NO784368L - Fremgangsmaate for fjerning av tungmetaller fra aktivert kloakkslam - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for å fjerne tunge metaller fra kloakkslam.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å fjerne tunge metaller fra aktivert slam.

Med de stadig bedre og større anlegg for awannsbehandling har også mengden av dannet aktivert slam og problemene i forbindelse med anbringelsen av slikt slam økt. Det er dessuten blitt klart at økningen av slammengdene gjør det nødvendig at mange av de mer alminnelig brukte fremgangsmåter for slamdeponering blir styrt etter strengere retningslinjer eller begrenset for at ytterligere miljøforurensning skal hindres. Skjønt det totale slamvolum vanligvis utgjør mindre enn 1% av den totalt behandlede kloakks trøm, er det anslått at mellom 25 og 65$ av de totale investerings- og driftsomkostninger for primære og sekundære avvanns-behandlingssystemer går med til slambehandling og etterfølgende slamdeponering. Av disse grunner har man søkt å bedre slambehandlings- og deponerlngsmetodene.

En fremgangsmåte for deponering av aktivert slam som er meget brukt i kystkommuner, dumping i havet, er blitt sterkt kritisert i de senere år på grunn av den skadelige virkning på det marine miljø. Følgelig søker man i slike kommuner etter et økonomisk alternativ til denne slamdeponeringsmetode. En mulig-het er spredning på land. Men spredning på land som endelig de-poner ingsmet ode krever et slam som både er stabilisert og pasteurisert og i det vesentlige fritt for giftige, tunge metaller. Pasteurisering er en reduksjon av konsentrasjonen av patogene organismer i slammet. I denne forbindelse skal "tunge metaller" bety de polyvalente metaller som vanligvis betegnes som over-gangs elementer, omfattende metaller som cadmium, krom, kopper, kvikksølv, nikkel, bly og sink.

Tunge metaller er konsentrert i avfallsslammet fra prosesser for slamaktivering, først og fremst ved to fremgangsmåter, chelatering og kjemisk utfelling. Ettersom høye konsentrasjoner av tunge metaller er skadelige for plante- og dyreliv, må disse metaller fjernes før slammet spres på land.

Når metaller konsentreres ved chelatering, foreligger det likevekt mellom de oppløste, tunge metaller og uoppløselige organisk-metalliske komplekser. For å fjerne de tunge metaller fra slammet og gjøre slammet egnet som jordforbedringsmateriale, må systemets likevekt forskyves, slik at det skjer en netto over-føring av tunge metaller fra de uoppløselige komplekser til den oppløselige form. De mest alminnelige måter å oppnå slik over-føring på er syretilsetning for senkning av pH-verdien, hvorved metallene fortrenges av hydrogenioner, tilsetning av et oppløse-lig chelateringsmiddel, som fører til at de organisk-metalliske forbindelser brytes opp og metallene danner sterkere komplekser med de oppløselige chelateringsmidler, eller en kombinasjon av disse to metoder. Kloakkslammet avvannes deretter og de tunge metallene felles ut fra den flytende fase.

Ved disse metoder for fjernelse av tunge metaller ser man bort fra at noe av slammets innhold av tunge metaller foreligger som kjemiske utfellinger. Som følge av dette vil innholdet av tunge metaller i det awannede slam som er behandlet på denne måte ofte fortsatt overstige lovlige verdier. Mengden av metaller som fjernes ved disse metoder er således begrenset av awanningstrinnets gjennomføring. På grunn av sin iboende kom-primerbarhet, er biologisk fremstilt slam. vanskelig å avvanne. Slik awanning krever kostbart awanningsutstyr og kostbare fnokkingsmidler for maksimal utvinning av faste stoffer. Selv med den mest avanserte teknologi er konsentrasjonene av faste stoffer fortsatt begrenset til ca. 30$.

Kravet til store mengder syre eller chelateringsmidler for opp-løseliggjøring av de organisk-metalliske chelater er også en al-vorlig økonomisk byrde på systemet for fjernelse av tunge metaller. De nevnte metoder gir derfor ikke noen praktisk løsning på problemet.

Tunge metaller kan også konsentreres i aktivert slam -/ - som uoppløselige hydroksyd-, karbonat- og sulfidutfellinger.

På grunn av den typiske pH-verdi av awannsslam (dvs mellom 6 og 8), er mengden av karbonater og hydroksyder som dannes med tungt metall minimale.

Metallsulfidene har størst betydning, fordi de er meget uoppløse-lige, finfordelt og ikke kan atskilles fra den faste biomasse. Den normale fremgangsmåte for reduksjon av sulfidene er oksydasjon av materialet enten kjemisk eller biokjemisk. Slik oksydasjon omdanner de uoppløselige tungmetallsulfider til den opp-løselige sulfatform.

Allen et al. beskriver i US-PS 3 642 435 en fremgangsmåte for kjemisk oksydasjon av metallsulfider. En metallsulfid-holdig erts blir finmalt og blandet med vann for slamdannelse. Slammet oppvarmes til 79,44-121,11°C og bringes i kontakt med oksygenholdig gass ved overtrykk for omdannelse av metallsulfidene til vann-oppløselige metallsulfater. Væskefasen gjenvinnes deretter og behandles for metallfjernelse.

Duncan et al. beskriver i US-PS 3 304 353 en fremgangsmåte for biokjemisk oksydasjon av metallsulfider. En metallsul-fidholdig erts finmales og blandes med vann for dannelse av et slam. Stai mmet får tilsatt syre til en pH-verdi mellom 1,5 og 3*Bakterier som resirkuleres fra et senere behandlingstrinn, og næringsstoffer iilsettes det syrebehandlede slammet etter hvert som det passerer til en fermentasjonstank. Bakteriene omfatter en forholdsvis ren kultur av Thiobacillus ferrooxidans, en be-stemt bakterietype, som er i stand til å oksydere sulfider i kombinasjon med metaller ved de angitte lave pH-verdier. I Duncan et al.'s fermentasjonstank tilføres luft for at bakteriene skal forsynes med oksygen og det skjer omrøring for at kontakten mellom luft og sulfidertsen skal fremmes. Fermentasjonstankens produkt ledes til en gravitasjonsseparator, som fjerner partikkelmaterialet fra væsken. Avhengig av den oppnådde ekstrahering kan det utvunne partikkelmaterialet tømmes eller males om igjen for ytterligere bakterieutvasking. Væskeandelen av slammet, som fortsatt inneholder en stor mengde bakterieceller, kan deretter ledes til en bakterieseparator eller direkte til et metallutvin-ningstrinn, hvor metallet fjarnes fra oppløsningen ved elektrisk eller kjemisk deponering. Bakteriecellene gjenvinnes fortrinnsvis og går tilbake til fermentasjonstanken. På denne måte kan nye satser av mineraler gjentatte ganger bringes i kontakt med bakterier, organismene tilpasser seg eller danner mutasjoner for maksimal utnyttelse av både Fejern og sulfid. Ifølge Duncan et al. økes ikke bare rae tal lut lut ingen, men den tid sosa går før ut-vaskingen begynner er også redusert til praktisk talt mull.

