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Verfahren zur Entwässerung von Schlämmen Die Entwässerung von Industrieschlämmen auf mechanischem Wege mittels Filterpressen, Saugzellen- filter, Zentrifugen u. dgl. ist bekannt und im wesentlichen, je nach der angewendeten Methode und den angewendeten Mitteln, ohne erhebliche Schwierigkeiten mit beachtlichem Erfolg durchführbar.
Die Anwendung dieser bekannten Methoden und Mittel für die Entwässerung von Klärschlämmen aus häus- lich-städtischen Abwässern oder Gemischen von häuslich-städtischen Abwässern mitIndustrieabwässern war in der Praxis bisher regelmässig ein Misserfolg, so sehr man sich auch bemuhte, dasdringende Problem der Beseitigung des inKlärbecken, oder allgemein gesprochen, in mechanischer oder chemisch-mechanischen Kläranlagen anfallenden Schlammes zu lösen.
Frischschlamm aus häuslich-städtischen Abwässern ist ekelerregend in seinem ganzen Aussehen, riecht sllsslich fäkalisch, ist von schleimiger Konsistenz, enthält infolge des Gehaltes an Kolloiden 95% und mehr
Wasser und geht bei längerem Stehenlassen infolge bakteriellen Abbaues der Kohlenhydrate und Eiweissstoffe in Fäulnis über. Durchschnittlich fallen pro Kopf und Tag rund 1 Liter Frischschlamm an, so dass man schon bei einer Stadt von 50000 Einwohnern mit rund 50 mu pro Tag bzw. 18250 mS im Jahr an Frischschlamm zu rechnen hat, der beseitigt werden muss, wenn er nicht eine ständige Belästigung der Anwohner darstellen soll.
Die volle Entwässerung des Klärschlammes würde bei seinem erheblichen Wassergehalt zu einer geringen Feststoffmenge führen, die relativ leicht zu handhaben wäre. Die Bemühungen um die Entwässerung sind daher verständlich, jedoch ist z. B. bei üblichen Filterpressen, die mit 6 - 8 atü arbeiten, der Wassergehalt von Frischschlamm höchstens von 95 % auf 85 % zu reduzieren, mit üblichen Zentrifugen auf 70-75 %. Dabei kommt man aber mit diesen Maschinen auf keine befriedigende Leistung, denn die Filtertücher von Filterpressen, die Öffnungen von Schleudern usw. verschleimen und verstopfen sich. Zu ihrer Reinigung bedarf es aber erheblicher Arbeit und Geldaufwendungen. Das aus den bekannten mechanischen Einrichtungen ausfliefende Wasser ist ausserdem noch stark verschmutzt.
Seine Sauerstoffzehrung und die organische Belastung sind so hoch, dass man es in diesem Zustand dem Vorfluter nicht ohne weiteres übergeben kann. Reinigungsversuche führten zu keinem Erfolg, so dass letztlich alle obengenannten Verfahren an dieser Qualität des Ablaufes scheiterten. Soweit man nicht die Möglichkeit der Verschiffung und Entladung ins Meer, des Verbrennens, der Unterbringung in Schlammteichen, der Kompostierung u. dgl. hat, wählt man dieEntwässerung desFrischschlammes auf Schlammboden und das Schlammfaulverfahren, insbesondere mit der Gewinnung von Gas und Dünger in Faulräumen. Die Wahl der letzteren Verfahren ist eine Frage des zur Verfügung stehenden Raumes und der von einer Stadt zu tragenden Kosten.
Die Ausfaulung führt für einen Teil der ursprünglichen organischen Substanz zur Mineralisierung. Diese Reaktion kann jedoch in den Faultürmen nicht bis zu Ende geführt werden, weil die Fauldauer und damit der zu bauende Faulraum aus wirtschaftlichen Gründen begrenzt ist. Daher enthält der Faulschlamm immer noch beachtliche Mengen organischer Substanzen und zeigt eine hohe Sauerstoffzehrung. Dies gilt sowohl für seinen festen Anteil als auch die flüssige Phase, die mit etwa 88% zu veranschlagen ist. Seine Aufbereitung bietet deshalb die gleichen Schwierigkeiten wie diejenige des oben erwähnten Frischschlammes.
Auch hier ist man in der Praxis mit der Anwendung der bekannten Mittel zu einer technisch befriedigenden Entwässerung nicht gekommen. Es liegt die Schwierigkeit wieder in der sehr schlechten Qualität des flüssigen Ablaufes.
