DE19754656C1 - Laboratory test press measures the efficacy of sludge dewatering agents - Google Patents
Laboratory test press measures the efficacy of sludge dewatering agentsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Optimierung von Druckfitrationsvorgängen bei der Schlammentwässerung unter Zugabe von Entwässerungshilfsmitteln.The invention relates to a method and an apparatus for Optimization of pressure filtration processes at Sludge dewatering with the addition of drainage aids.
Schlämme sind häufig Endprodukte in Trennprozessen. Ein wesentlicher Anfall von Schlämmen ergibt sich in der Reinigung kommunaler Abwässer. Klärschlämme aus kommunalen Kläranlagen fallen in sehr großen Mengen an. Ein Überschlag (ATV-Information "Landwirtschaftliche Klärschlammverwertung" Bonner Universitätsdruckerei, Bonn, 1996) zeigt, daß in der Bundesrepublik Deutschland in der Tendenz pro Einwohner ca. 1 m3 Klärschlamm pro Jahr zu entsorgen sind. Dieser Schlamm besitzt nach der Faulung einen Feststoffgehalt von ca. 3,5%. Für das Handling ist der Schlamm zu entwässern. Stichfeste Schlämme besitzen < 20% Trockensubstant (TS). Die Entwässerung erfolgt auf Pressen (Filterpressen, Siebbandpressen u. a.m.) oder Zentrifugen (Dekantern) unter Verwendung von Entwässerungshilfsmitteln. Für die Entwässerung auf Kammerfilterpressen werden bereits seit langem anorganische Entwässerungsmittel-Kombinationen, vor allem die Kalk/Eisen-Konditionierung verwendet. Nachteilig sind dabei Schlammvolumenvergrößerungen, Inkrustationen in Rohrleitungen der Entwässerungsaggregate und Probleme bei der thermischen Verwertung der Filterkuchen. Diese Nachteile werden in Kauf genommen in Anbetracht niedriger Preise für die Flockungsmittel und der Möglichkeit der Deponie dieser Klärschlämme. Die Preise für die Deponie der Schlämme lagen bisher relativ niedrig.Sludges are often end products in separation processes. A significant amount of sludge results from the treatment of municipal wastewater. Sewage sludge from municipal wastewater treatment plants is produced in very large quantities. A rollover (ATV information "Agricultural sewage sludge utilization" Bonn University Printing House, Bonn, 1996) shows that in the Federal Republic of Germany there is a tendency to dispose of approx. 1 m 3 sewage sludge per year per inhabitant. After sludge, this sludge has a solids content of approx. 3.5%. The sludge must be dewatered for handling. Impact-resistant sludges have <20% dry substance (TS). Dewatering takes place on presses (filter presses, belt presses etc.) or centrifuges (decanters) using dewatering aids. Inorganic dewatering combinations, especially lime / iron conditioning, have long been used for dewatering on chamber filter presses. Increases in sludge volume, incrustations in the pipes of the dewatering units and problems with the thermal utilization of the filter cake are disadvantageous. These disadvantages are accepted in view of the low prices for the flocculants and the possibility of landfilling these sewage sludges. The prices for the sludge landfill have so far been relatively low.
In Zukunft wird mit dem Inkrafttreten der TA Siedlungsabfall und der bis 2005 konzidierten Anpassung an diese Regelung die Deponie für Schlämme mit mehr als 5% organischer Fracht nicht mehr möglich sein.In future, the municipal waste and of the adaptation to this regulation, which was planned until 2005 Landfill for sludge with more than 5% organic freight is not be more possible.
