DE69101669T2

DE69101669T2 - Verfahren zur Verbesserung der Entwässerungsfähigkeit von aus mikrobiologischem Abbau stammendem Abwasserschlamm.

Info

Publication number: DE69101669T2
Application number: DE69101669T
Authority: DE
Inventors: Geza Louis Kovacs
Original assignee: Pori International Inc
Current assignee: Pori International Inc
Priority date: 1990-05-31
Filing date: 1991-05-10
Publication date: 1994-09-22
Anticipated expiration: 2011-05-11
Also published as: AU7643191A; ES2052334T3; US5087378A; MX170663B; JPH04227900A; KR910019912A; DK0460814T3; CA2043585A1; MY108603A; AU630809B2; ATE104256T1; DE69101669D1; EP0460814B1; RU2090522C1; EP0460814A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, das Abwasserschlämmen mit ziemlich hohem Feststoffgehalt, die einen wesentlichen Gehalt an Wasser-zurückhaltenden zellulären Strukturen aufweisen, welche durch mikrobiologische Wirkung entstehen, die Eignung zu einer weiteren mechanischen Entwässerung verleiht

Hintergrund der Erfindung

Die Behandlung von wäßrigen Abwasserströmen mit einem erheblichen Gehalt an organischen Stoffen war und ist weiterhin von wesentlichem technologischen Interesse. Diese Abwasserströme können allgemeines Abwasser sein oder aus verschiedenen industriellen Verfahren, wie z.B. der Nahrungsmittelverarbeitung oder Papierherstellung, stammen.
Ein sehr alter, aber noch gültiger Lösungsansatz für dieses Problem ist die Reduzierung des gelösten und kolloidal schwebenden organischen Gehalts des Abwasserstromes durch mikrobiologische Wirkung. Dies beinhaltet typischerweise den Abbau dieser organischen Stoffe durch aerobe Gärung, anaerobe Gärung oder beides. Diese mikrobiologische Aktivität erzeugt einen gelatinösen Stoff, der gewöhnlich als Belebtschlamm bezeichnet wird. Er weist einen hohen Gehalt an fest gebundenem Wasser auf.
Die Entsorgung solcher Schlämme ist ebenfalls von technologischem Interesse. Die beiden Hauptziele dabei sind die Beendigung der biologischen Aktivität und die Reduzierung des Wassergehalts. Beide Ziele versuchte man entweder durch Behandlung des Schlammes mit Kalk (Calciumhydroxid) oder durch Wärmebehandlung des Schlammes mit oder ohne Zugabe eines Sauerstoff-enthaltenden Gases oder eines Oxidationsmittels zu erreichen. Keiner der Ansätze war jedoch gänzlich zufriedenstellend.
Die Behandlung mit Kalk ist teuer und erhöht die Schlammenge, die zu behandeln ist, beträchtlich. Eine ziemlich große Kalkladung, typischerweise zwischen 67 und 246 kg pro 1 000 kg (150 und 550 Pfund pro Tonne) Trockenschlammfeststoff ist erforderlich, um das Entwässern zu verbessern. Der Aufwand für eine solche Behandlung beinhaltet nicht nur die Kosten für den Kalk selbst, sondern auch die erheblichen Arbeitskosten, die beim Umgang mit einer solch großen Menge an Zusatzstoffen anfallen. Darüber hinaus erfordert ein wirksames Entwässern auch die Zugabe eines anorganischen Metallsalzes, typischerweise Eisen(III)chlorid, in Ladungen, die gewöhnlich zwischen 17,9 und 55,9 kg pro 1 000 kg (40 und 125 Pfund pro Tonne) Trockenschlammfeststoff liegen. Der Großteil des Kalks und das gesamte Eisen(III)chlorid landen für gewöhnlich als zusätzliche Feststoffe im Filterkuchen und tragen somit zur Menge an Feststoffen, die zu entsorgen ist, bei.
Darüber hinaus erfordern einige Schlämme noch höhere Kalkladungen zur Stabilisierung. Eine EPA- Fallstudie berichtete von einem Bedarf von nicht weniger als 447 kg pro 1 000 kg (1 000 Pfund pro Tonne) Trockenschlammfeststoff, um die biologische Aktivität verläßlich zu beenden.
Andererseits implizierte eine Wärmebehandlung bisher offensichtlich einheitlich das Erwärmen von ziemlich stark verdünnten Beschickungsströmen mit einem typischen Feststoffgehalt zwischen etwa 3 und 10 Gew.-%. Bei dieser Wärmebehandlung wurde bisher fast durchgehend irgendeine Art von Wärmetauscher verwendet, um einen Teil der Wärmeenergie wiederzugewinnen, die zum Erhöhen der Temperatur des Beschickungsstroms, der einen sehr starken Wassergehalt aufwies, aufgewendet wurde. Für gewöhnlich traten Schuppungsprobleme auf, wenn diese verdünnten Schlämme durch solche Wärmetauscher geleitet wurden, was dazu führte, daß der Wärmetauscher häufig mit Säure gereinigt werden mußte.
Darüber hinaus sind für gewöhnlich zwei einzelne Arbeitsvorgänge erforderlich, um den wärmebehandelten Schlamm zu entwässern. Für gewöhnlich wird der wärmebehandelte Stoff einem Dekanter, Klärtank oder Klärbecken zugeführt, und danach wird der durch diesen Arbeitsvorgang entstandene Niederschlag einem Drehvakuumfilter oder einem vertieften Kammerdruckfilter zugeführt.
Es gibt Offenbarungen, einen ziemlich verdünnten wärmebehandelten Stoff direkt einer Zentrifuge zum Endentwässern zuzuführen. Solche Verfahren erfordern jedoch die Zugabe einer erheblichen Menge eines ausflockenden Polymers.
DE-A-2051234 offenbart ein Verfahren zur Behandlung von konzentriertem Belebtschlamm zum Verbessern seiner Entwässerbarkeit, welches Verfahren das Erwärmen des Schlamms auf über 160º C für mehrere Stunden beinhaltet. Eine Behandlung von konzentriertem Schlamm ist auch in EP-A-0119987 geoffenbart, gemäß welcher der Schlamm einer Erwärmung mit Dampf bei einer Temperatur im Bereich von 100º bis 200ºC unterzogen wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbessern der Entwässerbarkeit von Abwasserschlamm mit einem wesentlichen Gehalt einer Wasser-zurückhaltenden zellulären Struktur, die durch mikrobiologische Wirkung entsteht, durch Wärmebehandlung des Schlamms bei einem Feststoffgehalt von mindestens etwa 15 Gew.-%. Sie betrifft weiter ein wirkungsvolles und zweckmäßiges Verfahren zur Vernichtung der im Schlamm vorhandenen Krankheitserreger und geruchsbildenden Mikroorganismen durch Erwärmen eines konzentrierten Abwasserschlamms auf Temperaturen, die höher sind als jene, die solche Organismen ertragen können.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Verbessern der Entwässerbarkeit eines konzentrierten Abwasserschlamms zur Verfügung, der einen wesentlichen Gehalt einer Wasser-zurückhaltenden zellulären Struktur aufweist, die durch mikrobiologische Wirkung entsteht, umfassend:
