NO763422L - - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår faststoff-væske-separasjon av organiske materialer ved behandling av kloakkavfall, industrielt avfallsvann og lignende. Mer spesielt angår oppfinnelsen en fremgangsmåte for ovennevnte formål hvor det til slammet til-

settes hydrogenperoksyd (I-^C^) og et metall-ion med minst 3 positive ladninger, og hvor pH-verdien holdes ved eller under 9, slik at de suspenderte organiske materialer omdannes til lett separable eller filtrerbare partikler.

Kjemisk, biologisk eller annen behandling er i det siste blitt anvendt for behandling av kloakkavfall og industrielt avfallsvann. De biologiske behandlinger som gir avgangsstrømmer med lavere biologisk oksygenbehov (BOD) eller kjemisk oksygenbehov (COD) etter behandlingen er i den senere tid blitt mer ak-septert når det gjelder kontroll av avfallsvann. I tilfeller hvor kjemisk eller fysikalsk behandling foretas, har man gått over til biologisk behandling eller kombinasjoner hvor denne inn-går. Ved alle de ovenfor nevnte behandlingsmåter er det nødvendig å fjerne organiske materialer som er uoppløselige eller suspen-dert i vann. For oppnåelse av en hurtig separasjon av disse anvendes slike reagenser som kalk, jern(III)klorid, jern(II)sulfat og makromolekylære fnokkingsmidler.

En typisk slambehandlingsmetode som finner utstrakt anvendelse, går hovedsakelig ut på anvendelse av et første sedimenteringsbasseng, en luftetank, et siste sedimenteringsbasseng og en oppslutningstank for det avgående slam. Fraskillelse av de organiske faste stoffer er nødvendig i disse trinn for behandling av råslam fra det første sedimenteringsbasseng, avgående slam fra det siste sedimenteringsbasseng og oppsluttet slam fra oppslut-ningstanken. Faststoff-væske-separasjon når det gjelder disse slammaterialer,er hittil blitt utført med kalk og jern(III)klorid, og i den senere tid i noen tilfeller med makromolekylære fnokkingsmidler. Disse reagenser er imidlertid ikke generelt tilfredsstillende for faststoff-væske-separasjonen av hvilket som helst slam.. ■

I eksempelvis et kloakkslamanlegg .som mottar industrielt avfallsvann blir en slamkake egnet for faststoff-væske-separasjon først dannet ved tilsetning av et overskudd av kalk og jern(III)-klorid; for det avgående slam er disse reagenser ikke tilfredsstillende for best mulig dannelse av fnokker. Reagenset blir faktisk inkorporert porsjonsvis i råslammet ved behandlingen. Følgelig blir mengden av kalk og jern(III)klorid som anvendes

øket, med det resultat at også mengden av dannet kake økes, slik at transport og forbrenning av kaken såvel som behandlingen av asken etter forbrenningen blir meget kostbar. Videre er filtratet etter faststoff-væske-separasjonen alkalisk p.g.a. kalken, og nøytralisering av filtratet med svovelsyre resulterer i dannelse av gips, som tilstopper ledninger; man kan heller ikke se bort fra utgiftene til reperasjon og vedlikehold av ledninger. Videre er kalk uønsket sett fra et miljømessig og hygienisk synspunkt,

idet den - siden den foreligger i pulverform - bidrar til støv-forurensning og i noen tilfeller inneholder meget krom avhengig av opprinnelsen. På den annen side er mange makromolekylære fnokkingsmidler giftige p.g.a. sin molekylstruktur, slik at løs-ningen etter faststoff-væske-separasjonen muligens vil være skadelig for organismene hvis den returneres til det aktive slam.

I henhold til en fremgangsmåte til behandling av renovasjonsavfall anvendes hydrogenperoksyd for faststoff-væske-sepa-ras jonen, enten alene eller i kombinasjon med jern(II)sulfat,

eller sistnevnte anvendes sammen med kalk. Hydrogenperoksyd kan godt anvendes alene for faststoff-væske-separasjon av det organiske slam, men de fnokker som dannes er myke og smuldrer' lett, og den påfølgende filtrering og avvanning kan være vanskelig og avhenger av slike betingelser som agitering, pH og temperatur. Ved anvendelse av hydrogenperoksyd og jern(II)sulfat strømmer de tover-dige jern-ioner til filtratet fra faststoff-væske-separasjonen og kan skade organismene ved tilbakeføring til det trinn hvor det aktive slam behandles, selv om det dannes fnokker som knapt på-virkes av slike betingelser som agitering, pH og temperatur slik at filterkaken er tilfredsstillende.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en fremgangsmåte til faststoff-væske-separasjon ved behandling av organisk avfallssiam,karakterisert vedat man tilsetter til slammet 0,5-30 vekt-% hydrogenperoksyd og 0,1-10 vekt-% av et metall-ion med minst 3 positive ladninger, på basis av faststoffinnholdet i slammet, idet pH-verdien holdes ved eller under 9 ved tilsetning av en syre eller alkali for dannelse av stabile

