DE1926813C3

DE1926813C3 - Verfahren zum Reduzieren des Volumens eines Schlammes aus einer biologischen Kläranlage

Info

Publication number: DE1926813C3
Application number: DE1926813A
Authority: DE
Inventors: Louis David New Brunswick N.J. Friedman (V.St.A.)
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1968-06-06
Filing date: 1969-05-27
Publication date: 1979-04-05
Also published as: CH532534A; GB1224307A; SE348450B; NL6908603A; DE1926813B2; DE1926813A1; NL153826B; BE734013A; FR2010250A1; US3530067A

Description

Bei der Behandlung von Abfallmaterialien, wie Abwasser, unterscheidet man eine primäre Behandlung zum Abtrennen von wasserunlöslichen Feststoffen aus dem wäßrigen Medium sowie anaerobes Faulen von primärem Schlamm und sekundäre Belebtschlammverfahren unter aerober Behandlung. Die Produkte der Behandlungen können direkt abgeführt oder im Falle von Fäulnisprodukten oder durch sekundäre Behandlung entstandenen Produkten einer Trennbehandlung unterzogen werden, um ein Feststoffkonzentrat zu beliebiger Verwertung zu erhalten.

Das Abtrennen der unlöslichen Feststoffe vom Abwasser ist immer ein schwieriger Vorgang, da sowohl Rücklaufschlamm wie auch ausgefaulter Schlamm sehr langsam absetzbare Materialien sind. Außerdem können Änderungen der Eigenschaften des in eine Kläranlage gelangenden Materials die Wirksamkeit des Absetzens deutlich verändern. Veränderungen des in die Kläranla ge gelangenden Materials wirken sich oft auf die sekundären Behandlungen durch eine verminderte Beseitigung des BSB und durch Bildung eines Faul Schlammes von hohem Schlammvolumen aus. Wenn die Bedingungen solche Behandlungsprodukte ergeben, daß sie das Absetzen auf konventionelle Weise erschweren, dann müssen die Produkte einer Nachbehandlung unterzogen werden.

Ein bekanntes Nachbehandlungsverfahren besteht darin, daß man dem Abfluß aus einer sekundären Behandlungseinheit als Chlorierungsersatz Wasserstoffperoxid wegen seiner desinfizierenden Wirkung zusetzt Eine solche Behandlung macht lebende Organismen unschädlich und beseitigt zeitweise Gerüche.

Es wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß die Gegenwart von Wasserstoffperoxid im Faulschlamm, der durch Durchleiten eines sauerstoffhaltigen Gases belüftet wird, in einer zur Aufrechterhaltung der H2O2-Aktivität während der ganzen Belüftung ausreichenden Menge zur Bildung von Feststoffen führt, die sich beschleunigt absetzen.

Gegenstand der Erfindung ist somit das in den Ansprüchen gekennzeichnete Verfahren, ϊ Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird Faulschlamm bei Temperaturen zwischen 60 und 100⁰C mit sauerstoffhaltigem Gas während 15 Minuten bis 3 Stunden, je nach Gew.-% der Gesamtfeststoffe, belüftet, wobei der Schlamm periodisch mit Wasserstoffperoxid, to z. B. in Abständen von 15 Minuten, oder kontinuierlich durch dosierten Zusatz von 30prozentigem HiOi während der Belüftungsdauer versetzt wird. Danach läßt man das entstandene Gemisch absetzen.

Gemäß einer anderen, beim Belebtschlammverfahren

verwendeten Ausführungsform der Erfindung wird ein

Faulschlamm, dessen Temperatur im Bereich zwischen

10 und 75° C liegt, belüftet vor dem Absetzen oder nach einem Eindampfschritt eventuell auf eine Tisiperatur von 20 bis 30⁰C gebracht und durch weitere Belüftung und durch Zusatz von Wasserstoffperoxid vor dem

Einleiten in den endgültigen Absetzbehälter behandelt

Gemäß weiteren Ausführungsformen, wie der Behandlung von Oberschußschlamm oder von Faulschlamm, wird das zu behandelnde Material auf die >5 gewünschte Temperatur erwärmt und mit Wasserstoffperoxid versetzt worauf man das erhaltene Produkt vor der Weiterbehandlung sich absetzen läßt.

Die Zeitdauer der Belüftung hängt davon ab, wie groß der Gesamtgehalt an Feststoffen im jeweiligen H) Schlamm ist und in welchem Ausmaß der BSB entfernt werden soll. Biologischer Schlamm, dessen Gesamtge halt an Feststoffen unter 0,6 Gewichtsprozent liegt, kann eine Behandlung von weniger als 15 Minuten erfordern. Andererseits erfordert ein Schlammkonzen-Ji trat dessen Feststoffgehalt zwischen 3 und 6% liegen kann, eine kombinierte Belüftung und Wasserstoffperoxidbehandlung von etwa 3 bis 4 Stunden.