In dem Maße wie die Deponiemöglichkeit abnimmt, wird die thermische Verwertung der Schlämme oder ihre landwirtschaftliche Verwertung zur Rekultivierung immer wichtiger. In beiden Fällen muß der Schlamm entwässert werden. Das geschieht mitunter durch Zusätze, die je nach Verwendungszweck des Schlammes gewählt werden. So kann z. B. bei beabsichtigter Verbrennung Kohle zugesetzt werden (Carbosed-Verfahren). Zur Schlammverfestigung und Erhöhung der Flügelscherfestigkeit werden Zusätze (Asche, Kohle, siehe z. B. DE 30 45 120 A1) für die Deponie verwendet. Für den landwirtschaftlichen Einsatz sind Kalkzudosierungen im Gebrauch. Gemeinsam ist diesen Verfahren die negativ zu bewertende Schlammvolumenvergrößerung.As the landfill opportunity decreases, the thermal recovery of the sludge or its agricultural Recycling for recultivation is becoming increasingly important. In both cases the sludge must be drained. That happens sometimes Additives chosen depending on the intended use of the sludge become. So z. B. with intended combustion coal can be added (carbosed process). For sludge consolidation and increasing the wing shear strength, additives (ash, Coal, see e.g. B. DE 30 45 120 A1) used for the landfill. For agricultural use are lime metering in Use. Common to these procedures is the negative too evaluating sludge volume increase.
Eine Alternative zu der Verwendung der anorganischen Entwässerungshilfsmittel ohne deren nachteilige Folgen (Schlamm- und Aschevolumen, Verkrustungen) ist der anteilige oder vollständige Einsatz organischer Polyelektrolyte für die Schlammverdichtung. Diese Polymere lassen sich hinsichtlich der Molmassen, der Ladungsdichte und der Struktur (Verzweigungsgrad der Polymermoleküle) sowie durch Kombinierbarkeit (Dual- und Mehrfachflockungen) sowie durch Polymerkomplexbildung, wie sie z. B. in der DE 33 13 162) beschrieben ist, dem jeweiligen Schlamm und der Entwässerungsaufgabe optimal anpassen.An alternative to using the inorganic Drainage aids without their adverse consequences (sludge and ash volume, incrustations) is the proportional or full use of organic polyelectrolytes for the Sludge compaction. These polymers can be in terms of Molar masses, the charge density and the structure (degree of branching of the polymer molecules) and by combinability (dual and Multiple flocculation) as well as by polymer complex formation as they e.g. B. in DE 33 13 162), the respective Optimally adapt sludge and the drainage task.
Da sowohl die Schlämme hinsichtlich des Ausfaulungsgrades, des Zusatzes von Rohschlamm und der jeweiligen Industrieschlammanteile komplexe Systeme darstellen und mit der erwähnten Vielfalt der Reaktionsmöglichkeiten bei der Entwässerung unter Verwendung organischer Polymere ebenfalls diffizile Bedingungen gegeben sind, lassen sich Entwässerungsergebnisse nicht vorher berechnen. Deshalb bleibt der kleintechnische Entwässerungsversuch mit den Polymeren häufig das Mittel der Wahl. Dabei kommt es darauf an, in der Versuchseinrichtung im analytischen Screening möglichst genau die Bedingungen der technischen Aggregate zu simulieren und die Schlammkonzentrationen, die Polymerdosierungen und den Druckaufbau während der Entwässerung in der Laborapparatur dem technischen Versuchsablauf entsprechend zu wählen.Since both the sludge in terms of degree of digestion, the Addition of raw sludge and the respective Industrial sludge components represent complex systems and with the mentioned variety of reaction options at the Drainage using organic polymers as well difficult conditions exist Do not calculate drainage results beforehand. Therefore remains the small-scale dewatering test with the polymers often the means of choice. It is important in the Test facility in analytical screening as accurate as possible to simulate the conditions of the technical aggregates and the Sludge concentrations, the polymer doses and the Pressure build-up during the drainage in the laboratory equipment technical test sequence to choose accordingly.
Im Stand der Technik ist bereits eine Reihe derartiger Testapparaturen beschrieben. A number of such are already in the prior art Test equipment described.
In der DE 33 46 834 wird vorgeschlagen, die Klärschlammdichte für die Steuerung der Schlammverdichtung heranzuziehen. Da Klärschlämme häufig inhomogen sind und ihre Dichte durchaus variieren kann, bringt eine auf die Dichte des Schlammes abgestellte Flockungshilfsmitteldosierung jedoch Unsicherheiten mit sich.DE 33 46 834 proposes the sewage sludge density to control sludge compaction. There Sewage sludges are often inhomogeneous and their density is quite can vary, brings on the density of the mud stopped flocculant dosage but uncertainties with yourself.