organiske.fnokker, hvoretter faststoff-væske-separasjonen utføres ved sedimentering, avsugning eller sentrifugering.

Ved oppfinnelsen elimineres de ovenfor nevnte ulemper og tilveiebringer en behandlingsmåte som medfører mange fordeler sammenlignet med de kjente fremgangsmåter ved behandling med kalk og jern(III)klorid, jern(II)sulfat, makromolekylære fnokkingsmidler og lignende. Den nøyaktige virkemåte eller mekanisme ved behandlingen med hydrogenperoksyd og et metall-ion med en valens på minst 3 er ikke klarlagt, men det antas at metall-ionene ad-sorberes elektrisk på aggregatene som dannes av organiske uløse-lige eller suspenderte materialer med hydrogenperoksyd ved aggre-gerende virkning, slik at den kombinerte bruk av de to stoffer ut-øver en virkning som er ganske uventet ut fra bruken av hvert enkelt av stoffene. De fnokker som dannes er faktisk så stabile at de ikke nedbrytes på noen måte under pH-variasjoner, tempera-turforandringer og agitering og er filtrerbare.

Fremgangsmåten i følge oppfinnelsen skal nedenfor beskrives ved en utførelsesform. For råslammet fra sand-sedimen-terings.bassenget ved kjemisk eller fysikalsk behandling, sedimen-teringsbassenget ved behandling av aktivt slam eller den første lagertank ved behandling av renovasjonsavfall, avgangsslammet fra béhandlingstrinnet for aktivt slam eller det oppsluttede slam fra det anaerobe behandlingstrinn anvendes 0,5-30 vekt-% hydrogenperoksyd uttrykt som rent stoff på basis av faststoffinnholdet i slammet. Mer spesielt er området 0,5-10 vekt-% for råslammet, 4-20 vekt-% for avgangsslammet og 0,5-30 vekt-% for det oppsluttede slam, hvor det siste økte område tilskrives samtidig fjer- . ning av slike produkter som hydrogensulfid og merkaptaner. Det er økonomisk fordelaktig å bestemme mengden i hvert tilfelle, i avhengighet av de i avfallsvannet foreliggende organiske materi-alers natur, reduserbare stoffer som dannes, med det oppsluttede slam etter den anaerobe behandling og lignende.. Hydrogenperoksyd betyr i det foreliggende ikke bare hydrogenperoksyd som sådant. men også forbindelser som er oppløselige i vann og utvikler hydrogenperoksyd, innbefattende natriumperborat, natriumpérkarbonat, kalsiumperoksyd, persulfater og organiske peroksyder.

Metall-ionet med minst 3 positive ladninger tilsettes

i en mengde innen området 0,1-10 vekt-% på basis av faststoffinnholdet i slammet, spesielt 0,1-5% for råslam, 1-7% for avgangsslam og 0,1-10% for oppsluttet slam. Det er økonomisk mest fordelaktig å bestemme mengden i hvert tilfelle i avhengighet av det produkt som skal behandles. Som metall-ion med minst 3

<3+>3+ 3+ 6+ „.4+ 3+ „4+ valensladnmger nevnes Fe , Al , Cr , Cr , Ti , V , V , V og lignende. Cr som er giftig, og Ti- og V-forbindelser, som er kostbare, er derfor ikke godt egnet. I alminnelighet an-vender man fortrinnsvis Fe"^+ og Al^+.

Valget av syre eller alkali til bruk ved pH-reguleringen til en verdi ved eller under 9 avhenger av slamvæskeris egenskaper. Fortrinnsvis anvendes mineralsyrer, så som saltsyre, svovelsyre og fosforsyre, og organiske syrer og salter med uorganiske syrer, så som natriumhydroksyd, natriumkarbonat og kalsiumkarbonat.