Ingen av de ovennevnte fremgangsmåter for fjernelse av tungmetallsulfider fra erts vil imidlertid si fagfolk mår det gjelder avvannsbehandling noe om de nødvendige forhold for fjernelse av tungmetallsulfider fra kloakkslam. I motsetning til det som er tilfelle ved de omtalte amerikanske metoder, foreligger de tunge metallene i kloakkslam i så lave konsentrasjoner at verdien av d©gjenvunne, tunge metaller ikke har betydning for omkostningene i forbindelse med deres utvinning. Av denne grunn kan metoder som den ifølge Allen et al., som krever betydelig oppvarming av et utvannet slae» til forhøyet temperatur, ikke for-svares økonomisk. På lignende Eaåte er omkostningene for syrebe-handling av det utvannede slam til en pH-verdi mellom 1,5- og 3t som angitt av Duncan et al. prohibitive.

Metoden ifølge Duncan et al. omfatter kultivering av en spesiell aerob bakteriekultur, som er i stand til å oksyder© me-tallsulf ider • Disse bakterier må holdes ved en pH-verdi mellom ia. 1,5 og 3 for å trives. Denne betingelse er ikke egnet for vekst av de typiske mikrobekulturer som normalt foreligger ved kloakkslam-behandlingsprosesser.

I tillegg til fjernelse av tunge metaller kreves det ved behandling av kloakkslam også reduksjon av slammets flyktige faste stoffer, og pasteurisering, hvis spredning på land er den endelige deponeringsmetode. Med mindre de flyktige faste stoffer ^reduser es før deponering, vil kloakkslammet fortsatt inne-holde så meget biologisk nedbrytbare, faste stoffer at det utsettes for forråtnelse etter deponeringen. Luftings- og omrørings-trinnet i prosessen ifølge Duncan et al. ville ikke fremkalle en merkbar reduksjon av flyktige, faste stoffer på grunn av trinnets lave pH. Som tidligere nevnt, vil mikrobeartene som er i stand til å redusere den biologisk nedbrytbare andel av kloakkslammet ved aerob og anaerob forråtnelse, ikke formere seg ved lave pH-verdier. Av samme grunn hindres også behandling av den avvannede rest fra prosessen ifølge Duncan et al. eied slike mikr obear ter. Før en slik behandling måtte resten behandles sed en passende caustisk oppløsning for økning av pH-verdien, slik at slammet ble tilgjengelig for ytterligere behandling.

Begge nevnte ertsbehandlingsmetoder krever også et av-vanningstrinn for fraskilling av væsken som inneholder oppløse-lige, tunge metaller fra de faste stoffer.) Som tidligere nevnt, er biologisk fremstilt slam, på grunn av sin iboende kompriiaer-barhet vanskelig å avvanne. Slik awanning er kostbar og den endelige koneentrasjon av faste stoffer i den awannede kake begrenses ved den kjente teknologi til ca. 30 Den mengde tunge metaller som fjernes, vil således begrenses av effektivi-teten i awannings trinnet.

Foreliggende oppfinnelse går ut på å tilveiebringe en fremgangsmåte for fjernelse av tunge metaller fra aktivert (kloakk) slam, som ikke krever tilsetning av store mengder kjemikaler, oppvarming for drift ved forhøyede temperaturer eller awanning.

Som vi skal forklare detaljert nedenfor, oppnås hen-sikten ved oppfinnelsen samtidig som det oppnås reduksjon av flyktige, faste stoffer og dette skjer momentant, uten å kreve nevneverdige kjemikaliemengder for regulering av pH-verdien eller av andre grunner.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for fjernelse .av tunge metaller fra aktivert kloakkslam.

Fremgangsmåten for fjernelse av tunge metaller omfatter kort lufting av den aktiverte kloakkslam med en oksygenholdig gass som eneste oksygenkilde for biokjemisk oksydasjon av tung-metallsulf ider til oppløselig sulfatform, opprettelse og opprettholdelse av en spenningsforskjell mellom en katode og en anode i slammet som inneholder oppløselig tungmetallsulfat som et elektro-lysebad, opprettholdelse av nevnte bad i sur og aerob tilstand for avleiring av tunge metaller ved katoden, samt fraskillelse av forråtnet og metall-tappet slam fra elektrolysebadet.

Ved oppfinnelsen overvinnes de tidligere omtalte begrens-ninger i kjente metoder for fjernelse av tunge metaller.

Det er fastslått at de nødvendige mikroorganismer for den biokjemiske oksydasjon av metallsulfider i kloakkslam til oppløselige sulfater er aktive i den konvensjonelle, aerobe forråtnelsesprosess og det er ikke nødvendig å syrebehandle slammet til en pH-verdi i området 1,5 til 3,0 samtidig som slammet ino-kuleres med en kultur av Thiobacillus ferrooxidans. I virkelig-heten skjer tilstrekkelig biokjemisk oksydasjon av de uoppløse- lige metallsulfider samtidig med den ønskede reduksjon av flyktige, faste stoffer i slammet. Dessuten blir de oppløselige metaller fjernet ved elektrolyse fra slammet in situ, og det er ikke nødvendig å avvanne slammets blanding av faste stoffer og væske før de tunge metaller fjernes.

I denne forbindelse betyr "sur betingelse" i elektrolysebadet en pH-verdi på mindre enn ca. 7. Hvis lufting gjen-nomføres atskilt fra elektrolysen og ved en pH-verdi over 7»kreves justering f.eks ved tilsetning av syre.

I tegningene er

fig. 1 en skjematisk gjengivelse av et anlegg som er hensiktsmessig for gjennoiaføringen av en utførelsesform av oppfinnelsen, hvor slammet forråtnes aerobt med luft og metall avleires på en katode i en enkel tank,

fig. 2 en skjematisk gjengivelse av et anlegg for gjen-nomføring av et annet utførelseseksempel, hvor aerob forråtnelse og elektrolysebehandling foregår etter tur i atskilte tanker,

fig. 3 ©21 skjematisk gjengivelse av et anlegg for gjen-nomføring av ytterligere en utførelsesform, hvor det brukes en forholdsvis stor tank for aerob forråtnelse, en forholdsvis liten tank for elektrolysebadet og organer for resirkulering av slammet som er tappet for tunge metaller fra elektrolysebadet til aerob forråtnelse,

fig. k en skjematisk gjengivelse av et anlegg for gjen-nomføring av ytterligere en utførelsesform av oppfinnelsen, som omfatter termofil, aerob forråtnelse, elektrolysebehandling og deretter anaerob forråtnelse.

I fig. 2, 3 og 4 er elementer som svarer til elementer

i fig. 1 betegnet med tall som har de siste siffre felles.

Under henvisning til fig. 1 beskrives nå©t utførelseseksempel av oppfinnelsen, hvor det gjennomføres aerob forråtnelse med luft og tungmetallutfelling i en enkel tank. Et aktivert slam fra en valgfri, kjent slamfremstillingskilde, f.eks en pri-mær klaretank, andre klaretank ^)fra en aktivert slamprosess, et dryppfilter eller en kombinasjon derav, innføres i tanken 11 gjennom ledningen 10. Slammet blir samtidig blandet og luftet på kjent måte ved hjelp av et mekanisk røreverk 12. Luften blandes fortrinnsvis i slammet i tanken 11 med tilstrekkelig hastighet for oppløsning av minst 6 g oksygen pr. kg. flyktige, suspenderte, faste stoffer i slammet som mates til tanken 11. Den aerobe forråtnelsesprosess vil biokjemisk oksydere tung-metallsulf idene i slammet til den oppløselige sulfattype. Dessuten vil den aerobe behandling redusere innholdet av flyktige, faste stoffer i slaæoet og derved forberede det for etter-følgende deponering. Slammet beholdes i tanken 11 i tilstrekkelig lang tid for den nødvendige oksydasjon av metallsulfider, f.eks 1 dag.

