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Verfahren zur chemischen Ausfällung von Abwasserschlämmen als Vorbehandlung
zu ihrer Entwässerung Es ist bekannt, den Abwasserschlämmen chemische Fällungsmittel
der verschiedensten Art zuzusetzen, um sie schneller und besser entwässern zu können.
Insbesondere wird die chemische Fällung als Vorbehandlung für die Entwässerung der
Klärschlämme auf Saugzellenfiltern angewandt. Normalerweise wird dabei mit sauer
reagierenden Metallsalzen und anschließender Zugabe von alkalischen Mitteln, vor
allen Dingen von Kalk, gearbeitet. Letzterer hat dabei unter anderem die Aufgabe,
die durch die Zugabe des Metallsalzes erfolgende Säuerung des Schlammes zu neutralisieren
und dadurch die Metallionen, z. B. des Eisens oder Aluminiums, als Hydroxyd zur
Ausflockung zu bringen.
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Es ist auch bereits bekannt, daß die im Abwasserschlamm enthaltenen
Bikarbonate eine, Erschwenmg der Ausfällung des Schlammes zur Folge haben und daß
dieses Erschwernis durch eine abschließende Alkalisierung des Schlammes nach der
Behandlung mit dem sauren Flockungsmittel überwunden werden kann. Weiterhin ist
bekannt, bei der Ausfällung lediglich mit Ferrichlorid den Schlamm nach deni Zusatz
des Koagulierungsmittels durch Rühren zu entgasen und erst dann zu filtrieren. Schließlich
ist es bekannt, sauer koagulierten Schlamm vor der Filtration auf höhere Temperaturen
zu bringen, um eine höhere Filtrationsleistung zu erreichen.
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Bei der kombinierten Fällung mit sauren und alkalischen Fällungsmitteln
überwiegen die alkalischen Fällungsmittel, z. B. Kalk, mengenmäßig die sauren Metallsalze,
da erst bei einem erheblichen überschuß an ersteren ausreichende Filtrationsfähigkeit
der Schlämme einsetzt. Sie haben daher auch eintn relativ hohen Anteil an den Kosten
der Fällung. Andererseits erschweren sie im Verlauf eines kontinuierlichen Betriebes
zunehmend den Filtrationsprozeß, weil die sich bildenden Kalksalze zu Inkrustierungen
des Filtertuches und der Rohrleitungen bzw,. der Filtratwasserpumpen führen. Dies
wirkt sich vor allem in einer Herabsetzung der Filterleistung sowie in häufigem
Wechsel des Filtertuches und erhöhten Reparatur- und Reinigungsarbeiten aus. Infolgedessen
kommt solchen Maßnahmen, die eine Verringerung der alkalischen Fällungsmittel gestatten,
gleichzeitig aber auch die Filterleistung erhöhen, erhöhte wirtschaftliche und technische
Bedeutung zu.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt einen Weg, wie die Menge der
alkalischen Fällungsmittel wesentlich herabgesetzt, dadurch ein erheblicher Teil
der Fällungskosten eingespart und die aufgezeigten Schwierigkeiten weitgehend vermieden
werden können. Es geht von der Tatsache aus, daß fast alle Klärschlämme, vor allem,
wenn sie zur Ausfaulung gekommen sind, mehr oder weniger Karbonate und Kohlensäure
enthalten. Bei der Faulung normaler häuslicher Abwasserschlämme wird z. B. durch
Ab-
bau der Eiweißstoffe in größeren Mengen Ammoniak gebildet, das sich mit
der gleichzeitig aus der organischen Schlammsubstanz entstehenden Kohlensäure zu
Ammoniumbikarbonat umsetzt. Da die Kohlensäure im Überschuß ist, bleiben außerdem
große Mengen von Kohlensäure, soweit sie nicht in das Schlammgas übergehen, im Faulschlamm
und im Faulraumwasser gelöst. Behandelt man solche Schlämme mit sauren Fällungsmitteln,
so werden die Karbonate zum größten Teil zersetzt und die Kohlensäure frei gemacht.
Bei der üblichen Arbeitsweise, bei der unmittelbar nach dem Zusatz der sauren Fällungsmittel
die Alkalisierung durch Kalk oder andere Mittel erfolgt hat aber weder die freigesetzte
noch die im Schlamm schon in freiem Zustand vorhandene Kohlensäure, die in dem dickflüssigen
Schlamm zäh festgehalten wird, eine Möglichkeit zu entweichen. Abgesehen davon,
daß der Trocknungs-bzw. Filtrationsprozeß durch den Gehalt des Schlammes an gasförmiger
Kohlensäure erschwert wird, hat dies zur Folge, daß die im Schlamm verbleibende
Kohlensäure zunächst eine verhältnismäßig große Menge der alkalischen Stoffe bindet,
ehe diese für die Fällung der MetaUsalze wirksam werden. Auf diese Weise ergibt
sich einmal ein zusätzlicher Verbrauch von alkalischen Fällungsmitteln, der die
Schlaminaufbereitung erheblich verteuert, zum anderen kommt es dabei zur erhöhten
Bildung von schwer löslichen Karbonaten, z. B. des Calciums, die sich teils im Filtertuch
festsetzen, teils in den Rohrleitungen
ausscheiden und zu den bereits
erwähnten Schwierigkeiten führen.
