SE447650B - Forfarande for behandling av avloppsslam - Google Patents

Description

447 650 loppsslam under användning av organiska flockningsmedel - jfr.Ude _brittiska patentansökningarna 1.460.318 och l.H60.3l9.

Vid detta förfarande krävs en avsevärd mängd flockningsmedel, och vattenhalten i det dehydratiserade slammet är i själva verket mycket hög, varigenom kostnaden för slammets behandling och använd- ning vid avfallshanteringsstationerna ökas.

Det finns även en mera avancerad känd metod för behandling av avloppsslam, se tyska patentansökan 2.103.970. Den innebär att ett primärt avloppsslam och ett aktiverat slam förtjockas, slammet upp- hettas och behandlas med ett organiskt flockningsmedel, varjämte slam- met underkastas ytterligare mekanisk avvattningsbehandling.

Förbrukningen av organiska flockningsmedel är vid denna metod något mindre i jämförelse med det ovan angivna förfarandet, beroende på att slammet vid upphettningen partiellt koaguleras. Men förbruk- ningen av fßräookningsmedel är ändock fortfarande rätt stor, och slammet har en relativt hög fukthalt efter den mekaniska avvattningen.

Prototypen för förfarandet enligt föreliggande uppfinning är en metod för behandling av avloppsslam enligt tyska patentansökan 2.317.673. Den hvuñättar följande arbetssteg i följd efter varandra: _ Slammet underkastas rötning i metantankar, det rötade slammet för- tjockas, slammet upphettas till 70-10000 genom att lågtrycksånga in- ledes i detsamma, avkylning sker ned till 30-60°C, slammetSpH mätes, pH-värdet nedbringas till 3-6 genom behandling av slammet med ett koaguleringsmedel, slammet neutraliseras och behandlas med ett flock- ningsmedel, och ytterligare avvattning utföres på mekanisk väg.

Vid denna metod användes som koaguleringsmedel svavelsyra eller jäPnkl0ríd eller en blandning därav. I Eörbrukningen av flockningsmedel blir i detta fall något mindre än vid de ovan beskrivna förfaringssätten, tack vare användningen av koaguleringsmedel.

Men slammet rötning, som kräver användning av metantankar, ut- gör en komplikation vid detta slambehandlingsförfarande, som därige- nom blir dyrare. Den efterförtjockningssteget följande upphettningen av slammet till 70-l00°C med lågtrycksånga jämte avkylningen utgör en tidskrävande process, som medför en ökning av fukthalten och av slammängden på grund av ångkondensation. Detta gör att slammets avvattning blir mera komplicerad.

När man förfar på det nyssnämnda sättet kommer en del av slam- mets kolloidala ämnen att lösas upp. Efter avvattningen av slammet erhålles därför en flytande fas (centrifugeffluent eller filtrat), nu uuøüs... . .

B cnfi 447 650 som är kontaminerad med lösta organiska och oorganiska beståndsdelar. Detta nödvändiggör en ytterligare behandling av den flytande fasen innan den släpps ut till en huvudstation för han- tering av avloppsvatten. På så sätt kompliceras och fördyras den av- sedda behandlingen av avloppsvattnet och -slammet.

Vidare kan märkas, att man vid detta förfarande behandlar slam med varierande pH, eftersom slammet efter upphettningssteget under- kastas pH-sänkning till pH 3-6 medelst koaguleringsmedlet och sedan neutnflisering (höjning av pH-värdet) samt därefter behandlas med or- ganiskt flockningsmedel. Till följd därav erhålles icke.flockar som är motståndskraftiga mot skjuvning eller m.a.o. den viktigaste for- dran, som gäller för dehydratiserat slam, år icke uppfylld-vilket medför att effektiviteten vid slammets fortsatta mekaniska avvatt- ning försänmas enär centrifugeffluenten eller filtratet förorenats med krossade flockar.