Kombiniertes Belüften und Wasserstoffperoxidbe handlung können auch auf Schlammkonzentrate angewendet werden, die weniger als 3% Gesamtleststoffe enthalten und beim Belebtschlammverfahren gewonnen werden. Ein solcher Schlamm kann eine nur 1- bis 2stündige Behandlungsdauer erfordern.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren im Beliif-

tungsbehälter weist der abgesetzte Schlamm eine um 35 - 75% größere Volumenverminderung auf. als sie bei normalem Schlamm in einer entsprechenden Absetzzeit von z. B. 15 Minuten erhalten wird.

Die Menge an Wasserstoffperoxid, die nötig ist. um vo eine Änderung in den Eigenschaften d( . /u behandelnden Schlammes hervorzurufen, hängt von dessen Fes'.Moffgehalt ab. Im allgemeinen liegt die erforderli ehe H>O_?-Menge bei OJg bis Ug pro 10g Feststoff, d. h, die Menge an zugesetztem H;O> muß zwischen J Gewichtsprozent und 12 Gewichtsprozent der gesamten Feststoffmenge im Abfallm.itcrial betragen.

Die Beispiele erläutern die Erfindung. Beispiel I

Ein Abwasser hatte nach dem üblichen Entsanden. Zerkleinern und primären Absetzen einen Schlamm Gehalt von 200 mg/Liter und wurde zur aeroben Behandlung, d. h. Belüften und Absetzen, in vier Portionen aufgeteilt.

h5 Die Grundbehandlung für jede Portion war das übliche Belebtschlammverfahren. Jede Portion des zufließenden Abwassers wurde in solchen Mengen mit Rücklaufschlamm vermischt, daß im Abwasser eine

Konzentration an Feststoffen von 1500 ppm entstand, und dann 3 Stunden belüftet.

Portion A wurde nach der Beschreibung im vorangehenden Absatz behandelt. Das Abwasser mit der Portion B wurde am Anfang der Belüftung mit 24 ml 30prozentigem Wasserstoffperoxid pro 10 g Feststoff versetzt Dem die Portion C enthaltenden Abwasser wurden alle 30 Minuten 4 ml 30prozentiges Wasserstoffperoxid zugesetzt. Zu dem die Portion D enthaltenden Abwasser wurde kontinuierlich HiOj zugetropft, und zwar so viel, daß in der dreistündigen Belüftungsdauer pro 10 g Feststoff 24 ml HiO^ zugegeben wurden.

Das Schlammvolumen nach dem Absetzen des 15 Minuten belüfteten Abwassers betrug:

1 Stunde Belüftung

2 Stunden Belüftung

3 Stunden Belüftung

48 - 22,5 93
48 46^ 27,0 63
- 47.0 2ZO 13,0

Portion K wurde bei 40⁰C gehalten, und alle 30 Minuten wurde 1 ml 30prozentiges HaO₂ zugesetzt.

Portion L wurde bei 60° C gehalten, und alle 30 Minuten wurde 1 mi 30prozentiges HjO₁ zugesetzt.

Am Ende jeder Stunde wurde eine Schlammprobe entnommen und 15 Minuten zum Absetzen aufgestellt.

Ergebnisse:

HI)KL

Temperatur, "C 25 40 60 40

Zugabe an 30prozentigi:m H₃O₂ — — — 1 (ml) alle 30 Minuten

Schlammvolumen (%) nach
15 Minuten Absetzzeit:

Behandlungsdauer (Stunden)
1

3

50 46 36 16 16 50 42 36 16 44 36 36 - 18

Beispiel 2

Die Auswirkung einer Veränderung der bei der kombinierten Belüftung und Wasserstoffperoxidbehandlung verwendeten Menge H₂O. ist anhand der Portionen E, F und G des Abwassers dargelegt.

300-ml-Portionen des Abwassers wurden durch Durchleiten von Luft mit einer Geschwindigkeit von 03 Liter pro Minute bewegt, wobei die Strömungsgeschwindigkeit ausnichte, um eine Bewegung zu erzeugen. Portion E enthielt keinen V₂O₂-ZuSaIz. Den Portionen F und G wurden fopfenweise 1 ml bzw. 2 ml/Stunde 30prozentiges H₂0₂zügesc' iL

Am Ende jeder Stunde wurde eine Schlammprobe entnommen und 15 Minuten zum Absetzen aufgestellt. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:

1.0

38
34
32

Zugabe an 30prozentigem H₂O₂ —
(ml/Stunde)

Schlammvolumen (%) nach
15 Minuten Absetzzeit:

Behandlungsdauer mit H₂O₂
(Stunden)

1 40

2 40

3 40

Beispiel 3

Der Einfluß der Temperatur auf die Wirksamkeit der kombinierten Belüftung und Wasserstoffperoxidbehandlung ist unter Bezugnahme auf die Behandlung der Abwasserproben H, I.), K und L dargestellt.

300-ml-Portionen des Abwassers wurden in verstöpselten Flaschen behandelt. Jede Portion wurde durch Durchleitsn von Luft in einer Menge von 0,5 Liter pro Minute in Etewegung gehalten.

