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Verfahren zur Vorbereitung von Abwasserschlamm für die Entwässerung
Die Entwässerung von Feststoff-Flüssigkeits-Gemischen aus chemisch technischen Prozessen,
z. B. von Schrämmen aus Wasseraufbereitungsanlagen, durch Filtrieren oder Zentrifugieren,
ist oft so unvollkommen, daß die langwierige Nachbehandlung auf Trockenhalden unentbehrlich
ist. Es ist bekannt, diese Schlämme über Filter oder Zentrifugen zu entwässern.
Schrämme, die etwa 95 bis 98% Wasser enthalten, können durch Filtration auf etwa
70 bis 75% Restfeuchte entwässert werden, wobei nur mit Filterleistungen
von etwa 5kg Feststoff je Quadratmeter Filterfläche und Stunde gerechnet
werden darf. Durch Zentrifugieren können Restfeuchten von 70
bis 80% erreicht
werden. Jedoch müssen dabei ziemlich hohe Feststoffg#halte in der abgeschleuderten
Flüssigkeit in Kauf genommen werden. Einer Leistungssteigerung solcher Einrichtungen,
z. B. durch Anwendung von Filterhilfsschichten bei Filtem oder durch eine Drehzahlerhöhung
bei Zentrifugen, sind durch die jeweiligen Eigenschaften der einzelnen Schlämme
Grenzen gesetzt, so daß Wassergehalte von weniger als 75 1/o nur selten bei
Schlämmen niit günstigen Eigenschaften erreicht werden.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbereitung von Schlamm,
der bei der Abwasseraufbereitung in einem Absetzbecken anfällt, für die Entwässerung
durch Filtrieren oder Zentrifugieren unter Zusatz von Flockungsmitteln oder Flockungshilfsmitteln
und anschließendem mildem Rühren. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
daß der Schlamm vor der Zugabe der Chemikalien in an sich bekannter Weise intensiv
gerührt wird. Zusätzlich kann der Schlamm beschallt und/oder erwärmt werden.
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Es ist bekannt, beim Klären trüber Wässer unter Zugabe von Flockungsmitteln
und Flockungshüfsmitteln in dem Wasser zunächst das Flockungsmittel durch intensives
Rühren fein und gleichmäßig zu verteilen, danach das Flockungshilfsmittel zuzufügen
und die Flockung durch mildes Rühren herbeizuführen. Es ist ferner bekannt, disperse
flüssige Systeme durch Beschallen zur Koagulation zu bringen. Es ist auch bekannt,
Schlämme vor dem Filtrieren bzw. dem Zentrifugieren in Speicherbehältem durch Rühren
zu homogenisieren und dabei gegebenenfalls auch Chemikalien zuzufügen.
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Es wurde festgestellt daß die schlechte EnWässerbarkeit, insbesondere
von Schlämmen der Wasseraufbereitung, durch die in großer Anzahl in der Volumeinheit
verteilten Feinstpartikeln verursacht wird. Es darf angenommen werden, daß bei der
Schlammbildung in Wasseraufbereitungsanlagen durch Zugabe von Flockungs- und Flockungshilfsmitteln
die Adsorption und das Ausflocken. der im Wasser enthaltenen KoUoide der organischen
und anderer Trübeteilchen zu einer polydispersen Suspension mit relativ hohem Anteil
an feinen Partikeln führt. Durch die Flockungs- und FlockungshüfsmIttel. werden
die Oberflächen der Feststoffpartikeln für weitere Reaktionen blockiert, so daß
die Alterung im Schlammsammelbecken bei der verfügbaren und im Verhältnis zu der
geringen Alterungsgeschwindigkeit der im Schlamm enthaltenen Hydroxydverbindungen
der Flockungsmittel - Al (OH),3; Fe (011)3 - zu kurzen Aufenthaltsdauer
zu keiner wesentlichen Verdichtung der Suspension führt. Durch die mechanischen
Beanspruchungen in den Abschlammeinrichtungen werden gröbere Schlanmiteilchen wieder
zerkleiner' und die dabei entstehenden kleineren Teilchen erhöhen den prozentualen
Anteil der Feinstpartikel im Schlamm. Ein nochmaliger Zusatz von Flockungs-und Flockungshilfsmitteln
fährt bei diesem Schlanim zu keiner besseren Entwässerbarkeit. Einige Versuche haben
sogar gezeigt, daß bei geringfügiger Zugabe der gleichen Chemikalien wie in der
Aufbereitungsanlage die Entwässerbarkeit noch schlechter werden kann. Das beruht
wahrscheinlich darauf, daß die neu entstandenen Feststoffpartikel durch eine besondere
Verteilung der elektrostatischen Ladung auf ihren Oberflächen gegen den neuerlichen
Zusatz von Flockungs- und Flockungshilfsmitteln sehr reaktionsträge geworden sind.