I tillegg til å virke som biokjemisk oksydasjonssone, funksjonerer tanken 11 også som en elektrolysecelle og inneholder elektrodene 13 og 14. Elektroden 13 virker som katode og elektroden 14 som anode. Disse elektroder kan være konstruert av konvensjonelle elektrodematerialer. Anoden 14 kan f.eks være fremstilt av porøst karbon eller grafitt, mens katoden 13 kan ( y være konstruert av kopper. Elektrisk likestrøm ledes til katoden 13 gjennom ledningen 15, som©r koplet til likeretteren 17. Likeretteren 17 er i sin tur koplet til en hensiktsmessig vek-selstrømskilde. Anoden 14 er via ledningen 16 koplet til likeretteren 17.

Det aerobt forråtnede slam utsettes for elektrolysebehandling i elektrolyttbadet 18 mellom elektrodene 13 og 14. Ifølge oppfinnelsen virker slammet i tanken 11 som elektrolyttbad. Ved bruk av strøm fra likeretteren 17, vil tunge metaller i slammet felles ut på katoden 13»De tunge metaller utfelles på katoden enten i element- eller sulfidform. Fortrinnsvis holdes spenningen mellom elektrodene på et lavt nivå, f.eks mellom ca. 2-3 volt likespenning for at forbruket av elektrisk strøm for elektrolysen skal reduseres til et minimum.

Elektrodene 13 og 14 holdes fortrinnsvis nokså tett ved siden av hverandre for opprettelse og opprettholdelse av stor strømtetthet mellom dem. t-lon elektrodene må ikke ha så liten avstand at det fører til tilstopping av mellomrommet med faste komponenter fra slammet. Slik tilstopping ville bety en alvor-lig hemning av utfellingen av tunge metaller på elektroden.

Fjernelsen av tunge metallerCvf ra det aktiverte slam ifølge oppfinnelsen skyldes sannsynligvis en sekvens av prosesser. De uoppløselige metallsulfider i slammet blir biokjemisk oksydert under det aerobe forråtnelsestrinn til oppløselige metall sulfater. En stor porsjon av de oppløselige tuagiaetallarter danner komplekser med uoppløselige, organiske bestanddeler av slammet og blir således ikke fjernet ved elektrolyse fra slam-Eset i dette trinn. Disse chelatarter©r i likevekt med de opp-løselige, kationiske metallarter som antydet ved følgende, generelle forhold

SL~ U + si</>') + n^*)

Fordelingen av d©tunge metaller mellom chelat og iene-former i det aerobt forråtnede slam kan endres ved endring av slammets pH-verdi. Ved å senke pH-verdien til sure forhold, tvinges de tunge metaller i retning av kationearter ifølge føl-gende likevektsforhoIds

SL-M -5- h(<*>) SL - H -fr

Innholdet av tunge metaller i væskefasen reduseres deretter jevnt ved den kontinuerlige fjernelse av de oppløselige metallioner ved elektrodeutfelling. Etter hvert som de tunge metallioner fjernes, forstyrres likevektsforhoIdene og ytterligere tung-metallioner frigis fra den faste fase til væskefasen som følge av tendensen til opprettholdelse av likevekt i fordelingen av metaller mellom de to slamfåsene. Elektrodeutfellingsproses-sen kan fremkalle en gradvis økning i elektrolysebadets 18 pH. Følgelig kan det vere nødvendig å overvåke pH-verdien i tanken 11 og tilføre et egnet, surt middel, f.eks svovelsyre, for at elektrolyttbadet skal forbli surt. Men avhengig av pH-verdien av det tilførte slam i ledningen 10 og mengden av tunge metaller som skal fjernes, kan det hende at det ikke blir behov for pH-overvåkning og justering av elektrolyttbadet. Slammets pH i tanken 11 holdes ved dette utførelseseksempel fortrinnsvis over ca. 5»ettersom de aerobe bakteriers aktivitet blir vesentlig redusert under dette nivå.

Innholdet i tanken 11 overvåkes for styring av pH-verdien ved at©n liten sidestrømning ledes fra og deretter tilbake til tanken, ettersom nærværet av elektrodene 13 og 14 kan for-styrre driften av anordningen for pH-overvåkning.

Avhengig av mengden av metaller som skal fjernes, kan elektrolyttbadets pH tillates å øke til ca. 7»Det er med andre ord mulig å fjerne en passende mengde tunge metaller ved elektrolyse uten at man må ty til manipulering av metallchelat-like-vekten ved pH-styring.

Etter en passende oppholdstid i tanken 11 blir det aerobt forråtnede og tungmetall-tappede slammet fraskilt fra elektrolyttbadet 18 ved å tømmes gjennom ledningen 19•

Fig. 2 illustrerer et annet utførelseseksempel av oppfinnelsen, hvor det etter tur gjennomføres aerob forråtnelse og elektrolysebehandling i atskilte kar. Et aktivert slam føres V; inn i tanken 120 gjennom ledningen 110. I tanken reduserer . aerobe bakterier i slammet de flyktige, faste stoffer i slammet. Innholdet i tanken 120 blir luftet og gjennomblandet ved hjelp av en mekanisk røreanordning 112 på kjent måte.

Fortrinnsvis blandes luft eller oksygenanriket gass i slammet i tanken 120 med tilstrekkelig hastighet til å oppløse minst 6 g oksygen pr. kg. flyktige, faste, suspenderte stoffer som mates til tanken 120. I tillegg holdes slammet i tanken 120 for aerob forråtnelse fortrinnsvis ved en pH-verdi i området 5-8, som er optimal for de aerobe mikroorganismenes aktivitet i slammet. Som tidligere nevnt, vil aktiviteten av de aerobe bakterier avta betydelig ved pH-nivåer under ca. Aerobt forråtnet slam fjernes fra tanken 120 gjennom ledningen 121 med en hastighet som styres av ventilen 122. Dette slam fø-res deretter til tanken 123 for etterfølgende elektrolysebehandling.

Tanken 123 inneholder elektroder 113 og 114. Disse elektroder er koplet til en likestrømskilde, f.eks en likeretter 117, via ledninger 115 hhv 116. Likeretteren er koplet til en passende vekselstrømskilde. Andre likestrøiaskilder kan også brukes, inklusive lagringsbatterier. Et elektrolyttbad 118 dannes mellom elektrodene 113 og 114, når likestrøm passerer gjennom slammet, tunge metaller felles ut på katoden 113 i element-f orm.

Elektrolyttbadet 118 holdes i sur tilstand, f.eks ved tilsetning av en egnet syre gjennom ledningen 124, hvis dette er nødvendig. Fortrinnsvis tilsettes tilstrekkelig syre til elektrolyttbadet 118, slik at badet holdes ved en pH i området 3-5. Det har vist seg at dette pH-området på en optimal måte maksime-rer metallfjerningshastigheten.

Slammet i elektrolyttbadet holdes også i aerob tilstand ved valgfrie midler. Et aerobt forråtnet og tungmetall-tappet slam fraskilles fra elektrolyttbadet gjennom ledningen 119.

