrebehandling for slammet er ikke beskrevet. Heller ikke er det nevnt at fosforinnholdet i slammet utfelles som treverdig jernfosfat. I stedet er det opplagt at oppløsning av fosfor til den vandige fasen har øket, og også at oppløsning av nitrogen har øket betraktelig.

Patent Abstracts of Japan, Vol. 006, nr. 063 og JP 57 004 299 (EBARA INFILCO CO LTD), 1982, beskriver en fremgangsmåte for slambehandling, i hvilken først en oksidant, slik som hydrogenperoksid, og et metallion dissosierende materiale, slik som jernsulfat, tilsettes slammet. Deretter behandles slammet under sure forhold, for eksempel med svovelsyre, hvoretter det behandlede vannet blir avvannet.

WO 03/045851, som ble trykket 5. juni 2003, fremviser en fremgangsmåte for behandling av slam fra avfallsvannrensing, slammet ble forsuret i to trinn og behandlet med en løsning av jernsalt og hydrogenperoksid i en mengde på 5-40 kg Fe/tonn tørt slam og henholdsvis 5-40 kg H202/tonn tørt slam. Slammet flokkuleres ved å tilsette en organisk polymer, hvoretter det flokkulerte slammet blir avvannet.

WO 03/045852, som ble utgitt 5. juni 2003, omfatter den samme fremgangsmåten som WO 03/045851, unntatt at forsuringen fortrinnsvis skjer i et og samme trinn. Et formål med den foreliggende oppfinnelsen er å fremskaffe en fremgangsmåte for behandling av slam fra avfallsvannrensing for lettere og mer effektivt å kunne redusere mengden derav, det vil si vekt og/eller volum derav.

Et annet formål ved oppfinnelsen er å fremskaffe en fremgangsmåte for behandling av slam, ved hvilken slammet blir deodorisert, det vil si den forstyrrende og utrivelige lukten blir fjernet fra slammet.

Enda et formål ved oppfinnelsen er å fremskaffe en fremgangsmåte for behandling av slam, ved hvilken slammet blir sanert.

Et ytterligere formål ved oppfinnelsen er å fremskaffe en fremgangsmåte for behandling av slam, som resulterer i et slam med forbedret avvanningskapasitet, det vil si et slam som er lettere og/eller raskere å avvanne.

Sammendrag for oppfinnelsen

Sammenfatningsvis er oppfinnelsen slik som gjort rede for i vedføyde patentkrav.

I henhold til den foreliggende oppfinnelsen blir formålene ovenfor oppnådd ved slam som inneholder organisk materiale, toverdig jern og fosfor, og som først blir syrebehandlet. Deretter utsettes slammet for en oksideringsbehandling, i hvilken en utfelling av treverdig jernfosfat skjer. Slammet oksideres videre i henhold til Fentons reaksjon, for nedbryting av organisk materiale, deodorisering og sanering. Etter oksideringsbehandlingen blir slammet avvannet.

Mer spesifikt i henhold til den foreliggende oppfinnelsen er en fremgangsmåte fremskaffet for behandling av, i avfallsvannrensing, slam inneholdende organisk materiale, toverdig jern og fosfor, i hvilken • slammet behandles ved 0-100 °C med en syre hvor det oppnås en pH på 1-5 for oppløsning av toverdig jern og fosfor fra slammet, • slammet forsynes med en oksidant valgt fra hydrogenperoksid og perforbindelser, toverdig jern som oksideres ved Fentons reaksjon til treverdig jern, og

(i) treverdig jern som utfelles som treverdig jernfosfat

(ii) frie radikaler med en deodoriserings- og saneringseffekt som dannes

ved Fentons reaksjon,

• slammet blir deretter avvannet ved en pH på høyst 7, og

• den vandige løsningen som oppnås i avvanningen resirkuleres til avfallsvannrensing,

særpreget ved at

slammet tilføres med en mengde av 60-100 kg av 100% hydrogenperoksid per tonn av faste stoffer, dersom hydrogenperoksid brukes som oksidanten, og slammet, før og/eller under tilsats av oksidant, inneholder oppløst jern og fosfor ved et molart forhold Fe:P på mer enn 1:1.