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Es wurde gefunden, daß die Entwässerbarkeit solcher Suspensionen durch
kräftiges Rühren vor der
Zuaabe der Chemikalien wesentlich verbessert
wird. Durch die starke mechanische Beanspruchung beim Rühren werden große Feststoffpartikeln
zerschlagen, wobei neue, wieder voll elektrostatisch wirksame Oberflächen entstehen,
die durch ihre abstoßenden und anziehenden Kräfte die nachfolgende Entwässerung
wesentlich erleichtern. Weitere Versuche haben gezeigt, daß bei dieser kräftig gerührten
Suspension eine an sich bekannte Nachbehandlung mit einem Flockungshilfsmittel,
insbesondere aktivierter Kieselsäure, die Entwässerbarkeit noch weiter verbessert
wird. Bei einer anschließenden Fütration könnten dabei 50 bis 100% höhere Leistungen
als bei unbehandelten Schlämmen festgestellt werden. Die durch das kräftige Rühren
gebildeten kleineren Feststoffpartikeln sind gegenüber Flockungs- und Flockungshilfsmitteln
wieder reaktionsfähig, so daß an ihnen eine erneute Flockung herbeigeführt werden
kann. Dabei tritt eine Flockenvergrößerung ein, welche zu besseren Ergebnissen beim
Filtrieren oder Zentrifugieren führt. Auch ein Beschallen oder Erwärmen des zu entwässernden
Schlammes vor der Chemikalienzugabe verbessert die Entwässerbarkeit im Vergleich
mit unbehandeltem Schlamm. Dabei bewirkt der Schall die Zerschlagung größerer Schlammteil-.
chen und die Homogenisierung des Schlammes, während die Erwärmung die Alterungsgeschwindigkeit
erhöht. BeschalIen und Erwärmen können als ergänzende Maßnahmen zu dem oben beschriebenen
intensiven Rühren verwendet werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der
aus den Schlammsammelbecken der Wasseraufbereitungsanlagen anfallende Schlamm in
einen Behälter übergeführt, der als Eindick- und Pufferbehälter dient. Hier tritt
nach etwa 1 bis 2 Stunden eine Ver--ringerung des Schlammvolumens um 25%
ein. Der eingedickte Schlamm wird absatzweise in einen Rührbehälter übergeführt
und dort etwa 30 bis 40 Minuten kräftig gerührt. Dadurch werden eine gewisse
Homogenisierung der Feststoff-Teilchengröße und damit auch eine starke Oberflächenvergrößerung
erreicht. Die so behandelte Suspension wird anschließend in einen zweiten Behälter
übergeführt# in dem die Chemikalienzugabe erfolgt. Während und nach der Chemikalienzugabe
wird die Suspension in bekannter Weise noch einige Zeit bis zum völligen Abklingen
der Reaktion milde gerührt. Dabei ist zu beachten, daß durch die Rührwirkung kein
erneutes Zerschlagen der gebildeten großen Flocken herbeigeführt wird. Die hier
notwendige Rührdauer beträgt etwa 10 Minuten. Nach der Chemikalienbehandlung
wird die Suspension in einen Speicherbehälter übergeführt und aus diesem der Entwässerungseinrichtung
zugeleitet.
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In der Abbildung ist eine Anlage zur Ausführung des erfmdungsgemäßen
Verfahrens beispielsweise und schematisch dargestellt.