Portion H wurde bei 25⁰C gehalten, und kein H;O_; wurde zugesetzt.

Portion I wurde bei 40^cC gehalten, und kein HA wurde zugesetzt.

Portion ) wurde bei 6O⁰C gehalten, und kein HjO₂ wurde zugesetzt.

Beispiel 4 Schlamm wurde von der Nähe des Bodens eines

anaeroben Faulbehälters, der die nach primärem

Absetzen angehäuften Feststoffe eines Rohabwassers

enthielt, entnommen und in die Portionen N. O und P geteilt.

Der Schlamm wurde durch Erwärmen bei annähernd M) 60° C gehalten. Portion N wurde durch Durchleiten eines Luftstroms von 03 Liter pro Minute in Bewegung gehalten und nicht mit H₂O₂ versetzt.

Portion O wurde mit dem gleichen Luftstrom in Bewegung gehalten, und pro 5 g vorhandenem Feststoff j·-, wurden alle 30 Minuten 2 mi 30prozentiges H₂O? zugesetzt.

Portion P wurde mit dem gleichen Luftstrom in Bewegung gehalten und tropfenweise mit 4 ml/Stunde 30prozentigem H₂O₂ pro 5 g vorhandenem Feststoff versetzt.

Am Ende jeder Stunde wurden Schlammproben entnommen und 15 Minuten zum Absetzen aufgestellt.

Ergebnisse: Temperatur. °C 60

Zugabe an 30prozentig2m H₂O₂ 0 (ml) pro 5 g Feststoff/Stunde

Schlammvolumen (%) nach
15 Minuten Absetzzeit:

Behandlungsdauer (Stunden)

2 100

3 100

4 98

60

48 52

Der pH-Wert des einer Behandlung zugeführten Schlammes kann in Abhängigkeit von der Natur des Schlammes stark verschieden sein.

Aerob oder anaerob erzeugter Schlamm kann eventuell im pH-Wert stärker variieren als das Rohabwasser.

Beispiel 5

Ein mit Schwefelsäure auf einen pH-Wert von 3,3 oder mit Salzsäure auf einen pH-Wert von 3.2

angesäuertes Abwasser wird tropfenweise mit 1 ml 30prozentigem Wasserstoffperoxid pro 15 Minuten versetzt Nach 30minütiger Behandlung, wie in Beispiel I, zeigt der Schlamm eine Volumenverkleinerung von 30% auf 7% für die Brühe mit dem pH-Wert 3,3 und von 30% auf 14% bei der Brühe mit dem pH-Wert 3.2. In letzterem Fall wird die Behandlung bis zu einer Gesamtdauer von 45 Minuten fortgesetzt, so daß der gesamte H₂O₂-ZuSaIz 3 ml beträgt, wobei ein endgültiges Schlamn.volumen von 8% entsteht Wenn bei der Wasserstoffperoxidbehandlung die Lösung stark sauer ist kann der entstandene Schlamm eine pH-Einstellung auf die obenerwähnten pH-Werte von einer Weiterbehandlung erforderlich machen.

Faulschlamm bis etwa 7,5% Fesistoffgehall reagiert langsamer mit Wasserstoffperoxid und erfordert dnc höhere Temperatur für eine wirkungsvolle Behandlung als Schlammarten mit einem Feststoffgehalt von 3 bis 4%, die bei der Belebtschlammabwasseraufbercitung erhalten werden. F.ine Temperatur zwischen 60 und 80⁰C wird im allgemeinen für die Behandlung von /. B. aus einem anaeroben Faulschlamm erhaltenen Schlamm bevorzugt Bei diesen höheren Temperaturen wird die Wirksamkeit des Wasserstoffperoxids durch eine Senkung des pH-Wertes auf 2,3 bis 3.5 vergrößert Der Verbrauch an Wasserstoffperoxid wird um mehr als 50% gesenkt wenn der pH-Wert eines Faulschlammes von 6,8 auf 23 herabgesetzt wird.

Claims

Patentansprüche:

). Verfahren zum Reduzieren des Volumens eines Schlammes aus einer biologischen Kläranlage unter Verwendung von Wasserstoffperoxid, dadurch gekennzeichnet, daß man durch den Schlamm bei einer Temperatur zwischen Umgebungstemperatur und lOCPC, vorzugsweise zwischen 60 und 8IfC Sauerstoff oder ein freien Sauerstoff enthaltendes Gas hindurchleitet, das wäßrige Material während der Dauer des Durchleitens mit solchen Mengen Wasserstoffperoxid versetzt, daß im wäßrigen Material während des Durchleitens eine ständige H jOr-Aktivität aufrechterhalten wird, und aus dem wäßrigen Material die Feststoffe abtrennt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wasserstoffperoxid während der Belüftungsdauer periodisch zugibt.
3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wasserstoffperoxid zum Ende der Belüftung des biologischen Schlammes zugibt
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß iran den pH-Wert des zu behandelnden Schlammes auf einen Bereich zwischen 23 und 3.5 vor der Zugabe von HiO? einstellt