(1) Einstellen des pH des Schlamms auf einen Wert von 4 oder weniger;
(2) Wärmebehandeln des genannten Schlamms ohne Zugabe eines Sauerstoff-enthaltenden Gases oder Oxidationsmittels bei einer Temperatur zwischen 127º - 199ºC (260º - 390º F), wodurch seine Filterbarkeit merklich verbessert wird; und
(3) Wiedereinstellen des pH des Produktes von Schritt (2) auf innerhalb 2 Punkte des Neutralwerts und Wärmebehandeln des neutralisierten oder teilweise neutralisierten Schlamms bei einer Temperatur zwischen 127º - 199º C (260º - 390º F), wodurch seine verbesserte Filterbarkeit aufrechterhalten wird.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Das weitere Entwässern von konzentrierten Abwasserschlämmen, die einen wesentlichen Gehalt an organischen wasserbindenden Stoffen aufweisen, wird durch Wärmebehandlung derselben erleichtert. Im allgemeinen haben diese Abwasserschlämme einen Feststoffgehalt von etwa 15 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise von etwa 20 bis 30 Gew.-%. Der organische wasserbindende Stoff ist typischerweise eine zelluläre Struktur, die als Ergebnis der mikrobiologischen Aktivität aufgebaut wurde, welche im Rahmen des Belebtschlammverfahrens, d.h. des Verfahrens zur Reduzierung des biologischen Sauerstoffbedarfs (BOD) und des chemischen Sauerstoffbedarfs (COD) eines wäßrigen Abwasserstromes durch aeroben Abbau, anaeroben Abbau oder beides stattfindet. Dieser wäßrige Abwasserstrom kann aus einer Vielzahl von Quellen stammen und kommunale Abwässer sowie Industrieabwässer wie z.B. bei Papiererzeugung, Lebensmittelverarbeitung und organisch-chemischer Synthese beinhalten, muß jedoch nicht auf diese beschränkt sein. Typische organisch-chemische Synthesen sind z.B. die Herstellung von Färbemitteln und die Umwandlung von Erdöl-Rohmaterial in chemische Zwischenprodukte. In einem bevorzugten Verfahren ist der konzentrierte Schlamm soweit entwässert worden, daß eine wesentliche weitere Wasserentfernung mit einem vertieften Kammerfilter mit einem Filterdruck von 689,5 kPa (100 psig) nicht durchgeführt werden kann.
Der konzentrierte Abwasserschlamm kann durch den Einsatz von polyelektrolytischen Flockungsmitteln erhalten worden sein. Diese Flockungsmittel sind typischerweise Polyacrylamide mit hohem Molekulargewicht mit mehreren anionischen oder kationischen abstehenden Gruppen, die durch Derivatisierung oder Copolymerisation erhalten wurden. Sie werden für gewöhnlich in Ladungen zwischen 4,5 und 6,7 kg pro 1 000 kg (10 und 15 Pfund pro Tonne) Trockenschlammfeststoff verwendet. Bei vielen Allgemeinabwasserschlämmen gibt es keine praktische Methode, ohne den Einsatz solcher Flockungsmittel Feststoffkonzentrationen von nicht- wärmebehandelten Abwasserschlämmen, die über etwa 6 Gew.-% liegen, zu erhalten. Man nimmt jedoch an, daß das Vorhandensein solcher Flockungsmittel in den konzentrierten Abwasserschlämmen, die nach dem vorliegenden Verfahren behandelt werden, die erhaltene verbesserte Entwässerbarkeit weder verbessert noch hemmt. Solche Flockungsmittel liefern einfach nur einen zweckmäßigen Weg zum Ausgangsmaterial des vorliegenden Verfahrens.
Die Wärmebehandlung sollte ausreichend sein, um die zelluläre Strukur, die den Wassergehalt bindet, zumindest teilweise aufzubrechen. Man nimmt an, daß die Wärmebehandlung dieses Aufbrechen zumindest teilweise beeinflußt, indem es die Proteine dieser zellulären Struktur denaturiert. Es ist bevorzugt, Temperaturen über etwa 127ºC (260ºF), vorzugsweise zwischen 132º - 199ºC (270º und 390º F), und am meisten bevorzugt zwischen 138º - 186ºC (280º und 366º F) zu verwenden. Bei zu niedrigen Temperaturen sind zu lange Zeiten erforderlich, um eine wesentliche Verbesserung der Entwässerbarkeit zu erhalten. Bei einer ausreichend niedrigen Temperatur während eines angemessenen Behandlungszeitraums wird keine Verbesserung beobachtet. Andererseits können zu hohe Temperaturen einen unerwünschten Grad an Wiederauflösung von Stoffen bewirken, die den COD und den BOD des aus dem Entwässerungsverfahren stammenden Abflusses erhöhen. Darüberhinaus ergibt die Verbesserung der Entwässerbarkeit durch Wärmebehandlung über einen bestimmten Punkt hinaus nur minimale Verbesserungen der Entwässerbarkeit und ist unnötig teuer, sowohl was die Wärmeenergie betrifft als auch, falls zu hohe Temperaturen beteiligt sind, was die Betriebsanlagen und Erhaltungskosten betrifft, um mit den hohen Drücken zu arbeiten, die nötig sind, um Wasser bei solchen Temperaturen flüssig zu halten. In dieser Hinsicht ist es in der vorliegenden Erfindung bevorzugt, bei Drücken von 1 379 kPa (200 psig) oder weniger zu operieren, mehr bevorzugt bei 1 034 kPa (150 psig) oder weniger.
Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird der pH des konzentrierten Abwasserschlamms auf einen Wert von 4 oder weniger eingestellt. Es ist besonders bevorzugt, den pH auf einen Wert von etwa 3 oder weniger einzustellen.
Nach der Wärmebehandlung wird der pH auf einen Wert von zwei Punkten oder weniger des Neutralwerts eingestellt. Dieser Neutralisierungsschritt führt zu einer Ausfällung sowohl von organischen Stoffen als auch Metallsalzen, die bei den extremeren pH-Werten löslich sind. Da der Abfluß aus der Entwässerung des konzentrierten Abwasserschlamms typischerweise wieder in die ursprüngliche Behandlungsanlage rückgeführt wird, werden die im Abfluß gelösten organischen Stoffe zur Bildung von mehr Schlamm führen. Typischerweise wird jedes Kilogramm BOD 0,6 kg Belebtschlamm erzeugen. Andererseits wird der Metallgehalt des primären Abwasserstroms, der durch die ursprüngliche Behandlungsanlage bearbeitet wird, im Zuge seiner Vermischung mit diesem rückgeführten Abfluß weiter steigen, falls dieser Abfluß einen erhöhten Metallgehalt aufweist.
Es ist weiter bevorzugt, eine basische Calciumverbindung zu verwenden, um den angesäuerten konzentrierten Abwasserschlamm zu neutralisieren. Calcium ist aufgrund seiner beschränkten Wasserlöslichkeit und aufgrund der Tatsache, daß basische Calciumverbindungen relativ preiswert sind, ein bevorzugtes Kation. Ein besonders vorteilhaltes Neutralisierungsmittel ist Calciumhydroxid, welches allgemein als Löschkalk erhältlich ist oder problemlos durch Aufschlämmen von Ätzkalk in Wasser gewonnen werden kann.