Dessutom utföres vid nämnda förfarande slammets koagulering och utflockningen vid 50-6000 med varierande pH i mediet. Under såda- na betingelser kan man icke erhålla någon irreversibel koagulering och utflockning av proteinämnen. En del av proteinämnena återgår fastmer til kolloidalt tillstånd, varför deras koagulering och ut- flockning kräver användning av en ytterligare mängd koagulerings- och flockníngsmedel. Å andra sidan kan även märkas att man vid koagu- lering och utflockning vid icke-optimala pH-värden icke kan erhålla den maximalt ernåbara extraheringen av bunden fukt ur slammet, och till följd därav blir det dehydratiserade slammmets koncentration tämligen låg.

Av de ovan förklarade omständigheterna framgår att förfarandet i fråga icke är tillräckligt effektivt, förbrukar en alltför stor mängd reagens samt är svårgenomförbart.

Huvudändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förfarande för behandling av avloppsslam där de enskilda stegen utföres i sådan följd och med sådana parametrar att betingelserna för behandlingsförfarandets genomförande blir optimala, så att för- farandets effektivitet förbättras, förfarandet förenklas samt mäng- den förbrukade reagens minskas.

I detta syfte åstadkommes enligt uppfinningen ett för- farande för behandling av avloppsslam, innefattande förtjockning av slammet, sänkning av pH-värdet genom behandling av slammet med ett koaguleringsmedel, upphettning av slammet, neutralise- ring av slammet, behandling av slammet med ett flockningsmedel /øf-'OOR 447 650 och mekanisk avvattning. Detta förfarande kännetecknas av att det förtjockade slammets pH-värde sänkes till ett värde motsvarande slammets isoelektriska punkt, att slammet därefter upphettas till en temperatur av 65-75°C, och att slammet sedan behandlas med flockningsmedel, avvattnas mekaniskt och därpå neutraliseras.

Genom att slammets pH genast efter förtjockningen sänkes till slammets ísoelektriska punkt, där slampartiklarna är elekt- riskt neutrala, och genom att slammet därefter upphettas till es-7s°c een ae: upphettede slammet behandlas med fieekninge- medlet blir det möjligt att erhålla stora, kompakta, fasta flockar, d.v.s. att uppfylla den viktigaste fordran beträffande kon- ditionerat slam. Härigenom förbättras effektiviteten vid den fortsat- ta behandlingen av slammet, säkerställes maximal koncentration av det dehydratiserade slammet och åstadkommas en lös struktur av det- Samma. g Då slammet upphettas till 65-75°C inträder en irreversibel koagu- lering av i slammet ingående proteinämnen nära den isoelektriska punk- ten, varigenom förhindras att proteinämnena övergår till kolloidal form. Till följd härav förbättras kvaliteten av slammets flytande fas efter avvattningen. _ Eftersom slammet behandlas med flockningsmedlet då slampartík- larna är nära den isoelektriska punkten minskas den mängd flocknings- medel, som förbrukas. * _ Behandling av slammet i enlighet med föreliggande uppfinning in- nebär att slammet icke behöver rötas. På så sätt förenklas förfaran- det. Därtill kommer dessutom att ett orötat slam innehåller en mindre mängd kolloidala partiklar och har lägre pH-värde än ett rö- tat slam. Därigenom minskas den mängd reagens (koagulerings- och flockningsmedel), som förbrukas vid behandlingen av slammet.

Slammets upphettning bör företrädesvis ske medelst en nedsänkt gasbrännare. De blir då möjligt att slammet behåller en koncentra- tion inom det koncentrationsintervall som slammet hade efter för- tjockningssteget; d.v.s. upphettningen“medför i detta fall icke nå- gon minskning av slammets koncentration, i motsats till vad som är fallet vid prototypförfarandet. Även härigenom förenklas det nya förfarandet enligt uppfinningen och förbättras dess effektivitet.

Dessutom kommer vid användning av nedsänkta gasbrännare den i för- bränningsgaserna ingående kolmonoxiden att lösas i slammet under bild- .f -.-.f.s.-.l.n.-u-.r.fu.-.u 447 650 5 ning av koldioxid, vilket ävenledes minskar förbrukningen av koagu- leringsmedel.