In der DE-OS 42 34 507 wird eine Schlammentwässerung auf Dekantern beschrieben. Die capillary suction time (CST-Wert) wird als Maß für die Schlammentwässerung gemessen, was Rückschlüsse auf die Flockungsmitteldosierung erlauben soll. Dabei wird eine Dekantatabtrennung mit hohem Feststoffanteil vorausgesetzt, bei der Schlammverdichtung im Dekanter also eine unvollständige Trennung von Schlamm und Wasser in Kauf genommen. Für den so erreichbaren Trennungsgrad stellt der CST-Wert ein Kriterium dar. Filtrate aus Kammerfilterpressen sollten so hohe Feststoffgehalte, wie sie zur CST-Wert Bestimmung erforderlich sind, jedoch nicht aufweisen.In DE-OS 42 34 507 a sludge dewatering is Described to decanters. The capillary suction time (CST value) is measured as a measure of sludge dewatering, what To allow conclusions on the flocculant dosage. This involves separating the decantate with a high solids content provided that there is one for sludge compaction in the decanter incomplete separation of mud and water accepted. The CST value is set for the degree of separation that can be achieved in this way Criterion represents. Filtrates from chamber filter presses should be so high Solids contents as required for the CST value determination are, but do not have.
Die DE 39 28 463 A1 offenbart ein Verfahren, worin mit einer Laborfilterpresse mit der Sedimentationsrichtung filtriert und als experimentelle Meßgröße das Filtratvolumen pro Zeiteinheit bestimmt wird. Mit dieser Einrichtung wird allerdings kein typischer Filterkuchenaufbau erreicht, wie er mit einer Kammerfilterpresse erzeugt würde. Dadurch, daß die Filtration durch den Sedimentationsniederschlag hindurch erfolgt, wird der Filterkuchenaufbau nämlich kontinuierlich gestört. Das beeinflußt den Filterwiderstand und damit den vorgeschlagenen Auswertemechanismus. Eine praxisrelevante Bewertung durch Vergleich verschiedener polymerer Flockungsmittel für die Entwässerung ist damit nicht möglich.DE 39 28 463 A1 discloses a method in which with a Laboratory filter press with the sedimentation direction filtered and the filtrate volume per unit of time as an experimental parameter is determined. With this facility, however, no typical filter cake structure achieved as with a Chamber filter press would be generated. Because the filtration through the sedimentation precipitation, the Filter cake build-up is continually disrupted. The affects the filter resistance and thus the proposed Evaluation mechanism. A practical assessment by Comparison of different polymeric flocculants for the Drainage is therefore not possible.
Ein weiteres Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Konsistenz von Zellstoffbrei, der in einer Papiermühle oder dergleichen aus Holzfasern gewonnen wird, beschreibt die US- Patentschrift 4 301 675. In einer Presse wird während einer Druckfiltration der Druck bestimmt, bei dem das Filtratwasser auszutreten beginnt. Dieser Druck ist ein Maß für die Konsistenz des Faserstoffbreis. Für die Schlammverdichtung von mit Polyelektrolyten versetzten Abfall-Schlämmen kann dieses Verfahren keine brauchbaren Meßgrößen liefern.Another method and apparatus for determining the Consistency of pulp in a paper mill or the like is obtained from wood fibers, describes the US Patent 4,301,675. In a press, during a Pressure filtration determines the pressure at which the filtrate water begins to emerge. This pressure is a measure of the consistency of the pulp. For sludge compaction with Polyelectrolyte-added waste slurries can do this The process does not provide usable measured variables.
In der DE 31 43 825 A1 wird eine Apparatur beschrieben, in der die Aufbereitung von trüben Wässern simuliert und für die Bestimmung der optimale Flockungshilfsmitteldosierung genutzt werden kann. Meßgröße ist die Transparenz, die vermittels einer Laserdiode in einer geflockten Suspension gemessen werden kann. Eine derartige Meßvorrichtung ist nicht in der Lage, eine Schlammverdichtung komplex zu erfassen.DE 31 43 825 A1 describes an apparatus in which the treatment of cloudy water is simulated and for the Determination of the optimal flocculant dosage used can be. The measure is the transparency, which is achieved by means of a Laser diode can be measured in a flocked suspension. Such a measuring device is not able to Complex sludge compaction.