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Die Anlage besteht aus der Wasseraufbereitungsanlage 1, dem
Eindickbehälter 3 zur Aufnahme des anfallenden Schlammes, aus dem Rührbehälter
6 mit i Intensivrührer, aus dem Mischbehälter 8 mit Rührer und Dosieranlage
10, aus dem Speicherbehälter 12 und aus der Entwässerungseinrichtung
14.
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Die Anlage wird wie folgt betrieben: Der der Wasseraufbereitungsanlagel
durch die Leitung2 ent- E
nommene Schlamm wird zunächst im Eindickbehälter
3 gesammelt. Dabei erfolgt eine Eindickung um 25 Volumprozent. Das
beim Eindicken anfallende feststoffarme Wasser wird über den überlauf 4 wieder der
Wasseraufbereitungsanlage zugeführt. über die Leitung 5 wird der eingedickte
Sbhlamm dem Rührbehälter 6 zugegeben. Mittels eines Rührers 20, z. B. eines
Turbomischers, wird die Suspension in hohe Turbulenz versetzt, so daß ein Zerschlagen
der Flocken eintritt. Die gerührte Suspension wird über die Leitung 7 in
den Mischbehälter 8 übergeführt. Aus der Dosierstation 10 werden über
die Leitung 9
die entsprechenden Chemikalienmengen zugegeben. Das hier notwendige
milde Rühren erfolgt durch einen Gatterrührer21. Nach der erforderlichen Rührdauer
von 10 Minuten wird die so behandelte Suspension über die Leitung
11 in den Speicherbehälter 12 gegeben. Von diesem aus wird die Entwässerungseinrichtung
14 über die Leitung 13 mit Schlamm beschickt. Der anfallende eingedickte
Schlamm wird über die Leitung 15 abgeführt, während das anfallende Filtrat
über die Leitung16 der Wasseraufbereitungsanlage 1 wieder zugeführt wird.
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Das nachfolgende Beispiel soll über die quantitativen Einzelheiten,
wie Chemikalienbedarf, Reaktionsdauer u. dgl., näher unterrichten.
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. Aus der Wasseraufbereitungsanlage 1 fällt eine
0,501 ige Suspension in einer Menge von 1,4 cbm/h an. Uese wird im Eindickbehälter
3 in etwa 1 bis 2 Stunden auf 75 Volumprozent eingedickt. Die
dabei anfallende feststoffarme Wassermenge von 500 1/h wird zur Aufbereitungsanlage
zurückgeführt. Der Speicherbehälter hat ein Fassungsvermögen von 3 cbm und
kann entweder als Trichter oder als Rundbehälter ausgebildet sein. Als eingedickter
Schlamm fällt eine Suspension mit einem Feststoffgehalt von 0,67 1/o an.
Diese wird absatzweise in den Rührbehälter 6 mit einem Fassungsvermögen von
1,4 cbm, z. B. einen üblichen Rundbehälter mit Intensivrührer, übergeführt. Das
absatzweise Beschicken erfolgt in Abständen der notwendigen Rührdauer, die zwischen
20 und 40 Minuten schwankt. Danach wird die gesamte Schlammenge in den Mischbehälter
8 gegeben, der ein Fassungsvermögen von 1,4 cbm besitzt. In diesem befindet
sich ein Gatterrührer für die erforderliche milde Rührwirkung. Aus der Dosierstation
10 wird eine entsprechende Menge aktivierter Kieselsäure hinzugegeben. Für
eine vollständige Reaktion mit dem Flockungshilfsmittel ist ein anschließendes Rühren
von 10 Minuten notwendig. Die so behandelte Suspension wird danach in den
Speicherbehälter 12 übergeführt, der ein Fassungsvermögen von 3 cbm besitzt.
Daraus wird das nachgeschaltete Drehfilter 14 mit Schlamm beschickt. Mit einem so
behandelten Schlamm ist es möglich gewesen, mindestens 7,5 kg7qm
je Stunde, im Mittel 10 kg (Trokkensubstanz) Quadratmeter
je Stunde zu entwässern. Demgegenüber lag die Filtrationsleistung von unbehandeltem
Schlamm bei 5 kg Trockensubstanz Quadratmeter je Stunde. Der abfiltrierte
Schlamm besaß eine Feststoffkonzentration von etwa 30%.