DE3014046A1 - Verfahren und einrichtung zur ultraschall-konditionierung von abwasserschlamm - Google Patents
Verfahren und einrichtung zur ultraschall-konditionierung von abwasserschlammInfo
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Description
30U046
Gegenstand der Erfindung ist eine Schlammlconditionierungsmethode, die einen sich von der Wasserphase leicht
trennenden, zur unmittelbaren maschinellen Entwässerung (Bandfilter, Vakuumfilter, usw.) führbare Konsistenz aufweisenden und zugleich desinfizierten Schlamm liefert.
Ziel der Schlammkonditionierung ist es im allgemei
nen,eine leichtere Entwässerung des Schlammes durchführen zu können. Als sekundäre Wirkung ergibt die Wärmebehand
lung einen sterilen Schlamm, die chemische Behandlung ver-
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_ 4 —
bessert die Verdichtbarkeit des Schlammes und die biologische Konditionierung (z. B. das Faulverfahren) vermindert die Fäulnisfähigkeit des Schlammes (Benedek: Häzi
szennyvizek tisztitäsa - Reinigung von Haushaltsabwässern,
Tankönyvklado 1972 Seite 170).
Im Verlaufe der thermischen Schlammkonditionierungsverfahren wird der Schlamm für eine Zeitdauer von
0,5-2 Stunden auf eine Temperatur von 200 0C erhitzt gehalten. Dadurch erhält man einen sehr gut zu entwässernden
Schlamm. Nachteilig ist jedoch der große Energieverbrauch
und (im Falle einer Verwendung in der Landwirtschaft) der
verminderte Dungwert (Benedek-Nometh: A szennyviziszap kezelose magyarorszägi viszonyok között - Behandlung von Abwasserschlamm unter den Verhältnissen in Ungarn. 1968
VITUKI Tanulmänyok 6s Kutatäsi Eredmonyek - Studien und Forschungsergebnisse Nr. 22« Seite 8).
Die auf der Welt am meisten verbreitete Schlammkonditionierungsmethode ist das anaerobe Faulverfahren, in
dessen Ergebnis neben der Konditionierung auch der Großteil
der patogenen Bakterien vernichtet wird, ein bedeutender
Anteil einzelner gefährlicher Krankheitserreger jedoch lebend bleibt. Der Tuberkulosebazillus wird z. B. auch
nach einem Ausfaulen von 35 Tagen nur zu 85 % vernichtet. (Process design manual for sludge treatment and disposal
US. Environmental Protection Agency, Technology Transfer 1974. okt. EPA 625/1-74 - 006 - Table 5-9).
noch größer.
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Wird der behandelte Schlamm für .Ißndwj; ttschuf ilicho
Zwecke (Düngung) verwertet, eo besteht die Gefahr von Infektionen. Nach echweizeriechen Autoren (E. Hess - C. Bro&i i
Die Dünglichkeit der Klärschlamm-Hyglenisierung - Gaz-Eaux«
Eaux usoes 56 annoes 1976 no 7. p. 385) sind in Frisch
schlamm im Durchschnitt Je Liter 10 , im ausgefaulten hin-
3
gegen 10 Salmonella-Einheiten enthalten. D.h., daß nach dom
Ausfallen ein Prozent der infizierenden Mikroorganismen am Leben bleibt.
Einen ähnlichen Wirkungsgrad zeigt auch der Ruckgang der Zahl der je E. coli-Bakterien im Verlaufe des Ausfaulens.
Dementsprechend ist die desinfizierende Wirkung des Faulverfahrens beschränkt und bedingt hierbei wegen der etwa
30 Tage ausmachenden Aufenthaltsdauer in den Faulräumen den Bau von großen Bauwerken» Nach dem gleichen Beitrag
hat die dem Ausfaulen folgende Pastörisierung (eine Wärmebehandlung von 30 Minuten bei einer Temperatur von 70 C)
Jl Q
eine 10 bis 10 -fache Verminderung der Enterobakterien
und innerhalb deren der Salmonellen zur Folge.
Die das anaerobe Aus faulen ergänzende zweite vorgeschlagene Desinfizierungsmethode ist die Bestrahlung mit
4· Kobalt-60. Eine Bestrahlung von 300 krad hat eine 10 - 10 -
fache Verminderung der Enterobakterien zum Ergebnis.