Ytterligere trekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelsen vil være opplagte av den følgende beskrivelsen og vedheftede krav.

Kort beskrivelse av tegningen

Den medfølgende tegningen viser et skjematisk flytdiagram for en fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen for slambehandling ved bruk av syrebehandling, oksida-sjonsbehandling og avvanning av slammet.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

I fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er slammet fortrinnsvis et kloakkslam fra et kommunalt kloakkanlegg, og mer foretrukket et fordøyd slam, og oppfinnelsen beskrives derfor nedenfor med referanse til behandling av et fordøyd slam, imidlertid uten at oppfinnelsen er begrenset dertil.

I fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen utsettes det fordøyde slammet først for en syrebehandling ved pH 1-5, fortrinnsvis 1-4, mer foretrukket 2-4, spesielt 3-4. Ved syrebehandlingen bør slammet ha et passende faststoffinnhold, for eksempel 1-6 vektprosent, slik som 1-3 vektprosent, og dersom dette ikke er tilfellet, blir det ønskede faststoffinnholdet passende satt før syrebehandlingen, ved oppløsning eller avvanning, som påkrevd.

For å oppnå ønsket pH for syrebehandlingen blir en syre tilsatt slammet. Denne syren kan velges fra uorganiske og organiske syrer. Som eksempler på slike syrer kan nevnes svovelsyre, maursyre og oksalsyre. Av kostnadsgrunner er det for eksempel foretrukket å bruke svovelsyre.

Syrebehandlingen kan utføres i en eller flere reaktorer forbundet i serie. Syrebehandlingen skjer innenfor et temperaturområde fra 0 °C - 100 °C, fortrinnsvis 20-100 °C. Ved å bruke en lav temperatur for syrebehandlingen, slik som omgivelsestemperatur, oppnås den fordelen at ingen eller kun lite oppvarming kreves for syrebehandlingen. En videre fordel ved bruk av lave temperaturer er at uønsket opp-løsning av nitrogen fra organisk materiale i det fordøyde slammet unngås. Oppløs-ning av nitrogen som skjer i en syrebehandling ved høye temperaturer, slik som over 100 °C, forårsaker et øket nitrogeninnhold i filtratet som fås i avvanningen av det behandlede, fordøyde slammet. Siden filtratet resirkuleres til avfallsvannrensing, involverer dette en øket nitrogenbelastning i avfallsvannrensingen og medføl-gende krav for nitrogenreduksjon, som ville gjøre avfallsvannrensingen dyrere. Siden fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen gir ingen eller ubetydelig oppløsning av nitrogen, betyr dette et redusert eller eliminert behov for nitrogenreduksjon i avfallsvannrensingen, som igjen betyr reduserte kostnader.

Varigheten av syrebehandlingen er ikke kritisk, men det foretrekkes at slammet syrebehandles for en periode på 10 minutter til 2 timer.

Syrebehandlingen forårsaker en oppløsning av uorganisk materiale, således opplø-ses fosfor og jern fra slammet, i hvilket tilfelle jern, som muligens har vært til stede som treverdig jern, reduseres til toverdig. Fremfor alt oppløses uorganisk fosfor fra slammet. I syrebehandlingen skjer det også noe konvertering av organisk materiale til blant annet karbondioksid, som unnslipper i gassform. Ved lav pH og/eller høy temperatur kan også noe oppløsning av organisk fosfor finne sted.