Druckfiltrationsvorgänge bei der Schlammentwässerung sind bisher wegen unzureichender Simulation der technischen Entwässerungsprozesse nicht ausreichend aussagekräftig, um qualitativ und quantitativ optimale Hilfsmittel, insbesondere Flockungshilfsmittel, auswählen zu können.Pressure filtration processes in sludge dewatering are so far due to insufficient simulation of the technical Drainage processes are not sufficiently meaningful to qualitatively and quantitatively optimal aids, in particular Flocculants to be able to choose.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beurteilung der Effektivität von Entwässerungshilfsmitteln zur Verfügung zu stellen, die eine bessere Simulierung der großtechnischen Verhältnisse im Labormaßstab erlauben.The object of the invention is a method and an apparatus to assess the effectiveness of drainage aids to provide a better simulation of the Allow large-scale conditions on a laboratory scale.
Erfindungsgemäß wird hierfür ein Verfahren bereitgestellt, mit dem die Schlammverdichtung erfolgt, indem das Filtrat in Gegenrichtung zur Sedimentationsrichtung der Schlammflocken abgepreßt wird. Desweiteren wird eine Laborpresse zur Verfügung gestellt, mit der dieses Verfahren ausgeführt werden kann. Die Presse umfaßt ein Gehäuse mit einer Grundplatte, einen mit der Stempelfläche nach oben weisenden Preßstempel und einer abnehmbaren Deckplatte, in der ein Filterauslauf vorgesehen ist. Die Presse wird bei abgenommenem Deckel von oben befüllt, wobei der Schlamm direkt auf die Stempelfläche gegeben wird. Ein Filter oder Filtertuch läßt sich so anordnen, daß die klare Flüssigkeit des sedimentierten Schlammes dieses Tuch vertikal nach oben passieren muß, wenn der Preßstempel mit Hilfe von Druckluft oder dergleichen angehoben wird. According to the invention, a method is provided for this with which the sludge compression takes place by the filtrate in Direction opposite to the sedimentation direction of the mud flakes is pressed. Furthermore, a laboratory press will be available with which this procedure can be carried out. The Press comprises a housing with a base plate, one with the Stamp surface facing upward and one removable cover plate in which a filter outlet is provided. The press is filled from above with the cover removed the sludge is placed directly on the stamp surface. A Filters or filter cloth can be arranged so that the clear Liquid of the sedimented mud this cloth vertically must pass upwards if the ram with the help of Compressed air or the like is raised.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Beurteilung der Effektivität von Entwässerungshilfsmitteln, insbesondere von organischen Polyelektrolyten, allein oder in Kombination mit anderen anorganischen oder organischen Substanzen. Dabei wird ein Preßvorgang in einer geeigneten Vorrichtung simuliert, die das Abpressen des Filtrats in Gegenrichtung zur Sedimentation des Schlammes erlaubt. Die Effektivität des Flockungsmittels für den Schlammverdichtungsprozeß wird anhand mindestens einer Eigenschaft des Filtrats und gegebenenfalls mindestens einer Eigenschaft des Filterkuchens beurteilt. Dabei werden bevorzugt die Masse des Filtrats pro Zeiteinheit und/oder die Trübung des Filtrats gemessen. Weitere geeignete Untersuchungsparameter sind der Filterkuchenaufbau, der wegen des Filtratablaufweges ungestört erfolgen kann, dessen Dicke und/oder Trockensubstanz sowie die Ablösbarkeit des Kuchens vom Filter. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Simulation von Vorgängen, wie sie in den großtechnisch eingesetzten Schlammpressen, z. B. Kammerfilterpressen, ablaufen.The method according to the invention serves to assess the Effectiveness of drainage aids, especially organic polyelectrolytes, alone or in combination with other inorganic or organic substances. Doing so simulates a pressing process in a suitable device, the pressing off the filtrate in the opposite direction to sedimentation of the mud allowed. The effectiveness of the flocculant for the sludge compaction process is based on at least one Property of the filtrate and optionally at least one Property of the filter cake assessed. They are preferred the mass of the filtrate per unit of time and / or the turbidity of the Filtrate measured. Other suitable examination parameters are the filter cake build-up because of the filtrate drainage path can be undisturbed, its thickness and / or dry matter as well as the detachability of the cake from the filter. The The inventive method allows the simulation of processes as they are used in large-scale mud presses, e.g. B. Chamber filter presses run off.