Nach der Neutralisierung ist es erforderlich, die Wärmebehandlung für einige Zeit auszudehnen. Falls die Wärmebehandlung abgebrochen wird, bevor die Neutralisierung abgeschlossen ist, kann ein erheblicher Teil der verbesserten Entwässerbarkeit des konzentrierten Abwasserschlamms verlorengehen. Es ist besonders bevorzugt, den neutralisierten konzentrierten Schlamm zumindest etwa zehn Minuten lang wärmezubehandeln.
Die Wärmebehandlung kann durchgeführt werden, indem man jedes beliebige Wärmeübertragungsmittel verwendet, das die Temperatur des konzentrierten Abwasserschlamms verläßlich und wirksam bis in den erforderlichen Bereich anheben kann, während es diesen unter Druck hält. Es ist bevorzugt, Wärmeübertragungsmittel zu vermeiden, bei welchen der konzentrierte Abwasserschlamm eine feste Oberfläche berührt, die heißer ist als er selbst. Dieser Stoff zeigt typischerweise eine starke Tendenz, auf solchen Oberflächen Schuppen abzulagern, wodurch eine weitere Wärmeübertragung nachhaltig gehemmt wird, manchmal bis zu dem Ausmaß, daß der Wärmeübertragungskoeffizient im wesentlichen Null erreicht. Es ist weiter bevorzugt, daß das Wärmemittel Mittel beinhaltet, die den konzentrierten Abwasserschlamm schütteln, da solche Schlämme einen geringen Wärmeübertragungskoeffizienten haben (eine EPA-Studie berichtet eine inverse Beziehung zwischen diesem Koeffizienten und dem Schlammfeststoffgehalt mit einem dramatischen Anstieg der Rate, mit der sich dieser Koeffizient bei Feststoffgehalten von 6 Prozent oder mehr verringert). Es ist besonders bevorzugt, die Wärmeübertragung durchzuführen, indem der konzentrierte Abwasserschlamm mit einem heißen Fluid in Kontakt gebracht wird, und es ist besonders bevorzugt, Dampf unter Druck zu verwenden. Dieser Dampf kann in den an den Schlamm direkt angrenzenden Luftbereich injiziert werden, oder er kann vorzugsweise in den Körper des Schlamms injiziert werden. Sowohl die hohe Viskosität als auch der geringe Wärmeübertragungskoeffizient dieser Schlämme macht die Verwendung von herkömmlichen Wärmetauschern sehr unpraktisch, wenn nicht unmöglich.
Der konzentrierte Abwasserschlamm sollte unter einem Druck wärmebehandelt werden, der ausreicht, um seinen Wassergehalt im wesentlichen flüssig zu halten. Anderenfalls wird es sehr schwierig, wenn nicht unmöglich, die Temperatur über den Siedepunkt des Wassers anzuheben. Beim Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand absorbiert Wasser eine äußerst große Wärmemenge, wodurch es extrem unökonomisch wird, einfach durch Abkochen des Wassers zu entwässern zu versuchen.
Die Dauer bei der Wärmebehandlungstemperatur, die benötigt wird, um eine merkliche Verbesserung der Entwässerbarkeit eines vorgegebenen konzentrierten Abwasserschlamms herbeizuführen, hängt in erster Linie von der Temperatur der Behandlung und dem pH, bei dem die Behandlung durchgeführt wurde, ab. In der Regel wird für die meisten Schlämme die optimale Verbesserung in zwischen 4 und 5 Stunden erreicht, und dies kann auf etwa 40 Minuten oder weniger verkürzt werden, indem die Wärmebehandlung bei hohen oder niedrigen pH-Werten durchgeführt wird. Es kann jedoch eine merkliche Verbesserung in etwa zwei Stunden oder mit gleichzeitiger pH-Einstellung fünfzehn Minuten erreicht werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Verfahren zum Entwässern von Abwasserschlämmen mit relativ hohem Feststoffgehalt zur Verfügung gestellt, während die COD- und BOD-Ladung des resultierenden Abflusses minimiert wird, wobei die Schlämme einen Feststoffgehalt größer als 15 Gew.-% und einen wesentlichen Gehalt einer Wasser-zurückhaltenden zellulären Struktur aufweisen, die von einer mikrobiologischen Wirkung entsteht, die keine signifikante weitere Entwässerung durch einfache Filtration bei Raumtemperatur an einem vertieften Kammerfilter bei einem Filtrationsdruck von 689,5 kPa (100 psig) erlaubt, umfassend die Schritte:
(1) Einstellen des pHs des Schlamms auf einen Wert von 4 oder weniger,
(2) Wärmebehandeln des angesäuerten Schlamms bei einer Temperatur zwischen 143º - 188ºC (290º - 370ºF) durch direkten Kontakt mit Dampf unter Druck über eine Zeitspanne zwischen 15 Minuten und drei Stunden, die ausreichend ist, daß die endgültige Entwässerbarkeit des konzentrierten Abwasserschlamms nicht merklich dadurch bewirkt wird, daß man den wärmebehandelten neutralisierten Stoff wesentlicher Scherung unterwirft,
(3) Neutralisieren des wärmebehandelten Schlamms auf einen pH größer als 5 mit einer basischen Calciumverbindung,
(4) Wärmebehandeln des neutralisierten Schlamms bei einer Temperatur von mindestens 127ºC (260ºF) für mehr als 5 Minuten und
(5) Filtern des wärmebehandelten neutralisierten Schlamms auf einen Wassergehalt von weniger als 55 Gew.-% in weniger als zwei Stunden.
Es scheint eine lineare Beziehung zwischen dem pH des konzentrierten Abwasserschlamms und dem Log der Zeit zu bestehen, die notwendig ist, um irreversibel verbesserte Entwässerbarkeit bei pH-Werten, die weniger als neutral sind, zu erreichen. Die verbesserte Entwässerbarkeit wird als irreversibel betrachtet, wenn sie nicht nennenswert verschlechtert wird, wenn man den behandelten Stoff vor der Filtration entweder einer Scherung oder Altern unterzieht. Man nimmt an, daß problemlos eine Familie von Kurven entwickelt werden kann, eine Kurve für jede Behandlungstemperatur im geeigneten Bereich, wobei der Log der Behandlungszeit zur Entwicklung der Irreversibilität mit dem pH des behandelten Stoffes in Beziehung steht. Eine solche Kurve für die Behandlung mit Dampf unter 689,5 kPa (100 psig) (338ºF=170ºC) wurde entwickelt. Dies ist durch die Gleichung y = bmx definiert, worin y die Behandlungszeit für Irreversibilität in Minuten ist, x der pH des konzentrierten Abwasserschlamms ist, b 9,986 und in 1,894 betragen. Diese Gleichung stimmt mit den gemessenen Daten mit einem Korrelationskoeffizienten von 0,993 überein.