Beide genannten Methoden überschreiten wesentlich die desinfizierende Wirkung des anaeroben Schlammfaulverfahrens, wobei jedoch der Nachteil der Pastörisierung in
der großen Energieaufwendigkeit besteht, die radioaktive Bestrahlung andererseits eine kostenaufwendige Schutzein-
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- 6 richtung bedingt.
Wird nun bei Vermeidung des Ausfaulverfahrens eine
chemische Schlammkonditionierung angewandt, so bleibt die
zusätzliche Dosinfizierung ebenfalls erforderlich. Ein
nicht-ausgefaulter Schlamm ist mit starker Geruchsbelästigung verbunden und zur chemischen Schlammbehandlung sind
kostenaufwendige Chemikalien erforderlich (Z. B. PoIyelektrolyte, Eisenchlorid).
Nuuere Untersuchungen erwiesen, daß sich die
Metallhydroxidaolen bei der Zugabe von anorganischen Koagulationsmitteln innerhalb von einigen Sekunden zu Gelen
großer Abmessungen vereinen (aggregieren) und deshalb
ihre Wirkung nur in dem Falle gut ausüben können, wenn sie innerhalb von einigen Sekunden mit den Schiammteilchen in
Verbindung treten» Da sich dazu die üblichen Vermischungsmethoden nicht eignen, wird bei der chemischen Schlammkonditionierung eine Oberdosierung der Chemikalien erforderlich.
(Licskoi A pH, a kontakt idö Os speciälis szerves szennyazosek hatäsa a koaguläciora. - Wirkung des pH, der Kontaktzeit und der spezialan organischen Verunreinigungen auf die
Koagulation, 1979 VITUKI Tudomänyos Napok 4. ülosszak -Wissenschaftliche Tage 4. Tagung Seite ll).
Zu erwähnen ist noch die mit der Pastörisierung als gleichwertig betrachtete Schlammkompostierung,
zu der jedoch ein großes Gebiet erforderlich ist, wobei der Schlamm und ein die Feuchtigkeit abziehendes Material (z. B. Hausmüll, Sägespäne, Asche) vermischt für eino
Dauer von 6-12-Monaten deponiert werden muß.
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Ziel der Erfindung ist, eine eine kurze Aufenthalts··
dauer bedingende und eTfoktive Schlammkondltionierungsmethode
zu entwickeln, bei der die entstehenden Schlammflocken sich gut von der Wasserphase trennen und gut gefiltert
werden können, wobei der Schlammfladen nicht infizierend ist. Dazu ist der dünnflüssige odar eingedickte Schlamm durch
Ultraschallbehandlung zu zertrümmern, die in dieser Weise entstehende homogene disperse Kolloidmasoe mit einem Klärmittel
zu vermischen und dadurch zur Koagulorung zu bringen* Die Chemikalienzumisohung wird durch die Ultraschallbehandlung
innerhalb von orinigon Sekunden gesichert. Die Kavitationswirkung
der infolge der Ultraschallbehandlung ausscheidenden Gasbläschen fördert ebenfalls die Zertrümmerung und
trennt zugleich durch Flotation die koagulierte Schlammpha«
ββ ab· Im Laufe dos Verfahrens werden dio den Schlemm bildenden
Mikroorganismen zerstört, ihre infektiöse V'j.rkung wird beseitigt und ihr Zellsaft freigegeben.
Das Wesentliche der Erfindung iot in Fly. I zu
sehen. Der Schlamm wird durch das Rohr 1 zugeführt, die
den Ultraschall übergebenden Platten 2 sind in dar ersten Hälfte dee die Durchströmung ermöglichenden Bauwerkes angeordnet.
In der Nähe der in der Schlammbewegungsrichtung liegenden Enden der den Ultraschall übertragenden Platten
ist die Chemikalienzufuhr vorgesehen. Ober dem dieser folgenden Flotationsraum 4 ist ein Entschlickerband 5
angeordnet. Zum Austritt des konditionieren Schlammes
dient das Rohr 6, zur Ableitung der Wasserphase dient der
Sumpf bzw. das Rohr 7,
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Der roha, überschüssige bzw. gemischte Schlamm der biologischen Abwass?r|<läranlagen bzw. der Schlamm
der Wasseraufberejtungeanlagan (z. B. chemischer Kläranlagen,
Enteisenungsanlagen, Sandfilteranlagen) wird durch Gravitation oder durch Pumpen in dünnflüssigem oder verdichtetem
Zustand durch das Rohr 1 in das die Konditionierung vornehmende Bauwerk geführt. Die in den durchströmenden
Schlamm eintauchenden Platten 2 werden in Ultraschall-Frequenzschwingungen versetzte Während des 10 Minuten
lang dauernden Durchströmens wird der Schlamm vollständig
zertrümmert und hierbei wird durch die Chemikalienzuführvorrlchtung
3 das Koaguliermittel zugeführt. Dies ist bei dem Schlamm der biologischen Abwasserkläranlagen ein Metallsalz,
vorteilhafterweise Aluminiumsulfat; bei chemisch behandeltem Schlamm ist es entwedor im Schlamm enthalten
oder vorteilhafterweise ein organisches Polyolektrolyt.