Alla dessa faktorer förenklar förfarandet, åstadkommer dess höga effektivitet och minskar reagensförbrukningen_ Uppfinningam huvudsakliga syften kommer att framgå ännu tyd- ligare vid läsning av nedanstående detaljbeskrivning av utförings- former av uppfinningen, inkl. beskrivning av ritningsfigurerna.

Fig. l är ett diagram där tiden för kapillär absorption är av- satt mot slammets pH-värde. Fig. 2 är ett diagram där variationen av slammets pH är avsatt mot mängden koaguleringsmedel.

I enlighet med föreliggande uppfinning blandas ett primärt avloppsslam med ett överskott av aktiverat slam och förtjockas bland- ningen i en tyngdkraften utnyttjande förtjockningsanordning med en stavformig omrörare. Sedan bestämmes pH-värdet. Med ledning av kur- vorna i fig 1 och 2 får man därefter fram det pH-värde, som svarar mot slammets isoelektriska punkt, samt den mängd koagule- ringsmedel, som erfordras för sänkning av det ursprungliga pH- -värdet till ett värde motsvarande slammets isoelektriska punkt.

Som koaguleringsmedel kan man använda sådana medel som svavelsyra, metallsalter eller kombinationer därav. Den genom avläsning av kurvan i fig 2 fastställda mängden koaguleringsmedel sättes till slammet. När slammets pH bringats till det värde, som svarar mot slammets isoelektriska punkt, upphettas slammet till 65-75°C medelst en nedsänkt gasbrännare eller värmeväxlarspi- ral, varigenom koaguleringen intensifíeras mycket kraftigt.

Temperaturen för slammets upphettning har fastställts experi- mentellt. Efter detta sätter man flockningsmedel till det upphettade slammmet, och slammet avvattnas i centrifug eller tryckfilter. Där- efter sättes osläckt kalk eller alkali till det avvattnade slammet i och för neutralisering och ytterligare minskning av fukthalten i slammet.

Nedan anges några specifika exempel på försök utförda i enlig- het med det enligt uppfinningen föreslagna förfarandet för slambe- handling. För försökens genomförande iordníngställdes tre inbördes lika portioner av slam, var och en omfattande en blandning av dels _primärt avloppsslam med O,6% koncentration och tillfört i en mängd av 18 m3/timme, dels överskott av aktiverat slam med en 0,H% kon- oentration och tillfört i en mängd av 27 m5/timme (förh. 1:1 räknat på torrsubstansen). 447 650 6 Exempel 1. I en tyngdkraften utnyttjande förtjockningsanord- ning med stavformig omrörare förtjockades en portion av slammet till en U,5% koncentration. Efter förtjockningen mättes slammets ursprung- liga pH; det befanns vara 6,95. Med ledning av kurvan i fig. l, som visar tiden för kapillär absorption avsatt mot slammets pH-värde, bestämde man därefter det pH-värde, som svarade mot slammets iso- elektriska punkt; detta pH-värde befanns vara pH 3,0. Därefter utnyttjades kurvan i fig. 2 (visande pH-värdets variation avsatt mot mängden koaguleringsmedel, såsom t. ex. svavelsyra) i och för bestämning av den mängd svavelsyra, som skulle erfordras för sänk- ning av pH-värdet från 6,95 till 3,0; denna mängd befanns vara 6,7% räknat på slammets torrsubstans, och man satte denna mängd till det förtjockade slammet. Då man nått ned till pH 3,0 upphettades slammet till 70°C medelst en nedsänkt gasbrännare. Till det upphet- tade slammet sattes sedan ett flockningsmedel, närmare bestämt ett katjoniskt flockningsmedel i en mängd av O,l50% av slammets torr- substanshalt. Därefter underkastades slammet mekanisk avvattning medelst en centrifug. Det dehydratiserade slammet hade 72% fukthalt.

Under centrifugeringen av det sålunda behandlade slammet uppgick Aretentionen av fastaämnen till 98-99%. Centrifugeffluentens kemiska syrebehov (COD) var mindre än l g/liter.

Det dehydratiserade slammet blandades med kalk för återställan- de av pH-värdet. Mängden kalk uppgick till 10% räknat på slammets torrsubstans.