Die Beschleunigung der Wärmebehandlung, die durch die Verwendung von extremen pH-Werten erreicht wird, ist von vordringlichem Interesse für das kontinuierliche Bearbeiten des konzentrierten Abwasserschlamms. Viele Abfallbehandlungsanlagen operieren mit Mengen, bei denen die Bearbeitung von Abwasserschlamm zweckmäßigerweise auf Chargenbasis durchgeführt wird. In solchen Situationen kann die ökonomische Bilanz zwischen den Kosten einer längeren Wärmebehandlung und den zusätzlichen Kosten der Ansäuerung oder Alkalisierung, gefolgt von Neutralisierung, den Ausschlag geben, ob das Beschleunigungsverfahren wünschenswert ist. Wenn der von der Schlammbehandlungsanlage verlangte Durchsatz größer wird, entwickelt sich eine Neigung zur Beschleunigung; der gleiche Durchsatz kann in einem kleineren und daher weniger teuren Wärmebehandlungssystem mit einer kürzeren Verweilzeit erreicht werden. Wenn die Wärmebehandlungszeit zunimmt, muß die Chargengröße für jeden Zyklus ebensoviel länger sein, um den gleichen Durchsatz zu erreichen.
Die Verbesserung der Entwässerbarkeit kann zweckmäßigerweise anhand der Filtrationszeit und der Kuchenfeststoffe bewertet werden. Eine Abnahme der Filtrationszeit und eine Zunahme an Feststoffgehalt geben beide eine Verbesserung der Entwässerbarkeit wieder. Es ist bevorzugt, solche Behandlungbedingungen zu benützen, daß die Filtationszeit weniger als etwa zwei Stunden beträgt, vorzugsweise weniger als etwa eine Stunde und noch mehr bevorzugt weniger als dreißig Minuten. Tatsächlich können Filtrationszeiten von weniger als etwa fünf Minuten und sogar weniger als zwei Minuten problemlos erzielt werden. Solche raschen Filtrationszeiten sind ein guter Indikator dafür, daß man sich der optimalen Entwässerbarkeit angenähert hat, sogar falls die Leistung der im Handel erhältlichen Pumpen die Fähigkeit, diese voll auszunützen, einschränkt.
Die Wärmebehandlung kann problemlos konzentrierte Abwasserschlämme ergeben, die leicht auf einen Feststoffgehalt von über etwa 30 Gew.-% entwässert werden können. Es ist bevorzugt, Bedingungen zu benützen, die Kuchenfeststoffe von üher etwa 45 Gew.-% ergeben, mehr bevorzugt über etwa 55 Gew.-%, am meisten bevorzugt über etwa 60 Gew.-%.
Die verbesserte Entwässerbarkeit des konzentrierten Abwasserschlamms kann weiters anhand seines Alterungsverhaltens und seiner Empfindlichkeit gegenüber einer Scherung bewertet werden. Ein Schlamm, der nicht optimal behandelt wurde, wird einen signifikanten Anstieg der Filtrationszeit und eine signifikante Abnahme der Kuchenfeststoffe aufweisen, nachdem er einen bedeutenden Zeitraum nach der Wärmebehandlung gealtert ist. Ein typischer Bewertungszeitraum ist über Nacht oder etwa 16 Stunden.
Darüber hinaus wird ein konzentrierter Abwasserschlamm, der nicht optimal behandelt wurde, einen erheblichen Grad seiner verbesserten Entwässerbarkeit einbüßen, wenn er einer wesentlichen Scherung unterworfen wird. Eine zweckmäßige Bewertungstechnik ist das kräftige Rühren von behandelten Schlamm bei 60ºC (140ºF) für etwa dreißig Minuten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein konzentrierter Abwasserschlamm dann ausreichend behandelt, wenn er weder eine signifikante Empfindlichkeit gegenüber dem Altern noch signifikanter Scherung zeigt. Zum Zweck dieser Erfindung wird die verbesserte Entwässerbarkeit eines solchen behandelten konzentrierten Abwasserschlamms als irreversibel bezeichnet.
Die Filtrationszeit und die zu erhaltenden Kuchenfeststoffe können zweckmäßigerweise durch die Verwendung eines vertieften Kammermembrandruckfilters bewertet werden. Bei der in dieser Anmeldung berichteten Arbeit wurde die Filtration bei einem Filtrationsdruck von 689,5 kPa (100 psig) und einem Membranzusammenpreßdruck von 1 206,6 kPa (175 psig) (außer anders angegeben) durchgeführt. Der konzentrierte Abwasserschlamm wurde bei einer Temperatur von 60ºC (140ºF) gefiltert. Das Filtertuch war ein 43 x 80 9 oz/yd² (1oz/yd²= 34.10&supmin;³ kg.m&supmin;²) großes Polypropylen-Monofilament-Satingewebetuch mit kalandrierter Ausführung, einer Luftdurchlässigkeit zwischen etwa 60 und 100 cfm und einer Fadendichte von 75 x 32. Die genaue Beschaffenheit des Filtertuchs wurde jedoch nicht als kritisch betrachtet, solange es nicht verstopfte. Man nahm an, daß die Filtration im wesentlichen im Zuge des Aufbaus des Kuchens auf dem Tuch durchgeführt wurde. Die tatsächlich verwendete Vorrichtung war die Hälfte einer Filtereinrichtung, die als Bombenfilter bekannt ist und gewöhnlich zur Bewertung im Labor verwendet wird.
Das vertiefte Kammermembrandruckfilter ist den Fachleuten des Standes der Technik gut bekannt. Ein eingehender Überblick über seine Verwendung zur Entwässerung ist in dem Papier "Membrane Press Sludge Dewatering" enthalten, das von Dr. Ernest Mayer beim zweiten Jahrestreffen der American Filtration Society in Pittsburgh, PA, im März 1989 präsentiert wurde. Seine ursprüngliche Entwicklung zum Entwässern von gewaschenem Pigmentkuchen ist im U.S. Patent Nr. 3 289 845, durch diesen Verweis hier aufgenommen, berichtet. Filter dieser Art sind von einer Anzahl von Lieferanten erhältlich, einschließlich Klinkau GmbH aus Marktoberdorf-Leuterschach, Westdeutschland, und Lenser America aus Lakewood, New Jersey. Diese Art von Filter ist im wesentlichen ein vertieftes Kammerplattenfilter, welches eine aufblasbare Membran zum Zusammendrücken des Filterkuchens, nachdem die Anfangsdruckfiltration im wesentlichen abgeschlossen ist, enthält.
Obwohl die Entwässerbarkeit des behandelten Schlamms an einem vertieften Kammerdruckmembranfilter ausgewertet wurde, kann er praktisch an einer Vielzahl von mechanischen Entwässerungsvorrichtungen, einschließlich Zentrifugen und Drehvakuumfiltern, entwässert werden. Natürlich werden die erhaltenen Ergebnisse in gewissem Maß von der Beschaffenheit der Entwässerungsvorrichtung abhängen. Gegenwärtig sind die vertieften Kammerdruckmembranfilter die am meisten bevorzugten Vorrichtungen.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen spezifische Ausführungsformen der Erfindung in eingehenderer Weise.