En betingelse ved oppfinnelsen er at det fordøyde slammet inneholder jern og fosfor. Dette betyr vanligvis at det fordøyde slammet har blitt oppnådd ved rensing av avfallsvann, ved bruk av jernsammensetninger som bunnfall. Et viktig trekk ved oppfinnelsen er også det molare forholdet jern til fosfor i slammet etter oppløsning. Således skulle jerninnholdet i slammet være tilstrekkelig for utfelling av det oppløs-te fosforinnholdet i slammet, og dessuten tilstrekkelig for Fentons reaksjon når det tilsettes en oksidant til det syrebehandlede slammet. Videre kan det være ønskelig å ha et overskudd av jern som etter oksidasjon til treverdig form resirkuleres til vannrensningsprosessen for bruk som et utfellingsmiddel. Innholdet av jern i det fordøyde slammet som mates til slambehandlingen er i hovedsak til stede som toverdig jern eller blir konvertert til det samme i forbindelse med syrebehandlingen. Nar det tilsettes en oksidant blir toverdig jern oksidert til treverdig. Jern som oksideres fra toverdig til treverdig tilstand blir på den ene siden brukt til å utfelle innholdet av oppløst fosfor i slammet som treverdig jernfosfat, og på den annen side, i Fentons reaksjon, i hvilken toverdig jern oksideres med en oksidant, slik som hydrogenperoksid til treverdig jern under samtidig frigivelse av hydroksyMoner og hy-droksylradikaler i henhold til reaksjonsformelen

H202+ Fe<2+>-> Fe<3+>+ OH- + OH-

Ethvert overskudd av både oksidert Fe<3+>og Fe<2+>kan resirkuleres til vannrensingsprosessen for bruk som et utfellingsmiddel. Ovenstående betyr at det molare forholdet av oppløst Fe:P, i fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, må være mer enn 1:1, slik at minst 1,5:1, omtrent for eksempel 2:1. Fortrinnsvis er det molare forholdet Fe:P fra over 1:1 til 2:1, foretrukket fra over 1:1 til 1,5:1. Dette resulterer i et overskudd av treverdig jern for resirkulering til vannrensingsprosessen.

I forbindelse med tilsats av oksidant og oksidering av toverdig jern til treverdig blir innholdet av oppløst fosfor i slammet utfelt som treverdig jernfosfat. Fosforinnholdet i form av jernfosfat inkluderes i det endelig behandlede slammet.

Dersom jerninnholdet i det opprinnelige slammet er utilstrekkelig til å bli utført, i tillegg til utfellingen av det oppløste fosforinnholdet i slammet, muligens danner også Fentons reaksjon et overskudd av jern for resirkulering til vannrensingsprosessen, og ytterligere jern kan tilsettes slammet i syrebehandlingen og/eller tilsats av oksidant. Dette tilsatte jernet er fortrinnsvis tilsatt som et toverdig jern, for eksempel jernsulfat.

Oksidanten som tilsettes i oppfinnelsen velges ut fra hydrogenperoksid og forbin-delser som danner hydrogenperoksid når det bringes i kontakt med oksiderbare stoffer. Mer spesifikt velges oksidanten ut fra hydrogenperoksid og perforbindelser. Eksempler på foretrukne perforbindelser er natriumperkarbonat og pereddiksyre. Kombinasjoner av to eller flere oksidanter kan også brukes. Det er særlig foretrukket å bruke hydrogenperoksid, passende i form av en vandig løsning med et hydro-genperoksidinnhold på 30-50 vektprosent, mer foretrukket 30 vektprosent. Mengden av tilsatt oksidant er ikke kritisk, men bør være slik at det er effektivt å utføre Fentons reaksjon og oksidere slammet, og også deodorisere og sanere det. Når hydrogenperoksid brukes som oksidant betyr dette at fortrinnsvis 10-100 kg tilsettes, mer foretrukket 30-60 hydrogenperoksid per tonn slam tørt stoff. Hydrogen-peroksidet regnes som 100 % hydrogenperoksid.

I henhold til den ovenfor beskrevne Fentons reaksjon er det molare forholdet av jern til hydrogenperoksid ekvimolart, men det er foretrukket å ha et overskudd av hydrogenperoksid (oksidant), slik at det molare forholdet jern:oksidant er fra omtrent 0,01:1 til omtrent 1:1, mer foretrukket fra omtrent 0,1:1 til 1:2.