Exempel 2., En portion av slammet förtjockades på samma sätt som i exempel l till en koncentration av U,5%. Efter fämockningen bestämdes slammmets ursprungliga pH; det befanns vara 6,95. Där- efter fastställde man på grundval av kurvan i fig. l det pH-värde, som svarade mot slammets isoelektriska punkt; detta pH befanns vara 3,0. Med ledning av kurvan i fig. 2 bestämdes sedan hur mycket koaguleringsmedel - i detta fall en kmmfination avsvavelsyfa Och järn' klorid - som skulle erfordras för sänkning av pH-värdet från 6,95 till 3,0; denna koaguleringsmedelsmängd befanns vara 3,0% resp. 5,5% för svavelsyra resp. järnklorid, räknat på slammets torrsuh- stans. Denna mängd koaguleringsmedel sattes till det förtjockade s1ammet_Dá pH-värdet 3,01m@måtts, underkastades slammet upphettning på samma sätt som i exempel l. Därpå sattes till det upphettade slammet ett flockningsmedel, nämligen polyakrylamid, i en mängd uppgående till 0,l35% av slammets torrsubstanshàlt. Sedan följde 1.” 11) 447 650 7 mekanisk avvattning av slammet medelst centrífug. Det avvattnade slammets fukthalt uppgick till 70%. Under centrifugeringen av det sålunda behandlade slammet uppgick slammets retention av fasta äm- nen till 98-99%. Centrifugeffluentens kemiska syrebehov var mind- re än l g/liter. Därefter behandlades det dehydratiserade slammet ¿ med kalk på liknande sätt som i exempel l.

Exempel 3. En portion av slammet förtjockades på samma sätt som i exempel l till en koncentration av U,5%. Efter förtjockningen bestämdes slammets ursprungliga pH; det befanns vara 6,95. Därëfter fastställde man på grundval av kurvan i fig. l det pH-värde, som svarade mot slammets isoelektriska punkt; detta pH befanns vara 3,0. Med ledning av kurvan i fig. 2 bestämdes sedan hur mycket koagu- leringsmedel - i detta fall järnklorid - som skulle erfordras för sänkning av pH-värdet från 6,95 till 3,0; denna järnkloridmängd befanns vara 10% av slammets torrsubstanshalt, och man satte denna mängd järnklorid till det förtjockade slammet. Då pH-värdet 3,0 uppnåtts, underkastades slammet upphettning på sæmm.sätt som i exem- pel 1. Därpå sattes till det upphettade slammet ett flockningsmedel, nämligen polyakrylamid, i en mängd uppgående till 0;l35% av slam- mets torrsubstanshalt. Sedan följde mekanisk avvattning av slammet medelst centrifug. Det avvattnade slammets fukthalt uppgick till 71%. Under centrifugeringen av det sålunda behandlade slammet upp- gick retentionen av fasta ämnen till 98-99%. Centrifugeffluentens kemiska syrebehov var mindre än 1 g/liter. Därefter behandlades det dehydratiserade slammet med kahcpå liknande sätt som i exempel 1.

Eftersom olika sorters slam har olika egenskaper kommer na- turligtvis även de av kurvorna i fig. 1 och 2 uttryckta relationer- na att vara olika från fall till fall. Därför bör individuella kurvor upprättas för varje slamsorta För ytterligare åskådliggörande av förloppen enligt ovanstående exempel anges i nedanstående tabell l samtliga resultat, som upp- nåtts vid utförande av försök i enlighet med föreliggande uppfinning.

Dessutom studerades även den inverkan, som olika upphettnings- temperaturer har på slambehandlingens effektivitet. Resultaten an- ges i tabell 2, som visar att slamkoncentrationen är högmzvid upp- nettning till 65-75°c.

Enligt vad som framgår av ovanstående har några speciella ut- föringsformer av uppfinningen visats och beskrivits, men fackmannen kan lätt inse att olika modifikationer av dessa utföringsformer är » möjliga. Uppfinningen skall därför icke anses vara begränsad till just den ovan beskrivna metoden för slambehandlingen eller till POÛR i QUALITY 447 650 8 några detaljer däri; fastmer kan avvikelser härifrån få förekomma utan att fördenskull uppfinningens ram (se kraven) skall anses vara överskriden.