BEISPIEL 1

Verbesserung der Entwässerbarkeit von konzentriertem Primär- und Sekundärkommunalabwasserschlamm durch Wärmebehandlung

Ein konzentrierter Abwasserschlamm, der durch Filtration einer Mischung des primären und sekundären Schlamms mit einem vertieften Kammerplattenfilter erhalten wurde, der in einer kommunalen Abfallbehandlungsanlage anfiel, welche aeroben Abbau verwendet, wurde mehrere Male wärmebehandelt, um seine Entwässerbarkeit zu verbessern. Das Konzentrat wurde erhalten, indem dem Schlamm zwischen 4,5 - 6,7 kg pro 1 000 kg (10 und 15 Pfund pro Trockentonne) Feststoffe eines auf Polyacrylamid basierenden polyelektrolytischen Flockungsmittels zugesetzt wurde und er dann bis zu einem Feststoffgehalt von etwa 29 Gew.-% gefiltert wurde. Dieser konzentrierte Abwasserschlamm hatte einen pH von etwa 5,2 und einen Aschengehalt von etwa 22,7 Gew.-%.
Vierhundert-Gramm-Proben dieses konzentrierten Abwasserschlamms wurden in einem Autoklav bei einem Druck von 689,5 kPa (100 psig) unter Verwendung von Dampf unter 689,5 kPa (100 psig) für verschieden lange Zeiträume wärmebehandelt. Der Dampf wurde für zwischen etwa vier und sechs Minuten direkt in den Schlammkörper injiziert und danach dem Luftraum um die Probe zugeführt. Temperaturprofile hatten ergeben, daß diese direkte Injektion ausreichte, um die Probe zu erhitzen, um eine Temperatur von etwa 160ºC (320ºF) zu erhalten. Die Behandlungszeit wurde vom Abschluß dieser direkten Injektion bis zur Beendingung des Dampfes gemessen. Es dauerte einen Teil dieser Behandlung, der von Durchgang zu Durchgang unterschiedlich war, bis sich die Temperatur des Schlammes bei der Temperatur von 170ºC (338ºF) des Dampfs unter 689,5 kPa (100 psig) einpendelte. Die Wärmebehandlung wurde abgebrochen, indem der Druck allmählich gesenkt wurde, und diese Abkühlzeit wurde nicht in die Behandlungszeit einbezogen.
Die Entwässerbarkeit wurde getestet, indem eine Funfzig-Gramm-Probe mit 50 Milliliter Wasser gemischt wurde und diese Mischung einem Testfiltrationsapparat, der als ein Bombenfilter bekannt ist, zugeführt wurde, welches aus einer Hälfte einer vertieften Kammermembrandruckfiltereinrichtung bestand und ein Fassungsvermögen von etwa 250 Milliliter aufwies. Ein Filtrationsdruck von 689,5 kPa (100 psig) wurde verwendet, gefolgt von einem Zusammenpreßdruck, der allmählich auf 1 206,6 kPa (175 psig) gesteigert wurde. Während der Filtration lag der Schlamm bei einer Temperatur von etwa 60ºC (140ºF).
Die Bewertungskriterien waren die Filtrationszeit, bis Gas beobachtet werden konnte, das durch den Filter strömte (die Filtration wurde mit Stickstoff unter Druck angetrieben), der Prozentsatz an Feststoffen, der nach dem Zusammenpressen erreicht wurde, die Wirkung von Altern über Nacht und die Wirkung von Scherung (angewendet durch dreißig Minuten Mixen mit einem Haushalts-Handmixer für Kuchen). Die Dicke des Filterkuchens nach dem Zusammendrücken wurde ebenfalls beobachtet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 ausgeführt.
Die erhaltenen Kuchen zeigten oder entwickelten anfänglich keine unangenehmen Gerüche, sogar nach längeren Lagerungszeiten. Dies wurde als Hinweis darauf genommen, daß die Wärmebehandlung jegliche im konzentrierten Abwasserschlamm anwesenden Mikroorganismen inaktiviert oder abgetötet hatte. TABELLE 1 Direkte Wärmebehandlung von aus aerobem Abbau von Kommunalmüll stammenden konzentriertem Abwasserschlamm Filtration wie behandelt Gescherte Filtration Gealterte Filtration Behandlungszeit (in Stunden) Filtrationszeit (in Minuten) Kuchenfeststoffe (in %) Kuchendicke (in mm) nicht filterbar

Beispiel 2

Säurebeschleunigung der Wärmebehandlung von primärem und sekundärem Kommunalabwasserschlamm

Vierhundert-Gramm-Proben des in Beispiel 1 beschriebenen konzentrierten Abwasserschlamms wurden auf einen pH-Wert von etwa 2 durch Rühren desselben in einer geeigneten Mengen konzentrierter Schwefelsäure angesäuert, für unterschiedliche Zeitspannen unter Verwendung von Dampf unter 689,5 kPa (100 psig) in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise wärmebehandelt und dann wie in Beispiel 1 beschrieben bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle II beschrieben. TABELLE 2 Entwässerbarkeit von aus aerobem Abbau von Kommunalschlamm stammendem angesäuertem und wärmebehandeltem konzentrierten Abwasserschlamm Filtration wie behandelt Gescherte Filtration Behandlungszeit (in Minuten) Filtrationszeit (in Minuten) Kuchenfeststoffe (in %) Kuchendicke (in mm) nicht filterbar
Wie in Beispiel 1 waren die erhaltenen Kuchen frei von unangenehmen Gerüchen und entwickelten keine solchen Gerüche, was die Beendigung der biologischen Aktivität anzeigt.