Behandling med oksidant i samsvar med oppfinnelsen skjer fortrinnsvis ved en pH på slammet etter syrebehandling. Behandlingsvarigheten med oksidant er fortrinnsvis fra omtrent 1 minutt til 1,5 timer, mer fortrinnsvis fra omtrent 5 minutter til 1 time. Behandlingen med oksidant skjer fortrinnsvis videre ved temperaturen av slammet etter syrebehandling, for eksempel 10-40 °C.

I tillegg til oksidering av toverdig jern til treverdig jern forårsaker tilsats av oksidant en oksidering av organisk materiale til blant annet karbondioksid, som unnslipper i gassform. Videre oppnås en deodorisering av slammet ved påvirkning fra hydroksylradikalene dannet i Fentons reaksjon. Denne deodoriseringen er effektiv, og forårsaker et slam hvor lukt reduseres eller som blir praktisk talt luktfri, som betyr store miljømessige fordeler. Videre forårsaker tilsats av oksidant en sanering av slammet, derved reduseres eller elimineres patogeniske bakterier.

En videre fordel ved oppfinnelsen er den gode filteregenskapen for slammet i avvanningen. Grunnen er ikke helt klar, men vil trolig, i tillegg til effekten ved syrebehandling og oksidasjonsbehandlingen av slammet, også være årsak til en gunstig effekt på treverdig jernfosfat utfelt i oksidasjonen. Av utmerkede grunner er det antatt at det utfelte treverdige jernfosfatet, på grunn av dets partikkelstørrelse og struktur, har en gunstig effekt som et filtreringshjelpemiddel i avvanningen. Således er det blitt notert i oppfinnelsen at i stedet for et klebrig slam, som er ekstremt vanskelig å avvanne i henhold til tidligere teknikk, er det fremskaffet et slam som er lett å avvanne i henhold til oppfinnelsen, og danner et pulveraktig, ikke-klebrig produkt som lett kan tørkes av seg selv i omgivende luft.

Etter behandlingen med en oksidant blir slammet avvannet. Avvanningen skjer fortrinnsvis ved samme pH som det slammet har i behandlingen med oksidant, det vil si pH 1-5. Eventuelt kan en viss justering av slammets pH utføres for å nøytralisere det, det vil si til omtrent pH 7, men en spesiell alkalisk behandling av slammet for å gjøre det alkalisk er ikke gjort i henhold til oppfinnelsen. Dette betyr at slammets pH i avvanningen er på det meste 7, i henhold til den foreliggende oppfinnelsen.

Avvanningen kan finne sted ved et enkelt trinn, men er foretrukket delt opp i forav-vanning og endelig avvanning. Foravvanningen skjer fortrinnsvis i en mekanisk av-vanningsanordning, slik som en sentrifuge eller en roterende skjerm. Den endelige avvanningen (som kan utgjøre den eneste avvanningen dersom foravvanningen utelates) er også mekanisk. Den endelige avvanningen skjer fortrinnsvis i en sentrifuge, skruepresse, kammerfilterpresse eller båndfilterpresse.

I oppfinnelsen har det uventet blitt funnet at det behandlede slammet kan avvannes ved mekanisk avvanning til et høyt faststoffinnhold, slik som minst 30 vektprosent, foretrukket minst 35 vektprosent, mer foretrukket 40-60 % vektprosent, spesielt 40-50 vektprosent. Den mekaniske avvanningen skjer som nevnt ovenfor, for eksempel i en sentrifuge, skruepresse eller båndfilterpresse, mer foretrukket i en skruepresse eller båndfilterpresse. Det må betraktes som overraskende at slike enkle metoder gjør det mulig å fremskaffe avvanning som er så effektiv. I forsøke-ne med slam som ikke har blitt behandlet med syre og oksidant, har pressing i en skruepresse faktisk resultert i et faststoffinnhold på bare 28 % vektprosent. Det er opplagt at kombinasjonen av syrebehandling og etterfølgende behandling med en oksidant, og medfølgende utfelling av treverdig jernfosfat resulterer i at avvanning av slammet gjøres mer effektivt på en overraskende måte, slik at faststoffinnholdet på minst 30 vektprosent, foretrukket minst 35 vektprosent kan oppnås.