Die Ultraschallbehandlung gewährleistet innerhalb von einigen Sekunden die einwandreie Vermischung. Durch die Behandlung
erwärmt sich der Schlamm auf eine Temperatur von etwa 70 0C. Die Erwärmung erhöht die desinfizierende
Wirkung. Die durch die Ultraschallbehandlung hervorgerufenen Verdichtungen und Verdünnungen scheiden die in der
Flüssigkeit in gelöstem Zustand vorhandenen Gase in der Form von Blasen abs die dann den flockigen Schlamm im
Flotationsraum 4 zum Aufschwimmen bringen. Dieser wird durch das Entschlickerband 5 durch das Rohr entfernt und
der Schlamm gels?ngi unmittelbar auf das Schlammentwässerungsfilter
oder bei Fehlen eines solchen auf das Schlammtrocken-
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beet. Die durch das Rohr 7 au3tretäriü6 Wasserphase ist
in die Vorklärbecken i.drückzuführen.
Grundlegende Vorteile der Erfindung:
- kurze Aufenthaltsdauer, geringer Volumen- bzw. Platzbedarf,
- Erhalt eines desinfizierten Schlammes, der für landwirtschaftliche Zwecke unbeschränkt (auch in Gärtnereien)
verwendet werden kann,
- der Dungwert wird durch das Verfahren nicht vermindert,
- preiswerte Konditionierungsmittel können verwendet werden (z. B. Aluminiumeulfat),
- die Ultraschallbehandlung gewährleistet auch ohne ein Chemikalienrührwerk eine intensive Chemikalienvermischung,
- zufolge der schnellen und intensiven Vermischung ergibt eich ein wirtschaftlicher Chemikalienvarbrauch,
- hoher Trockengehalt des Flotationskonzantrata (ca. 10%),
die Kapazität des Schlammfilters bzw. TrocUenbeetea kann
gut ausgenutzt werden,
- kurzzeitige Energiezufuhr (10 Minuten, bei Pasteurisieren
30 Minuten),
- die Flotatiormphasentrennung kann ohne Luftzufuhr erreicht
werden,
- der Gehalt der Waaoorphase an organischen Stoffen ist
geringer als bai dorn thermischen (Porteus-Von Roll)
Schlammkonditiü/i Iorunjuvorfahren, da3 den Zellensaft
ebenfalls froiijLbt,
Die Vursucliö wurden mit zwei verschiedenen Schlamm
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- lO -
Sorten vorgenommen ι
1« Mit dem überschüssigen Belebtachlamm der biologischen
Abwaeserkläranlage in Südpest (Schlainmkonzentration
21,9 g/Lit)
2. Mit dem nach Füllung des vorabgesetztan Abwassers der
Abwasserreinigungsanlage in Südpest mit kristallinem Aluminiumsulfat (Al2(SO^)3 . 18 H-O) mit einer Dosierung
von 200 mg/Lit. entstandenem chemisch behandeltem Schlamm (Schlammkonzentration 10.5 g/Lit.).
Die Ultraschallbehandlung wurde bei beiden Schlammsort6n mit einem Labor-Ultraschallgerät vom Typ
MSE (englisches Erzeugnis) vorgenommen* Die angewandte Frequenz betrug 20 kHz, die Amplitude der Schwingungen
7,3 .um. Infolge der Behandlung verminderte sich die
kapillare Filtrationszeit (capillary suction time) des Schlammes in bedeutendem Maße.
Da zwischen der kapillaren Filtrationszeit und dem spezifischen Filtrationswiderstand eine Korrelation
besteht, folgt daraus, daß auch dar Filtrationswiderstand in großem Maße zurückging (Malina,' CJ.F.d. χ Sludge
Filtration and Sludge Conditioning,· fig, 213. p. 386. Water Quality Improvement by Physical and Chemical
Processes III. 1970).