I forbindelse taed foreliggende oppfinnelse betegner "aerob" et forhold, hvor tilstrekkelig oksygen fins eller©r gjort tilgjengelig for slamorganiamene i elektrolyttbadet, for opprettholdelse av et høyt nivå av oppløselige arter av tvinge metaller. Basert på dette og avhengig av graden av tidligere aerob forråtnelse av slammet og av pH-betingelsene i elektrolyttbadet, er ethvert av tre forskjellige kriterier for aerobe forhold passende, avhengig av den spesifikke oksygenopptakshastig-hetsverdi, som angitt nedenfor.

For bestemmelse av den spesifikke oksygenopptakshastighet føres slam som skal behandles gjennoea et lite prøvekar med tilstrekkelig strømningshastighet for oppnåelse av den be-stemte slamoppholdstid som velges for den aerobe forråtnelse. For oppfinnelsen kan dette vear© i området 4-48 timer. Under denne tid bringes slammet i kontakt med en luftegass sota inneholder minst 50 voltua-^oksygen. Luftingen gjennomføres slik at det opprettholdes en konsentrasjon av oppløst oksygen på minst 2 mg/l i slammet, målt ved en valgfri, hensiktsmessig måleanord-ning for oppløst oksygen av konvensjonell type. Under luftingen holdes slammet i prøvekaret ved 20°C. Ovenstående prøvebehand; U ling av slammet, som kan kreve fortynning av det innkommende slam til prøvekaret med ledningsvann for oppnåelse av det nød-vendige nivå av oppløst oksygen på minst 2 mg/l, gjennomføres inntil det oppnås drift ved stabil tilstand. Dette kan kreve en utstrakt driftsperiode i prøvekaret, f.eks 5-7 dager.

Etter at stabil driftstilstand er oppnådd i systemet for spesifikk oksygenopptakshastighet, trekkes en målt slamprøve ut av prøvekaret. Denne prøve holdes ved samme temperatur som opprettholdes i prøvekaret og luftes hurtig, f.eks ved intens omrøring, slik at slammet kommer i kontakt med luftegass som inneholder minst 50 voluta-$> oksygen, for økning av konsentrasjonen av oppløst oksygen i det luftede slam til ca. 7»0 mg/l. Når konsentrasjonen av oppløst oksygen er ca. 7»0 mg/l, avsluttes luftingen av slamprøven. Under den etterfølgende reduksjon av konsentrasjonen av oppløst oksygen i slammet fra verdien på oa. 7»0 mg/l som foreligger når lufting avsluttes, ned til i det vesentlige ubetydelig konsentrasjon av oppløst oksygen, måles den tid. det tar for konsentrasjonen å avta fra 6,0 mg/l til 1,5 rag/l» Oksygenopptakshaotigheten av slaiaprøven beregnes deretter ved at endringen i konsentrasjonen av oppløst oksygen under naåleperi-oden, dvs. 4,5QJg/l (+ 6,0 mg/l - 1,5 tag/l), divideres taed den tid det tar for konsentrasjonen av oppløst oksygen å avta fra 6,0 mg/l til 1,5 mg/l. På grunnlag av den resulterende oksygenopptakshastighet beregnes den spesifikke oksygenopptakshastighet ved at oksygenopptakshastigheten divideres i enheter på tag/l med konsentrasjonen av flyktige fast© stoffer 1 slaiaprøven i g/l. Den spesifikke oksygenopptaksverdi som beregnes på denne måte, gis i enheter på rag oksygen/tid/g faste stoffer.

Vi vender nå tilbak©til kriteriene for aerob©forhold

i elektrolysebadet, som©r som følger!

(1) Hvis slammet soa mates til elektrolyttbadet har en spesifikk oksygenopptakshastighet målt ved 20°C, som©r større enn ca. 0,8 mg 02/tiae/g flyktige, faste stoffer og elektrolyttbadets pH skal holdes cio 11 ota 5 og 7»bør badet luftes tilstrekkelig for oppløsning av minst 0,03 g oksygen for hvert g flyktige faste stoffer i slammet som mates til elektrolyttbadet. (2) Hvis slammet som matos til elektrolyttbadet har en spesifikk oksygenopptakshastighet målt ved 20°C, sota er større enn ca. 0,8 mg 02/tim©/g flyktige, faste stoffer og pH-verdien i elektrolyttbadet skal holdes under ca. 5t opprettholdes et nivå av oppløst oksygen på minst 0,1 tag/l i slammet i elektrolyttbadet. (3) Hvis slamiaot soia aates til elektrolyttbadet har en spesifikk oksygenopptakshastighet målt ved 20°C som er mindre enn 0,8 mg Qz/ timo/ g ^;ly^tigOf faste stoffer, uansett pH-verdien av elektrolyttbadet (så lenge den er sur), er det ikke nødvendig å tilsette ytterligere oksygen til badet. Men selv i dette tilfelle er det fordelaktig å tilsette oksygen til badet for å opprettholde et nivå av oppløst oksygen på minst 0,1 mg/l, idet det viser seg at tilførsel av oksygen til badet øker hastigheten av fjernelsen av tung© metaller.

Elektrolyttbadet 118 kan holdes aerobt ved at luft eller oksygen får boble gjennom det. Alternativt kan spenningen mellom de to elektrodene 113 og 114 økes inntil tilstrekkelig oksygen dannes via elektrolys©ved anoden for å holde badet 118 aerobt. I enkelt© tilfelle kan innholdet av oppløst oksygen i den strøm sota går til elektrolytt-tanken være høyt nok, slik at ytterligere tilførsel av oksygen blir overflødig. Enhver kom binasjon av d©ovennevnte tr©kilder til oksygenforsyning kan benyttes for å tilfredsstille badets oksygenbehov.

/Fig. 3 illustrerer ytterligere et utf ørelseseksempel av foreliggende oppfinnelse, hvor et aktivert slam føres inn i en tank 220 gjennom en ledning 210, og aerobe bakterier reduserer innholdet av flyktig©faste stoffer i slammet og oksyderer de uoppløselige metallsulfider til oppløselige metallsulfater. Ved dette utførelsQseksenapel tas©n del av det aerobt forråtnede og biokjemisk oksyderte slaa fra tanken 220 gjennom ledningen 221 og ledes via pumpen 226 til tanken 223 for etterfølgende elektrolysebehandling.

Det dannes et elektrolyttbad 218 mellom elektrodene 213 og 2"\ h og etter passasje av likestrøm gjennom badet, blir tunge metaller utfJedt på katoden 213. Slammets oppholdstid i tanken 223 ©r. uavhengig av oppholdstiden i den aerobe sone og er utelukkende©n funksjon av tankens 223 størrelse og slammets strøta-ningshastighet i ledningen 221. Denne oppholdstid kan være så lav sota noen få minutter. Slammet i elektrolyttbadet holdes i aerob tilstand på©gnet raåte. Etter at de oppløselige, tunge metaller©r fjernet i tanken 223, returneres en porsjon av slammet til tanken 220 for aerob forråtnelse gjennom ledningen 227 med styreventilen 228, mens den andre porsjonen fjernes gjennom ledningen 219. I tanken 220 blir slammet forråtnet. Tilstrekkelig oppholdstid for biokjemisk oksydasjon er f.eks 10 dager. Dett© letter utskiftningen av metallchelater med protoner og me-tallkationer frigis til væskefasen for gjenoppretting av likevekt st ils tand.