For å muliggjøre den mekaniske avvanningen og gjøre den mer effektiv, er det foretrukket at avvanningen skjer i nærvær av et avvanningshjelpemiddel. Slike av-vanningshjelpemidler er kjente og består passende av utfellingsmidler som kan være av ikke-ionisk eller ionisk type, for eksempel polyelektrolytt av anionisk eller kationisk type.

Dersom et avvanningshjelpemiddel brukes, er det foretrukket tilsatt før avvanningen, slik som før foravvanningen. Deretter blir foravvanningen av slammet effektu-ert, etterfulgt av en endelig avvanning som fortrinnsvis skjer i en skruepresse eller båndfilterpresse.

Oppfinnelsen belyses nå videre med referanse til den vedlagte tegningen.

Som nevnt ovenfor er figuren et skjematisk flytdiagram av en fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen.

Som indikert med pil 1 langt til venstre i figur 1 mates avfallsvannet inn i et be-handlingsanlegg, slik som et kommunalt avfallsvannbehandlingsanlegg 2, i hvilket rensing av avfallsvann skjer på en måte beskrevet ovenfor. Ved rensing mates det produserte slammet til et fordøyelseskammer (ikke vist) for fordøyelse av slammet. Fra fordøyelseskammeret mates det fordøyde slammet 3 til en reaktor 4. Faststoffinnholdet av det fordøyde slammet er vanligvis omtrent 1-6 vektprosent, for eksempel 1-3 vektprosent, men dersom det er ønskelig kan slammet fortykkes før det mates til reaktoren 4, for eksempel ved bruk av en sentrifuge. Etter å ha blitt matet til reaktoren, utsettes det fordøyde slammet for en syrebehandling, som beskrevet ovenfor. Denne syrebehandlingen skjer, som nevnt ovenfor, i en eller flere reaktorer forbundet i serie ved en pH på 1-5, foretrukket 1-4, ved en temperatur på 0-100 °C, foretrukket 20-100 °C, og for en periode på 10 minutter til 2 timer. Som nevnt ovenfor, i syrebehandlingen skjer det noe konvertering av organisk materiale til blant annet karbondioksid, som unnslipper i gassform.

Det syrebehandlede slammet utsettes deretter for behandling med en oksidant.

Slammet mates fra syrebehandlingen til en etterfølgende reaktor 5, i hvilken oksidanten, fortrinnsvis hydrogenperoksid, tilsettes slammet. I oksideringsbehandlingen blir det løste toverdige jernet i slammet oksidert til treverdig jern og danner sam-men med det løste fosforinnholdet i slammet treverdig jernfosfat, som blir utfelt. I oksidasjonsbehandlingen reagerer oksidanten med et toverdig jern i slammet i henhold til den ovenfor beskrevne Fentons reaksjon. Dersom slammet skulle inneholde en utilstrekkelig mengde av toverdig jern, kan ytterligere toverdig jern tilsettes (ikke vist) i forbindelse med oksidasjonsbehandlingen i reaktor 5. Oksidasjonsbehandlingen i reaktor 5 utføres fortrinnsvis uten ekstern oppvarming, det vil si ved omgivelsestemperatur. Siden Fentons reaksjon er eksoterm, betyr dette at temperaturen av reaksjonsbehandlingen generelt er i området på omtrent 10-40 °C. Varigheten av oksidasjonsbehandlingen kan variere, men er fortrinnsvis fra omtrent 1 minutt til 1,5 timer, mer foretrukket fra 5 minutter til 1 time. Etter behandling med oksidanten, i hvilken slammet blir deodorisert og sanert, og organisk materiale blir brutt ned til blant annet karbondioksid, tilsettes et avvanningshjelpemiddel 7 slammet 6.