Beispiel 3

Entwässerbarkeit von aus anaerobem Abbau stämmendem wärmebehandeltem angesäuertem und neutralisiertem konzentriertem Kommunalabwasserschlamm

Ein Konzentrationsabwasserschlamm, der durch Zentrifugieren eines aus anaerobem Abbau stammenden Kommunalabwasserschlamms erhalten wurde, wurde angesäuert, für etwa eine Stunde wärmebehandelt, neutralisiert, für etwa fünfzehn Minuten weiter wärmebehandelt, und dann wurde seine Entwässerbarkeit in einer der in Beispiel 1 beschriebenen ähnlichen Weise bewertet. Der anfängliche Schlamm wurde durch die Zugabe von zwischen 4,5 - 6,7 kg pro 1 000 kg (10 und 15 Pfund pro Trockentonne) Schlammfeststoffen eines Polymer-Flockungsmittels der in Beispiel 1 beschriebenen Art modifiziert, und dann wurde er bis zu einem Feststoffgehalt von etwa 20,7 Gew.-%, der einen Aschengehalt von 42,3 Gew.-% aufwies, zentrifugiert. Dieser Schlamm hatte einen pH-Wert von etwa 8,45.
Sechshundert-Gramm-Proben wurden auf einen pH-Wert von etwa 2 durch Rühren in einer geeigneten Menge konzentrierter Schwefelsäure angesäuert. Darauf wurden sie in einem bei 689,5 kPa (100 psig) gehaltenen Autoklav durch die Injektion von Dampf unter 689,5 kPa (100 psig) in den Luftraum um die Probe für etwa eine Stunde wärmebehandelt. Temperaturprofile zeigten an, daß es für jede Probe annähernd vierzig Minuten dauerte, eine Temperatur von über etwa 154ºC (310ºF) zu erreichen und daß die Probe nicht ganz die Temperatur des Dampfes unter 689,5 kPa (100 psig) von 170ºC (338ºF) erreichte.
Dann wurde jede Probe durch Rühren in der geeigneten Kalkmenge neutralisiert. In einem Fall wurde der pH auf einen Wert von 6,7 gebracht und im anderen Fall auf einen Wert von 9,0.
Darauf wurden die neutralisierten Proben für etwa fünfzehn Minuten durch das Injizieren von Dampf unter 689,5 kPa (100 psig) in den freien Luftraum eines Autoklavs mit dem bei 689,5 kPa (100 psig) angesetzten Wert einer hängenden Rührmaschine wärmebehandelt. Temperaturprofile zeigten an, daß die Proben bei Beendigung der Fünfzehn-Minuten-Behandlung eine Temperatur zwischen 118ºC und 132ºC (245ºF und 270ºF) erreichten.
Die Entwässerbarkeit der konzentrierten Abwasserschlamm-Proben wurde nach der Behandlung bewertet, nachdem sie für dreißig Minuten mit einer hängenden Rührmaschine gerührt wurden und nachdem sie über Nacht gealtert waren. In jedem Fall wurde eine Fünfundsiebzig-Gramm-Probe dem in Beispiel 1 beschriebenen Apparat (60ºC=140ºF Filtrationstemperatur, 689,5 kPa = 100 psig Filtrationsdruck und 1 206,6 kPa = 175 psig Zusammenpreßdruck) zugeführt. Alle sechs Durchgänge (zwei Neutralisierungs-pH-Werte, von denen jeder drei Nachbehandlungs-Bedingungen unterworfen wurde) ergaben annähernd die gleiche Filtrationszeit von zwischen 2 und 3 Minuten und Kuchenfeststoffe von etwa 64 Prozent. Der Aschengehalt der Feststoffe lag zwischen 55 und 65 Gew.-%.
Wie in den Beispielen 1 und 2 zeigten die erhaltenen Kuchen keinerlei unangenehme Gerüche und entwickelten diese auch später nicht, wodurch sie die Abwesenheit biologischer Aktivität bewiesen.

Beispiel 4

Verbesserung der Entwässerbarkeit von aus anaerobem Abbau stammendem konzentriertem Kommunalabwasserschlamm durch Ansäuerung und Wärmebehandlung

Ein konzentrierter Abwasserschlamm, der auf die wie in Beispiel 3 beschriebene Art erhalten wurde und der einen Feststoffgehalt von 20,7 Gew.-% mit einem Aschengehalt von 38,3 Gew.-% aufwies, wurde angesäuert, für eine Stunde wärmebehandelt, neutralisiert, für 15 Minuten wärmebehandelt und auf die in Beispiel 3 beschriebene Art bewertet. Die Ansäuerung wurde durch Rühren in einer Menge konzentrierter Schwefelsäuere ausgeführt, die geeignet war, einen pH-Wert von etwa 2 zu ergeben. Die Wärmebehandlung wurde durch Injizieren von Dampf unter 689,5 kPa (100 psig) in den Luftraum eines Autoklaven mit einer Dampfauffangventileinrichtung unter 689,5 kPa (100 psig) durchgeführt. Die Neutralisierung wurde durch Rühren in einer Menge Kalk mit einem Haushalts-Handmixer für Kuchen durchgeführt, die geeignet war, einen pH-Wert von etwa 7,7 zu ergeben (der Kuchenmixer wurde verwendet, um die Scherempfindlichkeit des behandelten Stoffes zu testen).
Der behandelte Stoff filterte in etwa zwei Minuten und ergab einen zusammengedrückten End-Kuchen von 10,5 mm Dicke mit einem Feststoffgehalt von etwa 66 Gew.-%, der einen Aschengehalt von etwa 54 Gew.- % aufwies. Die Filterzufuhr wies einen Gehalt an schwebenden Feststoffen von etwa 11 Gew.-% auf. Im wesentlichen wurden die gleichen Ergebnisse mit einem Stoff erhalten, der über Nacht alterte.
Wie in Beispiel 1, 2 und 3 zeigten die erhaltenen Kuchen keinerlei unangenehme Gerüche und entwikkelten diese auch später nicht, wodurch sie eine Abwesenheit biologischer Aktivität bewiesen.
Wenn derselbe Stoff jedoch für annähernd 30 Minuten nur wärmebehandelt wurde, konnte der angesäuerte Stoff nicht bei einem Filtrationsdruck von 689,5 kPa (100 psig) gefiltert werden. Ein Temperaturprofil zeigte an, daß am Ende dieser Behandlung von dreißig Minuten eine Maximaltemperatur von 142ºC (288ºF) erreicht wurde. Nur etwa 20 ml Abfluß wurden nach sieben Minuten Filtration erhalten, und der Durchgang wurde beendet.