Foruten å være avhengig av pH-verdien er hastigheten

av elektrolyseutfellingen av tunge metaller fra et slam også temperaturavhengig. Høyere . temperaturer gir høyere hastigheter. Det foretrekkes følgelig å drive aerob forråtnelse (biokjemisk oksydasjon) ved termofile temperaturer, dvs. ca. 45°C. For dette formål er den aerobe forråtnelsestank fortrinnsvis dekket og en oksygenholdig gass, fortrinnsvis med mer enn 40 volum-$ oksygen, benyttes. Ved at den aerobe forråtnelsestank drives ved for-høyet temperatur, er det mye lettere å opprettholde forhøyet temperatur i elektrolyttbadet. Dessuten fremkaller det termofile, aerobe forråtnelsestrinn et pasteurisert slam (dvs. fritt for patogene organismer) og slammet egner seg bedre for anaerob

forråtnelse, hvis et slikt trinn skal følge.

I fig. 4 ses et utførelseseksempel av oppfinnelsen, hvor det benyttes termofil, aerob forråtnelse sammen med elektrolysebehandling. Dett© eksempel omfatter også et trinn for anaerob forråtnelse etter den termofile, aerobe forråtnelsen og elektrolysen. Endelig Illustrer dette eksempel en foretrukket fremgangsmåte for å integrere den termofile, aerobe forråtnelse med©t aktivert slåmsystem, hvor det benyttes oksygenanriket utluftet gassa fra det aerobe forråtnelsestrinn som i det minste en del av luft©gassen for (sekundær) awannsbehandling. Over-skytende, aktivert slam som fremstilles under den sekundære behandling danner slammet som mates til aerob forråtnelse.

Luftesonen 350 mottar avvann gjennom ledningen 329»aktivert slam gjennom ledningen 338 og©n oksygenanriket gass gjennom ledningen 330. Den inngående awannstrømmen kan f.eks omfatte avvann fra industri, kommunal kloakk eller en kombinasjon av disse. Luftesonen 350 omfatter en dekket reaksjonstank som er forsynt med en mekanisk omrøringsanordning 331 for kontinuerlig resirkulasjon av oksygenanriket gass mot avvannet i tanken 350. Utformningen og driften av luftesonen 350 er fortrinnsvis i overensstemmelse med©n av US-PS 3 547 811, 3 5^7 812 eller 3 547 815 (McIJhirter). I luftesonen 350 produ-seres aerobe bakterier som reduserer oksygenbehovet i kloakk-strømmen og gjør denne egnet for tømming i recipienter. Den behandlede, blandede væske tømmes fra sone 350 og strømmer til gravitasjons-klaringstank 334 gjennom ledningen 333»Renset vann tømmes fra systemet gjennom ledningen 335 og kan utsettes for konvensjonell© tertiær©behandlingstrinn. Aktivert slam fjernes fra klaretanken 334 gjennom ledningen 336 og©n stor del derav returneres til luftesonen 350 av pumpen 337 og ledningen 338. Oksygen-tappet gass med fortrinnsvis ikke tnindre enn 21 volum-$ oksygen slippes ut fra luftesonen 350 gjennom lufteinn-retninger 332.

Ettersom prosessen for slamaktivering er©n netto bak-terieprodusent, returneres ikke alt slam som ble fraskilt i klaretanken 334 til luftesonen 350. En mindre slamfraksjon tømmes gjennom ledningen 339» Denne prosess undertrykker også ansamling av inert materiale i slam-resirkulasjonssløyfen. Disse materialer trer normalt inn i systemet med awannsstrømmen og avleires sammen med slambakteriene i klaretanken 334. Slaia-avgangen kan omfatte så meget som 10$ av det totalt fraskilte slam, men utgjør typisk ca. 3 voluia-^. Slammet i ledningen 339 transporteres til tanken 320 for termofil, aerob forråtnelse ved hjelp av pumpen 340 og ledningen .310.

En oksygen-anriket gass, som fortrinnsvis omfatter minst 80 volum-$ oksygen og er tilstrekkelig til å forsyne både for-rå tnelseskravene og kravene for sekundær avfallsbehandling, inn-føres i den dekkede tanken 320 gjennom ledningen 341. Slammet som strømmer inn i tanken 320 blandes med oksygen-anriket gass ved en mekanisk omrøringsanordning 312 med tilstrekkelig hastighet for opprettholdelse av aerob forråtnelse av slammet. For at den aerobe forråtnelse skal gjennomføres tilfreddstillende bør slammet med fordel blandes med den oksygen-anrikede gass på en slik måte at minst 6 g oksygen pr. kg flyktige, suspenderte, faste stoffer i slammet som mates til den dekkede tank 320. Uoppbrukt oksygen-holdig luftegass tømmes fra tanken 320 gjennom ventil 345 og ledningen 334. Denne gass tilfredsstiller i det minste en del av oksygenbehovet i awanns-luftesonen 350.

Slammet i den aerobe forråtnélsestank 320 vil fortrinnsvis nå c|j holde termolitiske temperaturer ved egen varme som ge-nereres ved de eksoterme, biokjemiske reaksjoner i tanken 320.

I enkelte tilfelle kan det være nødvendig enten å fortykke slammet eller tilføre varme til slammet før det føres inn i tanken 320. Denne varme kan oppnås ved varmeveksling mellom de inngående og utgående strømmer. Alternativt kan slammet oppvarmes direkte i tanken 320, f.eks med varmeelementer 343»Andre måter å opprettholde termofile temperaturer i tanken 320 på kan også benyttes. Parametre som påvirker den egen-genererte varme og metoder for å fremme denne er omtalt av Vahldieck i US-PS 3 926 794 og i US patentsøknad 928 099 "Aerobic-Anaerobic Sludge Digestion Process", innlevert 26. jiili, 1978 av M.S. Gould et al. Egen-varmedrift kan opprettholdes kontinuerlig ved aerobe oppholdstider under ca. 48 timer. Slammets oppholdstid i den dekkede forråtnélsestank 320 begrenses fortrinnsvis til mindre enn ca.

24 timer. Selv ved oppholdstider under 24 timer oppnås de± vesentlige fullstendig past©urisering av slammet og tilstrekkelig biokjemisk oksydasjon av tungiaetall-sulfidene. Det pasteuriserte slam, som fortrinnsvis fortsatt inneholder minst 60?S av inntaks-slammets biologisk nedbrytbare, flyktige, suspenderte, faste stoffer, fjernes deretter fra tanken 320 gjennom ventilen 322 i ledningen 321 og ledes til tanken 323 for etterfølgende elektrolysebehandling. Om nødvendig, kan syre tilsettes til elektrolytt- tank en 323 gjennom ledningen 370 og dennes styreventil 371»Fortrinnsvis tilsettes tilstrekkelig syre til elektrolyttbadet 323 til at pH-verdien holdes innenfor et område på 3-5. Dette pH-området har vist seg å være optimalt for maksimering av metallfjerneIseshastigheten.

Tanken 323 inneholder elektrodene 313 og 314. Elektrodene er koplet til en likstrømskilde, f.eks likeretteren 317»via ledninger 315 og 316. Likeretteren 317 «r koplet til en passende vekselstrømskllde. Et elektrolyttbad 318 dannes mellom elektrodene 313 og 314 og når strøm passerer gjennom dette bad, vil tunge metaller utfelles på katoden 313»Slammets oppholdstid i tanken 323©r uavhengig av oppholdstiden i den aerobe sone og er utelukkende en funksjon av tankens 323 størrelse og slammets strømningshastighet i ledningen 321. Slammet i elektrolyttbadet holdes i aerob tilstand på en hensiktsmessig måte.