Die zu Beginn 213 Sekunden betragende kapillare Filtrationszeit do3 Belebtschlammes wurde durch Ultraschallbehandlung
und auf den Schlammtrockengehalt bezogen 15,2 %-ige Zugabe von wasserfreiem Aluminiumsulfat auf
see vermindert.
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Die zu BagLnn 32 Sekunden betragende kapillare
Filtrationszeit des mit Chemikalien behandelten Schlammes
verminderte eich schon auf Einwirkung der Ultraschallbehandlung
auf 11 Sekunden, mit der Zugabe von auf den Trockengehalt bezogen 0,95 %-igem Polyelektrolyt (Praeetol 444 K)
hingegen bereits auf 8 Sekunden.
Die durch die Ultraschallbehandlung herbeigeführte Verminderung der Bakterienzahl wurde in Abwasserechlamm
und in einer besonders widerstandsfähigen sporenbildenden Bakterienkultur (Bacillus genus) in gleicher Weise untersucht
und dabei festgestellt, daß dem zu Beginn schnallen Röckgang nach Ablauf von 10 Minuten nur mehr eine unwesent-
liehe Änderung folgte und dies sowohl bei Bakterien mit
einem Wärmeoptimum von 20 0C als auch bei solchen mit einen
Wärmeoptimum von 37 0C (zu den letzteren gehören die Patogene).
In Abhängigkeit von der spezifischen Energiezufuhr betruq der Rückgang der Bakterienanzahl das 10 - bis
109-fache, nach einer 30 Minuten langen Pastörieierung
der Schlamwproben bei einer Temperatur von 70 0C Jedoch
4
lediglich das 10 -fache .
lediglich das 10 -fache .
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-U-
Leerseite
Claims (5)
- ■"•>ATEi\JT«NWÄLTE O U Ί hSCHIFF ν. FÜNER STRi-HL SOHL) E.EL-HOPF EBBINGHAUS FINCKMARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÖNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95Ο16Ο, D-8OOO MÖNCHEN 95ALSO PROFESSIONAL REPRÄSENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE■ KARL UJDWIQ SCHIFF (1904-1970)L)IPL. CHEM. DP). ALEXANDER V. FÜNER DIPL. INQ. PETER STREHL• DIPL. CHEM. Dr*. URSULA SCHÜBct.- HOPFDIPL. INQ. DIHTER EQaINQHAUS DR, INO. DIETER FINCKTELEFON (Οββ) 4.8 2084TELEX B-33B<5a AURO DTELEGRAMME AURQMARCPAT MÜNCHENVIZGAZDALKODASI TüDOMANYOS 11. April 1980KUTATOKüZPONT DEA-21033VERFAIIRKN UND EINRICHTUNG ZUR UM'RäSCIIALL-KONDITIONIERUNGVON ABWASSERSCHLAMMPatentansprüche. Schlainvnkonditionierungsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß der aus den Abwasserreinigungs-, Weisseraufbereitungs-, bzw. spezialisierten Tierhaltungsanlagen kommende Schlamm durch Ultraschallbehandlung (2) zertrümmert, die dem Schlamm zugegebenen Konditionierungschemikalien (3) durch die gleiche Ultraschallbehandlung (2) eingemischt, die festen Teile des Schlammes durch die infolge der Ultraschallbehandlung entstehenden Gas- bzw. Luftblasen durch Flotation zum Aufschwimmen gebracht (4)030042/0884und abgeschieden werden»wobei das Verfahren auch eine mit hohem Wirkungsgrad erfolgende Desinfizierung des Schlammes bewirkt.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, deidurch g e k e η η zeichne t, daß die Zeitdauer der Ultraschallbehandlung 10 Minuten und die Zeitdauer der Flotation 5-10 Minuten beträgt,
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e k e η η zeichne t, daß das dem Schlamm einer biologischen Abwasserreiivinugungsanlage zugegebene anorganische Mittel Aluminiumsulfat ist.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Schlamm der chemischen Kläranlagen bzw. Filter zugegebene Mittel ein organisches Polyelektrolyt ist.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dal· das Konditioniermittel des chemisch behandelten Schlammes bereits ursprünglich im Schlamm enthalten ist.03G042/0 884BAD ORIGINAL
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