Eine beispielhafte Vorrichtung ist in Fig. 1 schematisch dagestellt. Sie umfaßt einen pneumatisch betriebenen Pressenzylinder I, in dem standardisierte Filtertücher das Filtermedium darstellen. Das Filtrat passiert zunächst eine Trübungsmeßzelle II, um dann in einem kontinuierlich gewichtskontrollierten Gefäß III aufgefangen zu werden. Der die Preßluft liefernde Kompressor IV, die Waage V und der Trübungssensor II können über eine Steuereinheit DSG16 VI signalgesteuert werden, wobei sich die Eigenschaften des Filtrates dann über einen Computer VII erfassen und visualisieren lassen.An exemplary device is shown schematically in FIG. 1. It comprises a pneumatically operated press cylinder I, in which standardized filter cloths represent the filter medium. The filtrate first passes through a turbidity measuring cell II, in order to then be collected in a continuously weight-controlled vessel III. The compressor IV supplying the compressed air, the balance V and the turbidity sensor II can be signal-controlled via a control unit DSG16 VI, the properties of the filtrate then being able to be recorded and visualized via a computer VII.
Fig. 2 zeigt eine für die erfindungsgemäße Vorrichtung vorgesehene Presse. Auf einer Grund- bzw. Standplatte 1 ist ein zylindrisches, druckfestes Gehäuse 2 angeordnet. Ein vertikal frei beweglicher Kolben 3 weist mit seiner Stempelfläche nach oben. Anschläge 4 auf der inneren Seitenwand des Gehäuses 2 vermeiden, daß der Kolben soweit nach unten rutschen kann, daß der Stempel die Einlaßöffnung für Druckluft 5 verschließen könnte. Über ein Entlüftungsventil 6 kann eine Kammer 7 unterhalb des Kolbens 3 mit Druckluft (vorzugsweise bis 15 bar) beaufschlagt werden, so daß der Kolben nach oben gedrückt wird. Auf der Oberkante des nach oben offenen Gehäuses ist ein Dichtungsring 11 angeordnet, auf dem eine mit Öffnungen versehene Filterplatte 12 liegt. Diese kann als Sieb, Rost, Fritte oder dgl. ausgebildet sein. Nach Befüllen der Kammer 8 oberhalb des Preßstempels wird die Presse verschlossen. Dazu wird auf den Dichtungsring 11 das Filtertuch 13 und ggf. ein Stützgewebetuch 14 aufgelegt. Diese Filtertuchlage wird durch die Filterplatte 12 abgeschlossen. Dann wird das Gehäuse 2 mit einem Deckel 9, z. B. über ein - nicht gezeigtes - Gewinde verschlossen. Der Deckel 9 ist mit einem Filtratauslauf 10 versehen. Bei Beaufschlagen der Kammer 7 mit Druckluft wird der Kolben 3 nach oben gedrückt, und Filtratwasser wird durch das Filtergewebe, die Filterplatte 12 und den Filtratablauf abgepreßt. Fig. 2 shows a press provided for the device according to the invention. A cylindrical, pressure-resistant housing 2 is arranged on a base or base plate 1 . A vertically freely movable piston 3 points upward with its stamp surface. Avoid stops 4 on the inner side wall of the housing 2 so that the piston can slide down so far that the plunger could close the inlet opening for compressed air 5 . Via a vent valve 6 , a chamber 7 below the piston 3 can be pressurized with compressed air (preferably up to 15 bar) so that the piston is pressed upwards. On the upper edge of the housing which is open at the top, a sealing ring 11 is arranged, on which a filter plate 12 provided with openings lies. This can be designed as a sieve, grate, frit or the like. After filling the chamber 8 above the ram, the press is closed. For this purpose, the filter cloth 13 and possibly a supporting fabric cloth 14 are placed on the sealing ring 11 . This filter cloth layer is completed by the filter plate 12 . Then the housing 2 with a lid 9 , for. B. closed - not shown - thread. The lid 9 is provided with a filtrate outlet 10 . When the chamber 7 is pressurized with compressed air, the piston 3 is pushed upward, and filtrate water is squeezed out through the filter fabric, the filter plate 12 and the filtrate outlet.