Da det aktive slam vanligvis foreligger i nær nøytral tilstand

i flytende fase, vil bruk av et konvensjonelt metallsalt, som f.eks. jern(III)klorid, aluminiumklorid, jern(III)sulfat eller aluminiumsulfat tillate en syre å bibeholdes etter adsorpsjon av metall-ionet på fnokkene, med det resultat at pH-verdien vil opprettholdes ved eller under 9. pH ved eller under 4 er uønsket p.g.a. den korroderende virkning på utstyret.

Fordeler ved den foreliggende oppfinnelse sammenlignet med fremgangsmåten hvor det anvendes kalk og jern(III)klorid,

er angitt nedenfor:

(i) Bedre faststoff-væske-separasjon og bemerkelses-verdig forbedring i avvanningsgraden etter passasje gjennom filterdukén. Mens filtreringshastigheten er 4 kg/m 2.time ved den kjente metode for råslambehandling, oppnås 6 kg/m 2.time i henhold til oppfinnelsen. (ii) Behandlingen kan utføres med høyere faststoffinnhold i slammet. Mens faststoffinnholdet må være 2% eller lavere ved bruk av store filterpresser i henhold til den kjente metode, er det mulig å øke det til 5% ved fremgangsmåten i følge oppfinnelsen. (iii) Markert nedsettelse i vanninnholdet i filterkaken. Mens dette er 50-55% ved den tidligere kjente metode, er det 40-50% ved fremgangsmåten i følge oppfinnelsen. • (iv) . Nedsatt mengde fil terkake proporsjonalt med mengden av kalk, idet den er fra 1/2 til 3/4 av mengden i følge den tidligere kjente metode avhengig av den mengde kalk som tilsettes. (v) Fordeler ved' forbrenningen av filterkaken. Mens temperaturen i ovnen var 600-700°C i følge den tidligere kjente metode selv ved forbrenning med tungolje, ble temperaturen øket til 800-900°C samtidig som mengden av tungolje ble redusert ved . fremgangsmåten i følge oppfinnelsen. Mengden av aske etter forbrenningen ble også redusert til mindre enn 1/2 sammenlignet med den tidligere kjente metode. (vi) Høy deodorantaktivitet.med derav følgende miljø-messig forbedring. Hydrogenperoksyd omsettes med hydrogensulfid og merkaptaner, slik at arbeidsrommet blir nesten luktfritt. (vii) Filtratet behøver ikke nøytraliseres. Det er nødvendig å utføre nøytraliseringen med svovelsyre ved den tidligere kjente metode, hvor filtratet har en pH på 10-11. Ved fremgangsmåten i følge oppfinnelsen er pH-verdien innen området 5-8, hvorved det blir unødvendig å nøytralisere, med det resultat at tilstopping av ledningene med gips som dannes etter nøy-traliseringen, ikke finner sted.

. (viii) Ingen problemer med kalkforurensning. Mens problemer gjør seg gjeldende med kalk i pulverform p.g.a. støvforu-rensning og i noen tilfelle - avhengig av kalkens opprinnelse - p.g.a. krominnholdet, er det ved fremgangsmåten i følge oppfinnelsen ikke nødvendig å ta disse problemer i' betraktning. '

(ix) Den letthet med hvilken utstyret kan tillempes arbeiderfri operasjon. Ved den tidligere kjente metode er det nødvendig å tilføre kalk i pulverform til utstyret hvor den oppløses i vann. Dette er unødvendig ved fremgangsmåten i følge oppfinnelsen, hvor arbeiderfri operasjon lett kan anvendes.

(x) Lavere kostnader.

De følgende eksempler vil ytterligere belyse og illu-strere oppfinnelsen. Mengdeangivelsene er hér som for øvrig i det foreliggende på vektbasis med mindre annet er sagt.

Fremgangsmåte:

Prøver av slam ble blandet med en på forhånd bestemt mengde av hydrogenperoksyd og et metall-ion og deretter, ved en pH innstilt på 9 eller lavere, filtrert og avvannet i labora-torieutstyr som beskrevet nedenfor:

(1) Lavtrykks-filtreringsutstyr.

5 liter av et reagensbehandlet slam ble plassert i en lukket lagerbeholder til hvilken nitrogengass ble innført under forhåndsbestemte betingelser med hensyn til trykk og tid for filtreringen. Slammet ble ført under trykk til en på forhånd anordnet lukket filtreringsbeholder, i hvilken innholdet av fast stoff ble tilbake på filterduken, og filtratet ble uttatt. Til-førselen av nitrogengass under trykk til lagerbeholderén ble så stoppet, og nitrogengass ble tilført under trykk direkte til filtreringsbeholderen. Innholdet av fast stoff på filterduken ble avvannet under det anvendte trykk og. tid for komprimering.