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Vor einigen Jahren glaubte man, durch die Anwendung der Schwingungsprizipien in der Klärtechnik dasProblem der Schlammentwässerung lösen zu können und erhebliche technische und wirtschaftliche Vor-
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be einzudicken und im Anschluss hieran die Entwässerung mittels einer aus rotierenden Walzen bestehenden Quetsche fortzusetzen. Man war der Meinung, dass die kolloidalen Verbindungen im Wasser sich mit Hilfe von Schwingungen soweit zerstören liessen, dass der Schlamm beim Pressen das Restwasser nach Belieben abgibt, wonach die Weiterverarbeitung durch Brikettierung, Heissvergären zur Humusbereitung oder durch andere Verfahren leicht möglich ist. Es sei dahingestellt, ob und inwieweit man den Schlamm durch die Einwirkung von Schwingungen und die anschliessende Verpressung entwässern kann.
Sicher ist, dass das
Zell- und Kapillarwasser mit seinen gelösten Inhaltstoffen und seiner hohen Sauerstoffzehrung in den Ablauf hineingebracht wird und dieser Ablauf von extrem schlechter Qualität zur Zeit nicht aufbereitet werden kann. Sein Ablassen in Reinigungsanlagen bzw. in den Vorfluter belastet diese so erheblich, dass auch dieser neue Versuch wie alle bisherigen Verfahren am Ablauf bzw. Filtrat, wie man ihn zu bezeichnen pflegt, scheitert.
Das seit Jahrzehnten anstehendeproblem wird nach der'vorliegenden Erfindung dadurch gelöst und die Nachteile der bekannten Entwässeruqgsverfahren dadurch vermieden, dass die Aufbereitung des Schlammes dreistufig durchgeführt wird ; in der ersten Stufe wird der Schlamm mittels mechanischer Trennvorrichtungen, wieFiltern, SieDen, Schleudernu.dgl., auf mechanischem Wege in einen feuchten Feststoffanteil und einenFlUssigkeitsanteil Ablauf), der von dem grössten Teil seines mechanisch abscheidbaren Feststoffes befreit ist, aufgeteilt, der Ablauf in einer zweiten Stufe einer chemischen Behandlung mit Komplexsalzen, welche freie Restvalenzen aufweisen, oder mit heteropolaren Kolloiden unterworfen und schliesslich der derart chemisch vorbehandelte Ablauf in einer dritten Stufe, z.
B. mittels einer gleichartigen Behandlung wie der Ausgangsschlamm, mechanisch geklärt.
Anzustreben ist bei der mechanischen Trennung von fester Phase und flüssiger Phase des Schlammes trotz weitgehender Entwässerung des zu gewinnenden festen Anteiles der Einsatz solcher mechanischer Trennmethoden, die gewährleisten, dass der Feststoffanteil im Ablauf möglichst gering ist, damit durch ihn nicht noch zusätzlich die vom Erfinder erkannte Kolloidreaktion in der nachfolgenden Behandlung erschwert und letzten Endes die Entwässerung von Klärschlamm überhaupt in Frage gestellt ist. Daher wird nach der Erfindung für diese erste Stufe bevorzugt eine Sedimentierschleuder eingesetzt, die etwa nur 10% desFeststoffanteilesdes aufzubereitenden Schlammes in den Ablauf treten lässt, während bei den sonst üblichen Verfahren und Einrichtungen 50% und mehr die Regel waren.
Als organische Komplexe für die chemische Behandlung benutzt man auch solche Verbindungen, die gleichzeitig die Fähigkeit zum Ionenaustausch besitzen :
Solche sind z. B. : a) Carboxy- oder Oxäthyl - Methylcellulosen, Celluloseglykolate als heteropolare Kolloide, b) Sulfosierte phenolische Körper vom Typ der synthetischen Grobstoffe, wie sie z. B. als Tanigane bekannt sind. c) Ionenaustauscher (z. B. Permutitbzw. höhere Silikate, Kunststoffe usw.).
Als anorganische Komplexsalze lassen sich solche Salze verwenden, die als Zentral-Atom ein dreiwertiges Schwermetall enthalten, z. B. anorganische Gerbmittel (Salze des 3-wertigen Chroms, des Aluminiums, des Eisens usw.). Namentlich genannt seien : Tetraquo-Hexaquoferrichlorid.
Schliesslich kann man noch Kombinationen bzw. Verbindungen anorganischer Komplexsalze mit organischen Gruppen einsetzen. Solche sind beispielsweise diejenigen, welche Zuckermoleküle Aminogruppen usw. im Chromkomplex enthalten.
Der Einsatz dieser Salze richtet sich vornehmlich nach dem Feststoffanteil im Ablauf und nach der Wirtschaftlichkeit. Man wird danach trachten, jeweils die Komplexsalze einzusetzen, die auf billigstem Wege den Feststoffgehalt im Ablauf sicher niederschlagen.
Der chemisch behandelte Ablauf ist sedimentierfähig-und kann jetzt in der angegebenen Weise mechanisch aufbereitet werden, wobei ein von Feststoffen völlig befreiter Ablauf entsteht, dessen Sauerstoffzehrung zu über 90 - 950/0 beseitigt ist. In diesem Zustand kann er dem Vorfluter übergeben werden.