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Erfindungsgemäß wird daher so verfahren, daß nach Zugabe der sauren
Fällungsmittel die frei werdende Kohlensäure durch Verrühren oder Belüften des Schlammes-ausgetrieben
wird, und.daß dann erst der Zusatz der alkalischen Fällungsmittel erfolgt. Entsprechende
Versuche haben ergeben, daß hierdurch etwa 80% der insgesamt im Schlarani#enthaltenen
freien und gebundenen Kohlensüufe ent#emt und dadurch ein erheblicher Teil der alkalischen
Fällungsmittel eingespart werden kann. Wenn man z. B. Faulschlamm mit Ferrichlorid
und Kalk fällt und dabei normalerweise Je Kubikmeter Schlamm 5 kg Ferrichlonid
und 20 kg Kalk benötigt, so kann die Kalkmenge, nach Entfernung, der Kohlensäure
um mindestens 20% herabgesetzt weiden. überraschenderweis# setzt gleichzeitig auch,
trotz der Verminderung des Kalkaufwandes, eine wesentliche Verbesserung der Filtrierbarkeit
des gefällten Schlammes im Vergleich zu- der bekannten Arbeitsweise ein,-- für die
man nicht ohne weiteres eine Erklärung geben kann. Diese Wirkung kann mit augenfälliger
Deutlichkeit dadurch demonstriert werden, daß man gleiche Mengen Faulschlamin mit
der üblichen Menge an Metallsalz, z. B. kristallisiertem Aluminiumchlorid, versetzt,
Während die Kalkzugabe zu der ersten Probe sofort erfolgt, wird bei der zweiten
Probe die Kohlensäure erst herausgerührt und dann Kalk zugegeben. Für die Einstellung
gleicher N-Werte, - z. B ' ', pH 8, benötigt man bei der zweiten
Probe eine geringere Menge Kalk oder auch gebrannten Dolomit, der ganz oder teilweise
an Stelle von Kalk vorteilhaft Verwendung finden kann. Verdünnt man jetzt beide
Proben mit Wasser auf ein Vielfaches ihres Volumens, so zeigt sich, daß sich die
erfindungsgemäß behandelte Probe in wenigen Minuten grobflockig und klar absetzt,
während die Vergleichsprobe noch nach mehreren Stunden durch große Mengen feinteiliger
Schwebestoffe stark getrübt ist. Wahrscheinlich trägt bereits diese Veränderung
der Flockenstruktur des Schlammes zu einer höheren Leistung der Vakuumfilter mit
dem so vorbehandelten Schlamm bei.
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Eine weitere Erklärung für die erhöhte Filterleistung und den stabileren
Filterbetrieb bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise liegt in der hierdurch bewirkten
Beseitigung der im Schlamm enthaltenen Kohlensäure bzw. Bikarbonate, die bei der
bisher bekannten Art der Fällung im Filtertuch der Vakuumfilter unter der Einwirkung
des Kalkzusatzes und des Vakuums zur Bildung unlöslicher Karbonate Anlaß geben und
dort Porenverstopfungen hervorrufen.
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Besonders günstig wirkt sich die erfindungsgemäße Arbeitsweise aus,
wenn die Entfernung der Kohlensäure durch Rühren und/oder Belüften bei höheren Temperaturen,
z. B. bei 60 bis 901 C, vorgenommen wird. Dies hat-seinen Grund darin,
daß die Löslichkeit der Kohlensäure mit steigender Temperatur stark abnimmt. Ein
Teil der Kohlensäure entweicht dann schon während der Schlammerwärmung, der Rest
.kann durch Rühren-,oder Belüften des Schlammes entfernt. - werden-. Unter
Umständen kann es zweckmäßig sein, das saure Fällungsmittel schon in der Kälte zuzusetzen.
und erst anschließend den angesäuerten Schlamm zu erwärmen.
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Bei einer solchen Heißbehandlung des Schlammes ist die zu erzielende
Ersparnis an alkalischen Fällungsinitteln besonders groß und kann bis zur Hälfte
der sonst erforderlichen Menge betragen, wobei als Folge der erhöhten Schlammtemperatur
zusätzlich noch eine größere Filterleistung erreicht wird. Auch lassen sich so die
Schwierigkeiten umgehen, die bei Zugabe der sauren Fällungsmittel zum erhitzten
Schlamm durch die starke Schaumentwicklung auftreten. Letzterer läßt sich auch dadurch
entgegen ' ,
wirken, daß der Schlammerhitzungs- bzw. Rührbehälter im oberen
Drittel stark erweitert wird.
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Die für die Erwärinung des Schlammes erforderlichen zusätzlichen Kosten
fallen vielfach nicht sehr ins Gewicht, weil der gefilterte Schlamm in der Regel
noch thennisch weiter getrocknet wird und dabei erhebliche Mengen an Abwärme anfallen,
die für die Vorwärmung des Schlammes im Wärmeaustausch genutzt werden können.
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Ähnliche Effekte werden auch bei der Anwendung anderer künstlicher
oder selbst natürlicher Trocknungsverfahren, bei denen der Schlamm z. B. auf Trockenbeete
aufgebracht wird, erzielt.