Etter at de oppløselige, tunge metaller er fjernet i tanken 323»returneres en porsjon av slammet til termofil aerob forråtnelse i tanken 320 gjennom ledningen 325• Den andre porsjon av det slam som er tappet for tunge metaller ledes gjennom ledningen 319 til tanken 348. Slammets temperatur i ledningen 319 or fortrinnsvis over 50°C, hvilket reflekterer de forhøyede temperaturforhold i tankene 320 og 323»Tanken 348, som omfatter en anaerob forråtnelsessone, drives fortrinnsvis ved mesofile temperaturer. Varme må derfor som regel fjernes fra slammet for å sikre tilfredsstillende drift i forråtnelsessonen 348.

Det er kjent at anaerob forråtnelse i høy grad er avhengig av pH-verdien. Derfor er det nødvendig å øk©pH-verdien i slammet i ledningen 319 ved tilsetning av©t passende middel, f.eks kalk, før slammet behandles i forråtnelsessonen 348. Slammet i ledningen 319 avkjøles i varmeveksleren 360 og passerer deretter gjennom ventilen 34? til tanken 348. Forråtnelsestan-ken 348 omfatter en mesofil anaerob forråtner med stor hastighet, hvor de biokjemiske reaksjonene skjer i en dekket forråtnelses tank. For effektiv drift blir denne tank fortrinnsvis holdt ved en temperatur eellom 25 og 40°C, fortrinnsvis ved 37-38°C. Innholdet i tanken 348 blandes kontinuerlig av en mekanisk omrør-ingsanordning 349»Derved dannes en stor sone for aktiv nedbrytning og signifikant økning av stabiliseringsreaksjonenes hastighet. Oppholdstiden i dette forråtnelsestrinn vil variere mellom 5 og 9 dager. Metanholdig gass, produsert som følge av de biokjemi&k© reaksjoner som finner sted i tanken 348, fjernes gjennom ledningen 350 og strønmingsreguleringsventilen 351• Det stabiliserte slam, som nå ikke inneholder smer enn 40$> av de opp-rinnelige, biologisk nedbrytbare, flyktig©, faste stoffene i inngangsslammet og fortrinnsvis ikke mer enn 20$, tønnaes gjennom ledningen 352 for endelig deponering, f.eks spredning på land.

Et problem i forbindelse med konvensjonelle, anaerobe forråtnelsessystemer er de metandannende bakteriers ømfintlighet for toksiske, tunge metaller som cadmium og sink. Endog svært små mengder av disse metaller antas å hemme metan-dannernes aktivitet. Etter, jevn tilførsel av en gift, vil de syredånnende bakterier begynne å dominere og derved produsere et overskudd av d©sur©mellomprodukter ved nedbrytning, som i sin tur senker pH-verdi©n og ytterligere hemmer de «aetan-dannende bakteriers aktivitet. Denne virkning vil uvegerlig føre til alvorlige for-styrrelser.

Den vanlige løsning ved en slik tilstand er tilsetning av store kalkmengder for økning av buff©rtvirkningen og dermed økning av pH-verdien. Denne løsning kan være tilfredsstillende hvis forråtnelsesanordningen har mottatt en brå sats eller noe hemmende materiale som kan spyles ut eller assimileres. Ved økning av pH-verdien og dempning av slamtilførselen, er dot under-tiden mulig å få anordningen i drift igjen. Men hvis årsaken til forråtnelsesforstyrrelsene ligger i konstant og vedvarende til-førsel av gift, vil kalk bare behandle sumptomen©, men ikke løse selv©det grunnleggende problem.

Ved samordning av det termofile, aerobe trinn og metallfjernelse med den anaerobe forråtnelsesanordning som illustrert i fig. 4, blir ustabiliteten av den konvensjonelle raske anaerobe forråtnelsesdrift som følge av giftige, tunge metaller signifikant eliminert. Derved bedres driften og.anordningens evne til å produsere metan.

En annen vesentlig fordel ved systemet ifølge fig. 4

(bortsett fra den som skyldes eliminering av giftige metaller)

er systemets evne til å hamle opp med en sporadisk forstyrrelse, son en sjokkbelastning. Ved en konvensjonell anaerob forråtnelsesanordning skjer ikke bare den innledende oppløseliggjøring raskt, men mikrobeutnyttelsen av dette materiale av de mesofile og fakultative syredånnende bakterier skjer også med stor hastighet. Ved plutselig sterk substratbelastning vil oppløselig-gjøringen og surgjøringen skje med større hastighet enn de metandannende bakterier kan bruke de sure mellomprodukter. Derfor faller pH-verdien og man får en sur forråtneranordning. Ved ut-føre Is eseks ampi et i fig. 4 vil det termofile, aerobe trinn imidlertid ikke bare fremme hurtigere oppløseliggjøring, men også tendere til å redusere populasjonen av de mesofile, syreddnnende bakterier. Deretter tillater det anaerobe trinn ny vekst av dis* se organismer, mer i balanse med veksten av de metan-dannende organismer. Ved sjokk-belastnlng av det aerob©trinn vil således hurtig oppløseliggjøring finne sted og likeledes stabilisering av den mest flyktig©andel av slammet, slik at sjokken jevnes ut og dens effekt på det anaerobe trinn reduseres vesentlig.

Det ble gjennomført en rekke eksperimenter, sosa illustre-?rer den praktiske gjennomføring av foreliggende oppfinnelse.

Det benyttede aktive slam i diss©prøver ble mottatt fra det luftbehandlende, sekundære awanns-behandlingsanlegg ved Lockport, New York. Slammet ble aerobisk forråtnet i dekkede 63 liters kar ved bruk av en Eieget ren oksygen-luftegass og mekanisk omrøring, kontinuerlig i en periode av feramdøgn, som f.eks illustrert ved tanken 320 i fig» 4. Slammet ble forråtnet under to forskjellige forholds (a) forråtnelse uten pH-regulering og (b) forråtnelse ved styrt pH på 6,0 med daglig tilskudd av fortynnet svovelsyre til tanken.

Det aerobt forråtnede slam ble overført i mengder påi-, ca. 1 liter til et begerglass med to liters kapasitet, hvor det bl©anbrakt elektroder. Elektrodene var rektangulære plater med 5,1 cm lengde og 15,2 cm bredde og med en tykkelse av 0,08 - 0,20 mm. Katodene ble fremstilt av følgende materialers aluminium, kopper og porøst karbon. Anodene ble fremstilt av grafitt og aluminium. Elektrodene ble nedsenket i det aerobt forråtnede slam mens elektrolyttbadet ble godt blandet ved hjelp av en mekanisk omrøringsanordning. Avstanden mellom elektrodene ved de forskjellige eksperimenter varierte mellom 0,6 og 5,0 cm. Likestrøm ble sendt gjennom elektrolyttbadet. Spenningen ble opprettholdt konstant ved 3 volt og strømtettheten varierte mellom 0,01 og 0,36 ampere pr. dm^.

Det totale faststoffinnhold i slammet som ble brukt ved eksperimentene varierte fra 0,76 til 2,5$»Før elektrolyse ble igangsatt, ble pH-verdiene av slammet senket til 4,0 5,0 og 6,0 ved tilsetning av forskjellige mengder av 1 N svovelsyre. I enkelte eksperimenter ble slammets pH styrt ved periodevis tilsetning av svovelsyre. Eksperimentene ble gjennomført ved rom-temperatur (ca. 23°C) og ved en temperatur på ca. 50°C, som er hensiktsmessig for termofil forråtnelse som illustrert i fig. 4. For at den forhøyede temperatur skulle opprettholdes under elektrolysen, ble beholderen plassert på en varm plate.