Der in der beschriebenen Weise sedimentierfähig gemachte Ablauf kann auch in die Kläranlage zurückgeführt werden, wo ebenfalls in befriedigender Weise die Trennung der flüssigen von der festen Phase erfolgt, ohne dass die Kläranlage eine erhöhte Belastung erfährt.
Das Verfahren nach der Erfindung bietet eine zweifache Möglichkeit insofern, als die chemische und anschliessend mechanische Behandlung nicht nur auf einen bewusst gewonnenen Ablauf mit geringem Fest-
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stoffgehalt anwendbar ist, sondern auch auf einen Ablauf mit hohem Feststoffgehalt, wie er bei den bis- herigen Entwässerungsmethoden von Frisch-, insbesondere aber Faulschlamm anfiel. Freilich ist hier der
Aufwand ar Chemikalien bedeutend höher.
Der Erfolg des Verfahrens nach der Erfindung ist überraschend, denn es gelingt, mit einem Aufwand von Chemikalien, der in der Grössenordnung von 1 %0 des Ausgangsschlammes liegt, das anstehende Prob- lem der Beseitigung des lästigen Ablaufes bzw. Filtrats aus der Schlammentwässerung, genau genommen, überhaupt das seit Jahrzehnten offenstehende Problem der Schlammentwässerung zu lösen.
Würde man mit der gleichen Menge Chemikalien den Ausgangsschlamm behandeln, dann hätte man gar keinen Erfolg, bei einer Erhöhung des Chemikalienzusatzes scheitert wiederum die Lösung des Problems nicht nur an den hohen Kosten der Chemikalien, sondern auch an der durch den Chemikalienzusatz entstehenden teigi- gen Schlammasse, die gerade noch mit Filterpressen entwässert werden kann und wiederum hohe Kosten für die Reinigung der FilterpressenLeile. insbesonderederFiltertücher, erfordert. Zudem kann aber auch der Ablauf aus der Filterpresse und das Waschwasser, das man zur Reinigung verwendet hat, mit den In- haltstoffen ebenfalls lästig sein.
Die Erfindung sei an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zahlenangaben sind ab- gerund et.
Ausgegangen wird von einem ausgefaulten Schlamm, der folgende Teile enthält :
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<tb>
<tb> 84,0 <SEP> Teile <SEP> Wasser
<tb> 0, <SEP> 5. <SEP> gelöste <SEP> Substanzen
<tb> 13, <SEP> 5 <SEP> " <SEP> Feststoffe <SEP>
<tb> 2, <SEP> 0 <SEP> " <SEP> organische <SEP> Kolloide
<tb>
Der Schlamm wurde einer mechanischen Behandlung in einer Sedimentiertschleuder unterworfen.
Es fallen an : a) Ein Trockenschlamm mit 6 Teilen Wasser und 8 Teilen Feststoff. b) Ein schwarzer Ablauf mit : 96, 4 Teile Wasser
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<tb>
<tb> 0, <SEP> 6"gelöste <SEP> Substanzen
<tb> 1, <SEP> " <SEP> Feststoffe <SEP>
<tb> 1, <SEP> 9"organische <SEP> Kolloide. <SEP>
<tb>
Dieser Ablauf zeigt mit über 12000 mg/l KMnO.-Wert zwar gegenüber dem Ausgangsschlamm (mit 168000 mg/l KMnO-Wert) eine Reduzierung dieser Zahl um zirka 93%. Der Absolutwert bleibt jedoch immer noch in einer für den Vorfluter unzumutbaren Höhe.
Der Trockenschlamm kann nach der üblichen Behandlung als Düngemittel verwendet werden.
Dem schwarzen Ablauf werden nun die eingangs genannten chemischen Zusätze gemäss der von den Kolloiden benötigten Entladungsenergie oder/und entsprechend dem Ausfaulungsgrad des Schlammes beigegeben. Die Menge der Chemikalien liegt in der Grössenordnung 1 % o des Ausgangsschlammes. Es entsteht dabei ein zweiter Schlamm, der auf mechanischem Wege, z. B. mittels einer Sedimentierschleuder, abgetrennt wird, und ein klarer Ablauf. Dieser zweite Schlamm wird dem ersten Trockenschlamm beigegeben. Der zweite gewonnene Ablauf kann jetzt dem Vorfluter übergeben werden, weil er völlig klar ist und nur noch zirka 400 mg/l KMnO-Wert, d. h. : 0,24% des Ausgangsschlammes enthält.
InAbänderung des eben angegebenen Weges kann auch der erste chemische vorbehandelte Ablauf der Kläranlage zugeführt werden, in der die Trennung der flüssigen von der festen Phase erfolgt.
Geht man von dem gleichen Schlamm aus und belässt man im Ablauf 20% der Feststoffe, dann erhält man im Endergebnis ebenfalls einen farblosen klaren Ablauf, jedoch sind dann Mengen von Chemikalien notwendig, die in der Grössenordnung von 3 % o des Ausgangsschlammes liegen.
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