Slammet mates deretter til en foravvanningsanordning 8, som fortrinnsvis er en roterende skjerm for å fortykke slammet til et faststoffinnhold på omtrent 10-20 vektprosent, fortrinnsvis omtrent 14-16 vektprosent, som er passende for å mate det fortykkede slammet 9 til den etterfølgende endelige avvanningsanordningen 10, som fortrinnsvis er en skruepresse. I skruepressen 10 blir slammet mekanisk avvannet, fortrinnsvis ved et trykk på 1,5-5,0 MPa, til et faststoffinnhold på minst 35 vektprosent, fortrinnsvis 40-60 vektprosent. Det pressede slammet 11 tas ut fra pressen 10 som et lett håndterbart, ikke-klebrig pulver, som deretter kan tørkes, for eksempel ved lufttørking, for ytterligere å øke faststoffinnholdet, og/eller mates til en forbrenner (ikke vist) for å brennes til aske. I stedet for å bli brent, kan det pressede slammet 11 deponeres på annen måte, for eksempel ved å deponere på søppelfyllingsområder eller ved kompostering. De følgende eksemplene vil belyse oppfinnelsen uten imidlertid å begrense den samme.

Eksempel 1

Fordøyd slam ble behandlet i henhold til oppfinnelsen ved syrebehandling, behandling med en oksidant (hydrogenperoksid) og avvanning. Behandlingen fant sted ved forskjellige temperaturer. Deretter ble innholdet av de følgende bakteriene bestemt: a) coliform 37 °C, b) termotolerant coliform, c) antatt Escherichia coli, d) Clostridium perifringens og e) salmonella.

Den samme bestemmelsen ble gjort parallelt på en prøve av det samme fordøyde slam som ikke hadde blitt behandlet i henhold til oppfinnelsen, men bare oppvar-met til 70 °C i 30 minutter ved pH 6,85. Videre ble bakterieinnholdet bestemt i et råemne av det fordøyde slammet, det vil si en prøve som ikke hadde vært utsatt for noen behandling i det hele tatt. Resultatene er vist i tabell 1. Tabellen viser prø-ven som merker kg 100 % hydrogenperoksid/temp, °C, i 30 min/pH. Verdiene i tabellen forholdere seg til antallet kolonidannende enheter per ml av slam som har et faststoffinnhold på 2,5 % (cfu/ml).

Det er opplagt av resultatene at behandling i henhold til oppfinnelsen hadde en gunstig saneringseffekt. Spesielt merkes den gunstige effekten på behandling ved bruk av hydrogenperoksid på Clostridium perifringens. Videre ble salmonella eliminert fra alle prøvene i henhold til oppfinnelsen.

Eksempel 2

Faststoffinnholdet (TS = tørt faststoff) av to avvanningsanordninger blir på den ene siden sammenlignet etter behandling i henhold til oppfinnelsen ved syrebehandling og behandling med en oksidant (hydrogenperoksid) og, på den annen side, uten behandling i henhold til oppfinnelsen.

Slammet (fordøyd slam) inneholder ved innløpet til syrebehandlingen og ved innlø-pet til avvanningsanordningene 3 % TS flokkulert med polymer. Avvanningsanordningene omfatter en sentrifuge, i hvilken slammet har en oppholdstid på mindre enn 1 minutt, og etter det en skruepresse som kommer før en avvanningstrommel. Skruepressen anvender et trykk på 50 bar og oppholdstiden for slammet i skruepressen er 15-30 minutter. I avvanningstrommelen blir slammet avvannet til et TS-innhold på 10-15 % og mates deretter til skruepressen, og TS-innholdet økes ytterligere. Resultatene vises i tabell 2.