Fördelarna med föreliggande förfarande för slambehandling lig- ger i dels förfarandets förenkling, dels ökningen av behandlingens effektivitet och dels minskningen av mängden förbrukade reagens vid slammets behandling. Fördelarna illustreras i nedanstående tabell 3, som anger data för en anläggning för avloppsvattenhantering med en dygnskapacítet uppgående till 1000 x l500 m3 avloppsvatten, var- vid förfarandet enligt uppfinningen kommit till användning; som jämförelse anges även data för prototypmetoden, utförd i~en liknande anläggning. ll: 447 650 g¿a b e 1 1 1 Behandlingsmetod Enligt uppfinningen Proto- Exempel l Exempel 2 Exempel 3 typ Primärt avloppsslam: . mängd, m3/h 18 18 18 1,35 koncentration, % 0,6 0,6 0,6 8,0 överskott av aktiverat slam: mängd, m3/h 27 27 27 5,14 koncentration,% 0,Ä 0,H 0,N 2,0 Förtjockad slambland- ning: mängd, m3/n u,s u,s u,s 6,75 koncentration, % ü,5 H,5 H,5 3,2 Svavelsyraförbrukn. % 6,7 3,0 - H,0 Järnkloridförbrukn. % - 5,5 10,0 7,0 Värmeförbrukn. vid upp- hettn. av slammet, kcal/n 26hx1o3 264x1o5 26ux1o5 371x1o5 Förbrukn. av flock- ningsmedel, % 0,150 0,155 0,155 0,200 Fukthalt i det avvatt- nade slammet, % 72 70 7l 77 Retention av fasta ämnen, % 98-99 98-99 93-99 9U-95 COD av centrifugef- fluent, g/1 I l l l U Kalkförbrukn. % 10 l0 10 10 Strukturen av den __ _ _ _ bildade kakan lös, ingen los” ln- lös'%n_ grötlg utf1ytn_ gen ut- gen ut- flytn. flytn. Üfibñr ' 4475650 '° T a b e 1 l 2 Temp. vid slàmmets upp- nettn. , °c 55 65 75 85 * Tid för kapínär absorp- tion hos det upphettade slammet, sek. 56,3 15,2 1Ä,7 30,2 Dèt avvattnade slammets koncentration, % ' 24,8 28,8 28,9 25,3 H 447 650 T a b e 1 1 3 Behandlingsmetod Data Enligt uppfinningen Proto- Exempel l Exempel 2 Exempel S typ Anläggníngens kapa- _ citet, 1000 m3/dygn 1500 1500 1500 1500 Mängd slam räknat som .torrsubstans, t/dygn 300 300 300 300 Mängd avvattnat slam t/dygn 1170 1120 1170 lH30 Förbrukn. av flock- ningsmedel, kg/dygn H50 M05 H50 600 Svavelsyraförbrukn., t/dygn 20,1 9,0 - 12,0 Järnkloridförbrukn., t/dygn - 17,5 30,0 21,0 Förbrukn. av naturgas för slammets upphett~ ning, :IP/dygn 1800 1800 1800 2500 Förbrukn.av vatten- ånga, t/dygn - - - 750 Kalkförbrukn., t/dygn 30 50 30 30 P00 QUALITY

Claims (2)

447 650 12 P a t e n t k r a v

1. Förfarande för behandling av avloppsslam, innefattande förtjockníng av slammet, sänkning av pH-värdet genom behandling av slammet med ett koaguleringsmedel, upphettning av slammet, neutralisering av slammet, behandling av slammet med ett flock- ningsmedel och mekanisk avvattníng, k ä n n e t e c k n a t a v »att det förtjockade slammets pH-värde sänkes till ett värde: motsvarande *slammets ísoelektriska punkt, att slammet därefter upphettas till en temperatur av 65-75°C, och att slammet sedan behandlas med flockningsmedel, avvattnas mekaniskt och därpå neutralíseras.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att slammet upphettas medelst en nedsänkt gasbrännare. ä m* *U