Data fra de ovenstående eksperimenter er angitt i tabell A. Generelt var forråtnelsen av det aktiverte slam og den biokjemiske oksydasjon av uoppløselige tungmetallsulfider til oppløselige sulfater tilsynelatende tilfredsstillende både ved de pH-styrte og de ikke-pH-styrte prøvene.

Fremgangsmåtens virkning med hensyn til fjernelse av tunge metaller avhenger av forskjellige parametre, inklusive strømtetthet, tid, temperatur, pH, elektrodemateriale og forskjellige geometriske og væskestrømningsforhold. De tunge metaller som ble fjernet fra slammet i elektrolysebadet bl©utfelt på katodene i form av et mørkt, pulverformet oateriale. Metallavskalling fra katodene skjedde ved samtlige forsøk med kopper- og aluminiumkatoder.

En uventet fordel som ble oppdaget under utprøvingen av oppfinnelsen er den heldige innflytelse av elektrolysebehandling ved bruk av aluminiumanodor på stabiliseringsegenskapene av slammets faste partikler. I slike tilfelle viste det seg at de aerobt og elektrokjemisk behandlede slamoppslemminger, da de ble overlatt til klaring, lett skilte seg i to atskilte faser.

. Under elektrolysebehandlingen oppløses aluminiumanodene i det aerobt behandlede eloktrolysebad og virker som koaguler-ingsmiddel, og bedrer derved det tungmetall-tappede slammets kla-ringsegenskaper. En annen fordel ved bruk av aluminium som

anode er at aluminium!onene som oppløser seg i elektrolyttbadet, også bindes til fosfat, hvis dette foreligger i slammets væske-fase, slik at det dannes uoppløselig aluminiumfosfat. Dette er. ønskelig, da fosfater vanligvis betraktes som forurensning i avvann og bør fjernes.. Dette oppnås ofte ved tilsetning av alun, men aluminium-fosfat-reaksjonen har større hastighet, ettersom aluminiumkationene er direkte tilgjengelige.

Som tidligere nevnt, skjedde det metallavskalling fra aluminium- og kopperkatodene under disse prøver, slik at analy-seresultatene fra slammet i tabell A omfatter de tunge metaller som opprinnelig ble utfelt på katodene, men vendte tilbake til slammet. Metallfjerningseffekten bedres ved bruk av elektrode-systemer hvor de metaller som fjernes ved elektrolyse ikke skal-ler av og går tilbake til slammet. Dette kan oppnås ved hjelp av et fimmakket stoff, f.eks tøyposer som omslutter katoden. F.eks kan glassfibervev benyttes som bør kunne motstå slitasje og høye temperaturer.

Det ble utført ytterligere et par eksperimenter, som illustrerer betydningen av det aerobe, biokjemiske oksydasjons-trinnet. Det aktiverte slam ble hentet fra samme kilde, Lockport, New Yorks awannsbehandlingsanlegg. Slammengden som ble brukt og prøveutstyret var de samme som ved de ovenfor omtalte eksperimenter, bortsett fra at katodene i dette tilfelle var inne-lukket i en nylonnettingpose. Ved eksperiment nr. 8 ble slammet aerobt forråtnet i 5 dager ved 50°C før elektrolysen og i eksperiment nr. 9 skjedde ingen aerob forråtnelse. Eksperiment-forholdene var for øvrig i det vesentlige identiske og resultatene er angitt i tabell B. En sammenligning av metallkonsentra-tene før og etter elektrolysen viser at det etter aerob forråtnelse ble fjernet store mengder av de fleste tunge metaller, mens det uten dette trinn ikke skjedde noen tungmetallfjernelse av betydning. Den nominelle økning i metallkonsentrasjoner i eksperiment 9 for flere av metallene ser man bort fra som eksperiment -unøyaktigheter. Den generelle konklusjon er at tunge metaller ikke avleires på katoden hvis kloakkslammet ikke først er biokjemisk oksydert.

Det ble utført ytterligere en prøveserie, som viser virkningen av oppholdstiden for aerob forråtnelse på metailfjer-ningen. Slammet fra Lockport, New York ble aerobt forråtnet i dekkede 63 1 kar ved bruk av meget ren oksygen-luftegass og mekanisk omrøring i de tidsrom.som er angitt i tabell C. Slammet ble forråtnet uten pH-regulering. Det aerobt forråtnede slam ble deretter overført til slam-avmetalliseringssystemet som om-fattet et 7 liters reaktorkar og et holdebeger. Holdebegeret inneholdt pH-føleren og var stedet for syretilsetning for pH-styring. Slam som ble behandlet, ble kontinuerlig resirkulert fra reaktoren, gjennom holdebegeret og deretter tilbake til reaktoren. Elektrodene var rektangulære plater. Anodene var gra-fittplater, 33 cm lange, 7»6 cm brede og 0,64 cm tykke og katodene var aluminiumduker, 51 caa lange, 4,4 cia bred©og 0,16 cm tykke. Elektrodene, 4 anoder og 5 katoder, ble anordnet veksel-vis med innbyrdes avstand. Avstanden mellom elektrodene i de forskjellige eksperimenter bl©holdt konstant på ca. 0,95 cm.

Under eksperimentene ble likestrøm sendt gjennom elektrolysebadet mellom elektrodene og spenningen ble variert mellom ca. 2 og ca. 3 volt. Strømmen viste seg å fluktuere mellom ca. 0,8 og 3»1 ampere. Dessuten ble oksygenanriket gass (99»5$ volum-^o oksygen) bl©bofclet gjennom elektrolysebadet med en hastighet på l4l,6 standard m^ i timen under hver prøve.

Det totale faststoffinnhold i slammet som ble benyttet

i eksperimentet varierte fra ca. 2,7 til ca. 5»3^»Før elektrolysebehandling bl©påbegynt, bl© pH-verdiene i slammet først senket til 3»0-4,0 ved tilsetning av forskjellige svovelsyremeng-der. I enkelte forsøk ble pH-verdien av slammet styrt ved periodevis tilsetning av syre, mens pH-verdien ikke ble styrt i andre forsøk. Forsøkene ble gjennomført ved tilnærmet samme temperatur som ved den aerobe forråtnelse, dvs. både ved 50°C

og 25°C. For opprettholdelse av den forhøyede temperatur under elektrolysebehandlingen ble elektrolysekaret oppvarmet av to ak-varieelementer.

Data fra de ovennevnte forsøk er angitt i tabell C. Verdiene for pH, spenning, strøm, temperatur og totalt faststoffinnhold som er angitt i tabell C, representerer gjennomsnittsver-dier fra elektrolys©behandlingens varighet. Forsøkene 10-13 ble gjennomført ved. 50°C, mens forsøkene lk~ l6 ble gjennomført ved 25°C. Bare en analyse av cadmium- og sinkinnholdet i slammet er gjengitt, ettersom disse er nøkkelelementene, som må fjernet før slammet kan spres på land*

Fra resultatene av forsøk nr. 10 bemerkes at det oppnås forbløffende høye nivåer av metallfjernelse taed et kortvarig (12 timer) aerobt forråtnelsestrinn, etterfulgt av et Kortvarig (6 timer) elektrolysebehandlingstrinn. Hvis man sammenligner resultatene fra forsøkene nr. 11 og 12 med resultatet av forsøk 10, kan man slutte at forlengelse av forråtnelsestrinnet bare gir en svak økning i graden av metallfjernelse ved denne temperatur. Det bør bemerkes at forsøk nr. 12 bare ble utført i k timer, eaens forsøkene 10 og 11 ble utført i 6 timer. Dett©kan forklare det tilsynelatende lavere nivå av fjernelse som fremgår av forsøk 12.