Für die verschiedenen Anwendungsgebiete werden unterschiedliche Filter für Trennaufgaben verwendet. Die Filter unterscheiden sich sowohl im Filtermaterial (Textilmaterial, Art der Faseranordnung, z. B. Gewebe oder Gelege (Filz), chemische und thermische Belastbarkeit) als auch hinsichtlich der Porengrößen, üblicherweise gemessen als Luftdurchlässigkeit unter definierten Bedingungen.For the different areas of application there will be different Filters used for separation tasks. The filters differ both in the filter material (textile material, type of Fiber arrangement, e.g. B. fabrics or scrims (felt), chemical and thermal resilience) as well as regarding the pore sizes, usually measured as air permeability under defined Conditions.
Es werden bequemerweise Filtertücher mit Durchlässigkeiten eingesetzt, die für die effektivsten Schlammverdichtungen mit den entsprechend besten Flockungsmitteln eine nahezu transparente Klarphase entstehen lassen, während weniger optimale Flockungsmittel eine Trübung der Klarphase hervorrufen. Solche Filtertücher sind kommerziell erhältlich. Die Beurteilung der Effektivität erfolgt anhand der Menge und/oder Beschaffenheit des Filtratwassers sowie ggf. der Menge und/oder Beschaffenheit des Filterkuchens. There will conveniently be filter cloths with permeabilities used for the most effective sludge compaction almost the best flocculant let transparent clear phase arise while less optimal flocculants cause clouding of the clear phase. Such filter cloths are commercially available. The assessment the effectiveness is based on the quantity and / or Condition of the filtrate water and, if applicable, the amount and / or Texture of the filter cake.
Je nach zu entwässerndem Schlamm und untersuchtem Zusatzstoff können die untersuchten Parameter unterschiedliche Ergebnisse liefern. Dies liegt an der Komplexität des Systems, wobei Flockengröße, effektive Ladung der Flocken, Gehalt an ionischen organischen Komponenten (z. B. Huminstoffen) mit z. B. Carboxylat- oder Aminogruppen eine Rolle spielen können. Häufig wird es ausreichend sein, nur einen oder einige Parameter wie Menge oder Trübungsgrad des Filtratwassers zu bestimmen. Wie die nachstehenden Beispiele 2 und 3 zeigen, können beide Messungen identische Ergebnisse liefern. Zusätzliche Erkenntnisse können dann ggf. durch die Untersuchung des Filtratkuchens gewonnen werden, dessen Aufbau Aufschluß über zeitabhängige Abläufe liefert. In Einzelfällen kann es aber auch Mittel der Wahl sein, mehrere Parameter gleichzeitig zu erfassen, z. B. die Menge des Filtrats pro Zeiteinheit und die Trübung des Filtrats. Dies erlaubt differenziertere Rückschlüsse. Die Messung beider Parameter kann beispielsweise mit einer Vorrichtung wie in Fig. 1 dargestellt, erfolgen. Depending on the sludge to be dewatered and the additive examined, the parameters examined can deliver different results. This is due to the complexity of the system, with flake size, effective charge of the flakes, content of ionic organic components (e.g. humic substances) with e.g. B. carboxylate or amino groups can play a role. It will often be sufficient to determine only one or a few parameters such as the amount or degree of turbidity of the filtrate water. As Examples 2 and 3 below show, both measurements can give identical results. Additional knowledge can then be obtained if necessary by examining the filtrate cake, the structure of which provides information about time-dependent processes. In individual cases, however, it can also be the means of choice to record several parameters simultaneously, e.g. B. the amount of filtrate per unit time and the turbidity of the filtrate. This allows more differentiated conclusions. Both parameters can be measured, for example, using a device as shown in FIG. 1.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.The invention is illustrated by the following examples explained.