Beispiel 5

Verbessern der Entwässerbarkeit von aus aerobem Abbau stammendem konzentriertem primären und sekundären Kommunalabwasserschlamm durch Ansäuerung und Wärmebehandlung und Feststellen des Ergebnisses restlicher chemischer Verteilung

Ein konzentrierter Abwasserschlamm, der auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 gewonnen wurde und einen Feststoffgehalt von etwa 20,9 Gew.-% aufwies, der einen Aschengehalt von 18,5 Gew.-% hatte, wurde angesäuert, für entweder eine 3/4 Stunde oder eine Stunde wärmebehandelt, neutralisiert, für 15 Minuten wärmebehandelt und auf die in Beispiel 1 beschriebene Art bewertet. Die Ansäuerung wurde durch Rühren in einer Menge konzentrierter Schwefelsäure durchgeführt, die geeignet war, einen pH-Wert von etwa 2 zu ergeben. Die Wärmebehandlung wurde durch Injizieren von Dampf unter 620,5 kPa (90 psig) (etwa 331ºF oder 166ºC) in den Luftraum eines Autoklaven mit einer Dampfauffangventileinrichtung unter 620,5 kPa (90 psig) durchgeführt. Die Neutralisierung wurde durch Rühren in einer Kalkmenge durchgeführt, die geeignet war, einen pH- Wert von etwa 5,5 zu ergeben. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angeführt. TABELLE 3 Entwässerbarkeit von aus aerobem Abbau von Kommunalabwasser stammendem angesäuertem konzentrierten Abwasserschlamm Probe wie behandelt Über Nacht gealterte Probe Behandlungszeit (in Minuten) Filtrationszeit (in Minuten) Kuchenfeststoffe (in %) Kuchendicke (in mm) ¹ Die Werte in Klammer stehen für die Filtration bei 74ºC = 165ºF und einem Zusammenpreßdruck von 1 551,5 kPa = 225 psig im Gegensatz zur Filtrationstemperatur von 60ºC = 140ºF und dem Zusammenpreßdruck von 1 206,6 kPa = 175 psig der vorstehenden Ansprüche.
Tabelle 3 veranschaulicht die Entwicklung optimaler Eigenschaften im Zuge der Ausdehnung der Zeit bei einer Temperatur. Eine wesentliche Verbesserung der Entwässerbarkeit wird bereits nach der kürzeren Behandlungszeit beobachtet, aber eine weitere Verbesserung kann klar sowohl im Hinblick auf den Prozentsatz an Feststoffen als auch im Hinblick auf die Beständigkeit gegenüber dem Altern erhalten werden. Letzteres ist eindeutig wichtig für den Fall, daß es nicht möglich ist, den behandelten Stoff sofort zu entwässern.
Die erhaltenen Filterkuchen wiesen Aschengehalte, bezogen auf Trockenfeststoffe, von etwa 33 Gew.- % auf, und der Filterzufluß wies einen Gehalt an schwebenden Feststoffen zwischen etwa 8 und 9 Gew.-% auf.
Eine eingehende chemische Analyse des anfänglichen konzentrierten Abwasserschlamms und des Filterkuchens und des Filtrats der Behandlung von fünfundvierzig Minuten, gefolgt von der Filtration bei 60ºC (140ºF) mit dem Pressen unter 1 206,6 kPa (175 psig), wurde in Tabelle 4 festgehalten. TABELLE 4 Eine chemische Analyse eines konzentrierten Abwasserschlamms und der durch Filtration bei 60ºC (140ºF) erhaltenen Entwässerungsprodukte nach Wärmebehandlung mit Ansäuerung und Neutralisierung. Stoffmenge im konzentrierten Abwasser Gesamt-% an Stoff % an Stoff im Kuchen % an Stoff im Filtrat² NH&sub3; als N Gesamt-Kjeldahl-N als N Phosphat gesamt als P Gesamtaluminium Gesamtcadmium Gesamtchrom Gesamtkupfer Gesamteisen Gesamtblei Gesamtnickel Gesamtzink ² Das Filtrat hat auch einen COD von 28 000 mg/l

Beispiel 6

Entwässerbarkeit von angesäuertem und neutralisiertem wärmebehandeltem konzentriertem Primär- und Sekundärkommunalabwasserschlamm

Ein konzentrierter Abwasserschlamm, der durch Filtration an einem Bandfilter aus einer Mischung aus dem primären und sekundären Schlamm erhalten wurde, der in einer Anlage zur Behandlung von Kommunalabwasser anfiel, die aeroben Abbau verwendet, wurde angesäuert, wärmebehandelt, neutralisiert und weiter wärmebehandelt, um seine Entwässerbarkeit zu verbessern. Das Konzentrat wurde erhalten, indem dem Schlamm zwischen 4,5 - 6,7 kg pro 1 000 kg (10 und 15 Pfund pro Trockentonne) Feststoffe eines auf Polyacrylamid basierenden polyelektrolytischen Flockungsmittels zugesetzt wurden und er dann auf einen Feststoffgehalt von etwa 24,5 Gew.-% gefiltert wurde. Dieser konzentrierte Abwasserschlamm wies einen Aschengehalt von etwa 27,4 Gew.-% auf.
Eine Sechshundert-Gramm-Probe dieses konzentrierten Abwasserschlamms wurde auf einen pH-Wert von etwa 2 angesäuert, indem er in einer geeigneten Menge konzentrierter Schwefelsäure gerührt wurde.
Dann wurde sie in einem Autoklav bei einem Druck von 689,5 kPa (100 psig) unter Verwendung von überhitztem Dampf für eine Stunde wärmebehandelt. Der Dampf wurde in den Luftraum um die Probe injiziert. Ein Temperaturprofil zeigte an, daß eine Temperatur von 166ºC (330ºF) nach etwa vierzig Minuten erreicht wurde.
Die Probe wurde dann auf einen pH-Wert von etwa 5,9 neutralisiert, indem sie mit einer in Wasser aufgeschlämmten geeigneten Menge Kalk gerührt wurde.
Die neutralisierte Probe wurde für fünfzehn Minuten mit Dampf unter 689,5 kPa (100 psig) in einem Autoklav mit einer Dampffangventileinrichtung unter 689,5 kPa (100 psig) wärmebehandelt. Ein Temperaturprofil zeigte, daß die Probe am Ende der Behandlungszeit eine Temperatur von etwa 127ºC (260ºF) erreichte.
Die Entwässerbarkeit wurde getestet, indem eine Fünfzig-Gramm-Probe mit 50 Milliliter Wasser gemischt wurde und diese Mischung einem Testfiltrationsapparat zugeführt wurde, der als Bombenfilter bekannt ist, welcher aus einer Hälfte einer vertieften Kammermembrandruckfiltereinrichtung bestand und ein Fassungsvermögen von annähernd 250 Milliliter aufwies. Ein Filtrationsdruck von 689,5 kPa (100 psig) wurde verwendet, gefolgt von einem Zusammenpreßdruck, welcher allmählich auf 1 206,6 kPa (175 psig) gesteigert wurde. Der Schlamm lag während der Filtration bei einer Temperatur von etwa 60ºC (140ºF).
Die Filtration wurde in etwa 2 Minuten beendet, und nach dem Zusammenpressen wurde ein Feststoffgehalt von etwa 64,6 Gew.-% erhalten. Der Filterkuchen hatte die Dicke einer halben Kammer (wie in Beispiel 1 beschrieben, war der Testapparat eine Hälfte einer Filtereinrichtung) von 11 mm und einen Aschengehalt von etwa 36,7 Gew.-%.
Dieser Filterkuchen wies weder während der Filtration noch nach dem Altern bei Raumtemperatur für einen ausgedehnten Zeitraum einen unangenehmen Geruch auf. Dies zeigte an, daß die gesamte biologische Aktivität durch die Wärmebehandlung beendet worden war.