Det er klart fra resultatene at behandling i henhold til oppfinnelsen har en gunstig effekt, spesielt når det brukes en skruepresse.

Eksempel 3

Det fordøyde slammet ble behandlet i henhold til oppfinnelsen ved syrebehandling, behandling med en oksidant (hydrogenperoksid) og avvanning ved bruk av en skruepresse. De følgende resultatene ble oppnådd ved forskjellige temperaturer.

Det er opplagt fra resultatene at behandling i henhold til oppfinnelsen ga et klart høyere TS-innhold ved temperaturøkning.

Eksempel 4

Eksperimentet som skal ligne en kontinuerlig prosess, i hvilket satser på 20 og 60 I ble laget. Fordøyd slam ble syrebehandlet og den vandige fasen ble separert fra den faste fasen. Den vandige fasen hadde en pH på 3-4 og væsken ble kontinuerlig behandlet med hydrogenperoksid for oksidering av toverdig jern til treverdig jern og etterfølgende utfelling av treverdig jernfosfat. Nytt slam og eldet slam (2 uker) ble undersøkt.

Det er opplagt av resultatene at behandling i samsvar med oppfinnelsen i en sta-sjonær tilstand produserer treverdig jernfosfatpartikler som har en midlere partik-kelstørrelse på 20 um. Disse partiklene promoterer forbedret avvanning ved å fungere som et internt generert filtreringshjelpemiddel.

Oppfinnelsen har blitt beskrevet ovenfor med referanse til de foretrukne utførelse-ne, men er å bli forstått slik at de kun belyser, og at omfanget av oppfinnelsen bare er begrenset ved de vedheftede krav.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for behandling, i avfallsvannsrensing, slam som inneholder organisk materiale, toverdig jern og fosfat, i hvilken • slammet behandles ved 0-100 °C med en syre, hvori en pH på 1-5 oppnås, for oppløsning av toverdig jern og fosfor fra slammet, • slammet forsynes med en oksidant valgt fra hydrogenperoksid og perforbindelser, toverdig jern som oksideres ved Fentons reaksjon til treverdig jern, og (i) treverdig jern som utfelles som treverdig jernfosfat (ii) frie radikaler med en deodoriserings- og saneringseffekt som dannes ved Fentons reaksjon, slammet avvannes deretter ved en pH på høyst 7, og den vandige løsningen som oppnås i avvanningen resirkuleres til avfalls vannsrensing, karakterisert vedat slammet forsynes med en mengde på 10-100 kg av 100% hydrogenperoksid per tonn tørt faststoff, dersom hydrogenperoksid brukes som oksideringsmidlet, og slammet, før og/eller under tilsats av oksideringsmidlet, inneholder oppløst jern og fosfor ved et molart forhold Fe:P på mer enn 1:1.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat slammet syrebehandles med svovelsyre, maursyre eller oksalsyre.

3. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat slammet syrebehandles i 10 minutter til 2 timer.

4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat slammet som behandles er laget for å inneholde jern og fosfor ved et molart forhold Fe:P fra over 1:1 til 1,5:1.

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat slammet suppleres med ytterligere toverdig jern før tilsats av en oksidant.

6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat oksidanten velges fra minst den ene av hydrogenperoksid, natriumperkarbonat og pereddiksyre.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert vedat oksidanten er hydrogenperoksid.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert vedat slammet suppleres med hydrogenperoksid som en oksidant i en mengde på 30-60 kg, 100 % hydrogenperoksid per tonn tørt faststoff.

9. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat slammet suppleres med et hjelpemiddel for avvanning før avvanning.

10. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat slammet foravvannes med en sentrifuge eller roterende skjerm.

11. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat slammet endelig avvannes med en sentrifuge, skruepresse, kammerfilterpresse eller filterpresse.

12. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat slammet avvannes til et faststoffinnhold på minst 30 vektprosent.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert vedat slammet avvannes til et faststoffinnhold på 35-60 vektprosent.