1500 ml Klärschlamm werden in einem Becher mit der 0,1%igen
Lösung des zu untersuchenden Polymers versetzt. Die
Flockungsmitteleinmischung erfolgt mit einem Rührer mit drei
versetzt im Abstand von 10 mm angeordneten Flügelpaaren bei
einer Tourenzahl von 550 U/Min. Die Einmischzeit beträgt 10
Sekunden. Die geflockte Suspension wird anschließend in die
Presse gefüllt. Der Preßvorgang wird über ein Computermenü
gesteuert, das folgende separate Einstellungen der Pressung
zuläßt:
1500 ml of sewage sludge are mixed in a beaker with the 0.1% solution of the polymer to be examined. The flocculant is mixed in with a stirrer with three pairs of blades arranged at a distance of 10 mm at a speed of 550 rpm. The mixing time is 10 seconds. The flocked suspension is then filled into the press. The pressing process is controlled via a computer menu, which allows the following separate settings for the pressing:
Start und Enddruck
Start and end pressure
- - Druckanstieg je Druckschritt, Haltezeit je Druckschritt, Haltezeit bei Enddruck- pressure increase per pressure step, hold time per pressure step, Holding time at final pressure
- - Steuerung der Waage zur Filtratmassebestimmung (Tarierung)- Control of the balance to determine the filtrate mass (Buoyancy)
- - Steuerung des kalibrierbaren Trübungssensors zur Messung der Filtrattrübe.- Control of the calibratable turbidity sensor for measurement the filtrate sludge.
Als Ergebnis des Preßversuches werden die Verläufe der Filtratwassermenge, der Trübung und des Druckes in Abhängigkeit von der Preßzeit ausgegeben. Am Filterkuchen erfolgt zusätzlich die Bewertung der Filterkuchenstärke, des Feststoffgehaltes (TS) und der Ablösbarkeit vom Filter. Die vergleichende Bewertung der Filtratwasserabgabe,der Trübung und der Filterkuchencharakteristika aus den Preßversuchen mit verschiedenen Flockungsmitteln ermöglicht die Auswahl des optimalen Flockungsmittels.As a result of the pressing test, the courses of the Amount of filtrate water, the turbidity and the pressure depending issued from the pressing time. The filter cake is also added the evaluation of the filter cake starch, the solids content (TS) and the detachability from the filter. The comparative assessment of the Filtrate water discharge, turbidity and Filter cake characteristics from the pressing tests with Different flocculants allow the selection of the optimal flocculant.
Die Schlammverdichtung durch Flockung und Druckfiltration erfolgte an einem Schlamm aus der Fruchtsaftherstellung. Die Ergebnisse enthält Tabelle 1. Sludge compaction through flocculation and pressure filtration was carried out on a sludge from fruit juice production. The Results are shown in Table 1.
Folgende Parameter wurden gewählt:
The following parameters were chosen:
- (1) Schlamm mit einem Feststoffgehalt von 3,0% TS(1) Sludge with a solids content of 3.0% TS
- (2) Schlammvolumen zur Filtration: 1000 ml(2) Sludge volume for filtration: 1000 ml
- (3) Filter bei der Druckfiltration: NKD 2319 der Fa. Markert (Luftdurchlässigkeit 500 l/dm2 min)(3) Filter in pressure filtration: NKD 2319 from Markert (air permeability 500 l / dm 2 min)
-
(4) Flockungshilfsmittel: Superfloc (Cytec Industries) C-498.
(4) Flocculant: Superfloc (Cytec Industries) C-498.
Bis zum Erreichen des vorgegebenen Enddruckes von 10 bar ergibt sich bei den betrachteten Versuchen ein linearer Druckanstieg mit der Zeit. Until the specified final pressure of 10 bar is reached there is a linear pressure increase in the experiments under consideration with time.
Die Qualitäten der Filtratwässer sind jedoch, wie die Werte der Tabelle 1 zeigen, abhängig von der Flockungshilfmitteldosierung.However, the qualities of the filtrate waters are like the values of the Table 1 shows, depending on the flocculant dosage.
Bei der Flockung mit 30 ppm SF C 498 wird bei niedrigen Drücken zunächst eine gute Klarphase erreicht. Mit steigendem Druck und zunehmender Wasserabgabe aus dem sich aufbauenden Filterkuchen reicht die verwendete Flockungshilfsmittelmenge/Schlammvolumen aber nicht aus, um den gesamten Schlamm zu binden, so daß ungebundener Schlamm durch das Filter gedrückt wird und die Filtratqualität negativ beeinflußt. Bei einem Preßdruck von 9,5 bar wird dann der sich vor dem Filter aufbauende Filterkuchen aufgrund unzulänglicher Druckfestigkeit durch das Filter gepreßt.When flocculated with 30 ppm SF C 498 at low pressures first achieved a good clear phase. With increasing pressure and increasing water release from the filter cake building up the amount of flocculant / sludge volume used is sufficient but not enough to bind all the mud, so that unbound sludge is pushed through the filter and the Filtrate quality negatively affected. At a pressure of 9.5 bar then becomes the filter cake building up in front of the filter due to insufficient pressure resistance due to the filter pressed.