Beispiel 7

Eine Studie wurde durchgeführt, um den pH des konzentrierten Abwasserschlamms zu der Temperatur in Beziehung zu setzen, die benötigt wird, um Irreversibilität zu erzielen, gemessen an der Unempfindlichkeit gegenüber der Alterung über Nacht und der Scherung. Der in Beispiel 1 beschriebene Stoff wurde wie in Beispiel 1 wärmebehandelt, außer daß in den meisten Fällen vor der Wärmebehandlung eine Ansäuerung durch Rühren in einer geeigneten Menge konzentrierter Schwefelsäure lag, und danach eine Neutralisierung auf einen pH-Wert von etwa 5,5 durch Rühren in einer geeigneten Menge an Kalkaufschlämmung. Der neutralisierte Stoff wurde dann für etwa fünfzehn Minuten mit Dampf unter 689,5 kPa (100 psig) in einem Autoklaven mit einer Dampffangventileinrichtung unter 689,5 kPa (100 psig) wärmebehandelt. Der neutralisierte Stoff erreichte in diesem Zeitraum von fünfzehn Minuten eine Temperatur von zwischen 127ºC=260ºF und 149ºC=300ºF. Die Entwässerbarkeit wurde durch Filtration gemäß der in Beispiel 1 beschriebenen Technik ausgewertet. Die Ergebnisse wurden in Tabelle 4 festgehalten. TABELLE 5 Korrelation von Behandlungzeit zum Behandlungs-pH, um Irreversibilität zu erreichen Behandlungs-pH Behandlungszeit (in Minuten) ³ Geschätzter Wert

Claims

1. Verfahren zum Verbessern der Entwässerbarkeit eines konzentrierten Abwasserschlamms, der einen wesentlichen Gehalt einer Wasser-zurückhaltenden zellulären Struktur aufweist, die durch mikrobiologische Wirkung entsteht, umfassend:

(1) Einstellen des pH des Schlamms auf einen Wert von 4 oder weniger,

(2) Wärmebehandeln des Schlamms ohne Zugabe eines Sauerstoff-enthaltenden Gases oder Oxidationsmittels bei einer Temperatur zwischen 127 - 199ºC (260 - 390ºF), wodurch seine Filtrierbarkeit merklich verbessert wird

und

(3) Wiedereinstellen des pH des Produkts von Schritt (2) auf innerhalb 2 Punkte des Neutralwerts und Wärmebehandeln des neutralisierten oder teilweise neutralisierten Schlamms bei einer Temperatur zwischen 127 - 199ºC (260 - 390ºF), wodurch seine verbesserte Filtrierbarkeit aufrechterhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, in dem der Abwasserschlamm einen Feststoffgehalt von 15 % oder mehr aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, in dem der Abwasserschlamm einen Feststoffgehalt von zwischen 20 und 30 Gew.-% aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, in dem die Zeit bei der Temperatur ausreichend ist, daß eine 50 g Probe des konzentrierten Abwasserschlamms, wenn er mit einem gleichen Gewicht Wasser gemischt wird, bei 60ºC (140ºF)

(a) auf einen Feststoffgehalt über 55 Gew.-%,

(b) in weniger als 30 min unter Verwendung eines vertieften Kammermembrandruckfilters mit einem Filtrationsdruck von 689,5 kPa (100 psi) und einem Zusammenpressdruck von 1206,6 kPa (175 psi) filtriert werden kann.

5. Verfahren nach Anspruch 2, in dem der konzentrierte Abwasserschlamm einer Temperatur zwischen 132 - 199ºC (270 und 390ºF) durch direkten Kontakt mit Dampf unter Druck unterworfen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, in dem der Dampf in den Körper des konzentrierten Abwasserschlamms injiziert wird, wodurch er auf die Behandlungstemperatur gebracht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, in dem die Zeit bei der Temperatur ausreichend ist, daß die Entwässerbarkeit des konzentrierten Abwasserschlamms nicht dadurch, daß man das wärmebehandelte Material einer wesentlichen Scherung unterwirft, merklich bewirkt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 2, in dem der Schlamm als einheitliche Masse wärmebehandelt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, in dem der pH der Wiedereinstellung durch eine ionische Calciumverbindung bewirkt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, in dem der pH der Wiedereinstellung mit Calciumhydroxid bewirkt wird.

11. Verfahren zum Entwässern von Abwasserschlämmen mit relativ hohem Feststoffgehalt, während die COD und BOD-Ladung des resultierenden Abflusses minimiert wird, wobei die Schlämme einen Feststoffgehalt größer als 15 Gew.-% und einen wesentlichen Gehalt einer Wasser-zurückhaltenden zellulären Struktur aufweisen, die von einer mikrobiologischen Wirkung entsteht, die keine signifikante weitere Entwässerung durch einfache Filtration bei Raumtemperatur an einem vertieften Kammerfilter bei einem Filtrationsdruck von 689,5 kPa (100 psi) erlaubt, umfassend die Schritte:

(1) Einstellen des pHs des Schlamms auf einen Wert von 4 oder weniger,

(2) Wärmebehandeln des angesäuerten Schlamms bei einer Temperatur zwischen 143 - 188ºC (290 - 370ºF) durch direkten Kontakt mit Dampf unter Druck über eine Zeitspanne zwischen 15 min und 3 h, die ausreichend ist, daß die endgültige Entwässerbarkeit des konzentrierten Abwasserschlamms nicht merklich dadurch bewirkt wird, daß man das wärmebehandelte neutralisierte Material wesentlicher Scherung unterwirft,

(3) Neutralisieren des wärmebehandelten Schlamms auf einen pH größer als 5 mit einer basischen Calciumverbindung,

(4) Wärmebehandeln des neutralisierten Schlamms bei einer Temperatur von mindestens 127ºC (260ºF) für mehr als 5 min und

(5) Filtern des wärmebehandelten neutralisierten Schlamms auf einen Wassergehalt von weniger als 55 Gew.-% in weniger als 2 h.

12. Verfahren nach Anspruch 11, in dem die minimale Wärmebehandlungszeit und das pH des konzentrierten Abwasserschlamms gemäß der Formel y = bmx korreliert werden, worin y die Behandlungszeit in min, x der pH des Schlamms während der Wärmebehandlung, b 9,986 und m 1,894 ist.