Den således dannede filterkake ble undersøkt med hensyn til vekt, tykkelse, avskrelling fra filterduken og vanninnhold. (2) Høytrykks-filtreringsutstyr (Ukraina-Filter fremstilt av Tsukishima Kikai). 3 m 3 av et reagensbehandlet slam ble tilført filteret under pumpetrykk i en på forhånd bestemt tidsperiode. Deretter ble luft tilført fra en kompressor under forhåndsbestemte kompre-sjonsbetingelser for avvanning. Den således dannede filterkake ble målt på samme måte som under (1) ovenfor.

Sammenligningseksempel 1

Til et råslam med et faststoffinnhold på 2-3% ble det tilsatt 30-50 vekt-% kalk [ca(0H)2]på basis av f aststof f innholdet og 10-13 vekt-% jern(III)klorid (FeCl3) på basis av faststoffinnholdet. Blandingen ble behandlet i et lite og et stort fil-treringsanlegg. Filtreringen ble utført under et trykk på'

3 kg/cm i 6 minutter og komprimeringen ved 10 kg/cm i 10 minutter. Et antall prøver ble undersøkt, og de erholdte data er angitt i tabell I:(nr. 1-7).

EKSEMPEL 1'

Til et råslam med et faststoffinnhold på 2-5% ble det tilsatt 1-3 vekt-% hydrogenperoksyd ( H^ O^) uttrykt som det rene

stoff på basis av faststoffinnholdet og 3-6 vekt-% jern(III)klorid på basis av faststoffinnholdet. Blandingen ble grundig blandet og behandlet i lite og stort filtreringsutstyr. Filtreringen ble utført under et trykk på o 3 kg/cm 2i.6 minutter og komprimeringen ved 10 kg/cm 2i 10 minutter. Et antall eksempler som represen-terer oppfinnelsen ble utført, og de erholdte data er angitt i tabell II (nr. 8-17).

EKSEMPEL 2

Det ble foretatt en sammenligning mellom fremgangsmåten omfattende bruk av kalk og jern(III)klorid og fremgangsmåten hvor det anvendes hydrogenperoksyd .og jern(III)klorid ved behandling av et avgangsslam inneholdende 0,8% faste stoffer. Filtreringen ble utført under et trykk på -3 kg/cm 2i 10 minutter og komprimeringen ved 10 kg/cm 2i 15 minutter. Disse data er angitt i tabell III (nr. 18-22) .

EKSEMPEL 3

Det ble foretatt en sammenligning mellom fremgangsmåten omfattende bruk av kalk og jern(III)klorid og fremgangsmåten hvor det anvendes hydrogenperoksyd og aluminiumsulf at [a^ (SO^ ) 3~] ved behandling av et oppsluttet slam inneholdende 2% faste stoffer. Disse data er angitt i tabell IV (nr. 23-27) .

Claims (7)

1. Fremgangsmåte til faststoff-væske-separasjon ved behandling av organisk avfallsslam, karakterisert ved at det tilsettes til slammet 0,5-30 vekt-% hydrogenperoksyd og 0,1-10 vekt-% av et metall-ion med minst 3 positive valens-ladninger, på basis av faststoffinnholdet i slammet, idet pH-verdien holdes ved eller lavere enn 9 ved tilsetning av en syre eller alkali, for dannelse av stabile organiske fnokker, hvoretter faststoff-væske-separasjonen utføres ved sedimentering, avsugning eller sentrifugering.

2. Fremgangsmåte i følge krav 1, karakterisert ved at slammet er råslam og det anvendes 0,5-10% hydrogenperoksyd sammen med 0,1-5% metall-ion med minst 3 positive ladninger.

3. Fremgangsmåte i følge krav 1, karakterisert ved at slammet er avlø psslam, og det anvendes 4-20% hydrogenperoksyd sammen med 1-7% metall-ion med minst 3 positive ladninger.

4. Fremgangsmåte i følge krav. 1, karakterisert ved slammet er oppsluttet slam.

5. Organisk avfallsslam fremstilt ved fremgangsmåten i følge et av kravene 1-6.

6. Fremgangsmåte i følge krav 1, karakterisert ved at metall-ionet velges fra gruppen bestående av Fe 3+ og Al3 +

7. Fremgangsmåte i følge krav 1, karakterisert ved at pH-verdien holdes 'ved eller under 9, men holdes over 4.