Den aerob© forråtnelse og elektrolysebehandlingen i for-søkene 13-16 ble gjennomført ved 25°C. Ved sammenligning av disse forsøk med forsøkene 10-12 får man en generell antydning av at økningen i metallfjernelsens kinetikk tilskrives temperaturen. I forsøk lk var det ingen aerob forråtnéiSSi °S sammenligning med forsøkene 15 og 16 illustrerer bedringen i graden av metallfjernelse som kan oppnås ved gjennomføring av foreliggende oppfinnelse. Disse forsøk med lengre oppholdstider kan også sammen-lignes med de data som er gitt i tabellene A og B, hvor elektro-lytten sannsynligvis hadde en lavere grad av aerobiosis. Det bemerkes at en slik sammenligning bare er kvalitativ når flere parametre i de forskjellige forsøk varierer signifikant.

Ytterligere en forsøksserie ble gjennomført med samme utstyr som for tabell C. Her ble den spesifikke oksygenopptakshastighet målt etter aerob forråtnelse, men før syretilsetning (pH på 7), og etter syretilsetning, men før elektrolysebehandlingen (pH 4). Under elektrolysebehandlingen ble nitrogen boblet gjennom badet med en hastighet på 141,6 standard m^/time under hvert forsøks hele varighet. Dette ble gjort for å redusere even-tuelle hydrauliske forskjeller mellom tabell C<*>s forsøksresulta-ter, da oksygen ble boblet gjennom badet, og de forsøk som er angitt i tabell D.

Åv tabell D kan utleses at en senkning av slammets pH til under ca. 5 fjører til at den aerobe aktivitet slutter. Uansett slammets spesifikke oksygenopptakshastighet før syretilsetning, skulle det således ikke være vanskelig å opprettholde et nivå av oppløst oksygen i slammet under elektrolysebehandlingen. Av denne grunn er det å foretrekke at det opprettholdes et nivå av oppløst oksygen på minst 0,1 mg/l, når elektrolyttbadets pH er under ca. 5«Men hvis elektrolyttbadets pH er over 5»slik det er nødvendig i utførelsesformen med en enkelt tank ifølge fig. 1, er det tilstrekkelig aerob aktivitet ti-1 å forsvare oksy-gentilførsel under visse forhold.

Når det gjelder forsøkene 20 og 21, viser det seg at hvis tilstrekkelig aerob forråtnelse først er gjennomført til reduksjon av den spesifikke oksygenopptakshastighet til under ca. 0,8 mg 02/time/g flyktige, faste stoffer, kan tunge metaller fjernes fra slammet uten ytterligere aerob behandling. Ikke desto mindre viser det seg at oksygentilførsel til elektrolyttbadet øker hastigheten i metallfjernelsen selv under disse forhold, som vist ved en sammenligning mellom forsøk 16 og data i tabell A og B.

Som vist av forsøkene 17-19»vil fravær av oksygentil-setning til elektrolyttbadet resultere i lite eller ingen metallfjernelse, når den spesifikke oksygenopptakshastighet av det aerobt forråtnede slam er mer enn 0,8 mg 02/time/g flyktige, faste stoffer. Følgelig må elektrolyttbadet i denne tilstand luftes. Mén pH-verdien i elektrolysebadet avgjør hvor lett det er å opprettholde et nivå av oppløst oksygen. Følgelig kan kriterier for et nivå av oppløst oksygen ikke gjelde universelt for den utførelsesform, hvor slammet som mates til elektrolyttbadet har en spesifikk oksygenopptakshastighet over 0,8 mg 02/time/ g flyktige, faste stoffer. Hvis slammets pH i elektrolyttbadet er under 5»©** det forholdsvis lett å opprettholde et nivå av opp-løst oksygen og en nedre grense på 0,1 mg/l er hensiktsmessig. Hvis slammets pH er over ca. 5»kan den aerobe aktivitet gjøre det vanskelig å opprettholde et målbart nivå av oppløst oksygen, og ved denne driftsform oppløses minst 0,03 g oksygen i elektrolyttbadet for hvert g flyktige faste stoffer som mates til badet. Uansett det ovenstående, er det når det er mulig, å foretrekke at det opprettholdes et målbart nivå av oppløst oksygen i elektrolyttbadet •

Skjønt noen foretrukne utførelseseksempler er beskrevet i detalj, vil det være klart at andre utførelseseksempler©r mulige med modifikasjoner av de angitte trekk innenfor oppfin-nelsens ramme.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for fjernelse av tunge metaller fra aktivert kloakkslam, karakterisert ved at det aktiverte kloakkslam luftes med en oksygenholdig gass som eneste oksygenkilde for biokjemisk oksydasjon av de tunge metallsulfider til den oppløselige sulfatform, at en spenningsdifferanse opprettes og opprettholdes mellom en katode og en anode i slammet som inneholder oppløselig tungmetallsulfat, som danner et elektrolyttbad, at badet holdes i sur og aerob tilstand og at tunge metaller felles ut på katoden, og at luftet og tungsnetali-tappet slam atskilles fra elektrolyttbadet.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at slammets pH under den biokjemiske oksydasjon© r mellom ca. 5 og 8.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den biokjemiske oksydasjon og utfellingen av tunge metaller foregår i samme sone. kk Fremgangsmåte som angitt i krav 1t karakterisert ved at den biokjemiske oksydasjon og utfellingen av tunge metaller foregår i separate soner.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den biokjemiske oksydasjon foregår i første sone med forholdsvis lang oppholdstid, at utfellingen av tunge metaller foregår i en andre sone med forholdsvis kort oppholdstid og at en porsjon av det tungmetall-tappede slam fra andre sone returneres til første sone.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 3»karakterisert ved at slammets pH under den biokjemiske oksydasjon og utfellingen av tunge metaller er mellom ca. 5 og 7»

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den biokjemiske oksydasjon skjer ved en temperatur på minst 45°C.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det tungmetall-tappede slam fra elektrolyttbadet blir anaerobt forråtnet.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at slammet som inneholder oppløselig tungmetallsulfat har en spesifikk oksygenopptakshastighet ved 20°C på mer enn 0,8 mg 02/ tiiae/g flyktige, faste stoffer, at elektrolyttbadets pH holdes imellom 5 og 7 og at elektrolyttbadet luftes tilstrekkelig for oppløsning av minst 0,03 g oksygen pr. g flyktige, faste stoffer i slammet.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at slammet som inneholder oppløselig tungmetallsulfat har en spesifikk oksygenopptakshastighet ved 20°C på mer enn 0,8 mg 02/ time/g flyktige, faste stoffer, at elektrolyttbadets pH holdes under 5 og at elektrolyttbadet luftes tilstrekkelig for opprettholdelse av minst 0,1 mg/l oppløst oksygen i slammet.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav ^ karakterisert ved at slammet som inneholder oppløselig tungmetallsulfat har øn spesifikk oksygenopptakshastighet ved 20°C på mindre enn 0,8 mg 02/ time/g flyktige, faste stoffer og at elektrolyttbadet luftes tilstrekkelig for opprettholdelse av minst 0,1 mg/l oppløst oksygen i slammet.