Bei einer Dosierung von 50 ppm Flockungshilfsmittel liegt offensichtlich die optimale Flockungsmitteldosierung vor. Die erreichte Transparenz ist hoch und nimmt mit zunehmendem Druck nur geringfügig ab. Die Filterkuchencharakteristika sind gut.At a dosage of 50 ppm flocculant is obviously the optimal flocculant dosage. The achieved transparency is high and decreases with increasing pressure only slightly. The filter cake characteristics are good.
Die Dosierung mit 70 ppm SF C-498 ist dagegen bereits zu hoch gewählt. Es findet eine anteilige Redispergierung der Schlammpartikel statt, die bewirkt,daß sich die Transparenzen der Filtratwässer und die Filterkuchencharakteristika auf einem niedrigeren als dem optimalen Niveau einpegeln.The dosage with 70 ppm SF C-498, however, is already too high chosen. There is a partial redispersion of the Mud particles instead, which causes the transparencies to change the filtrate water and the filter cake characteristics in one level below the optimal level.
Nach der in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise wurde ein Schlamm aus einer Fruchtsaftherstellung verdichtet. In Abhängigkeit von der Flockungshilfsmittelkonzentration wurden die Filtratvolumina während der Druckfiltrationen durch kontinuierliche Wägung (unter vereinfachender Annahme der Dichte 1 g/ml des Filtratwassers) gemessen. Die Ergebnisse enthält Tabelle 2.According to the procedure described in Example 1, a Sludge from a fruit juice production compacted. In Depending on the flocculant concentration the filtrate volumes during the pressure filtrations continuous weighing (assuming simplicity of density 1 g / ml of the filtrate water). Contains the results Table 2.
Schlamm mit einem Feststoffgehalt von 3,0% TS
Schlammvolumen zur Filtration: 1000 ml
Filter bei der Druckfiltration: NKD 2319 der Fa. Markert
Flockungshilfsmittel: Superfloc (Cytec Industries) C-498.
Sludge with a solids content of 3.0% TS
Sludge volume for filtration: 1000 ml
Filters for pressure filtration: NKD 2319 from Markert
Flocculant: Superfloc (Cytec Industries) C-498.
Aus der Kinetik der Filtratzunahme läßt sich, wie aus der Filtratqualität, eine Beurteilung der Schlammverdichtung und der Schlammfiltrierbarkeit herleiten. Mit zunehmender Flockungshilfsmittelmenge werden die Filtrate schneller abgegeben. Nach relativ kurzer Filtrationsdauer und mit zunehmendem Druck nivellieren sich die zunächst deutlichen Unterschiede der Kurvenverläufe. Eine differenzierte Betrachtung der Filtrationsverläufe wie bei der Untersuchung der Filtrattransparenz (Beispiel 2) ist deshalb nicht möglich. Andererseits zeigt der Vergleich beider Kriterien (Filtratmenge und Filtrattransparenz) aber, wie wenig sich der für die Filtrattransparenz wichtige Feststoffaustrag hier auf die eigentliche Entwässerung auswirkt. Wichtig ist deshalb auch die Einbeziehung der Filterkuchencharakteristika in die Bewertung.From the kinetics of the increase in filtrate, it can be seen how Filtrate quality, an assessment of the sludge compaction and the Derive sludge filterability. With increasing The amount of flocculants becomes faster the filtrates submitted. After a relatively short filtration period and with increasing pressure, the initially clear levels level off Differences in the curves. A differentiated view the filtration processes as in the investigation of the Filtrate transparency (example 2) is therefore not possible. On the other hand, the comparison of both criteria (amount of filtrate and filtrate transparency) but how little it is for Filtrate transparency important solid discharge here on the actual drainage affects. That is why the Inclusion of filter cake characteristics in the evaluation.
Untersucht wurde die Eignung verschiedener Flockungshilfsmittel zur Schlammverdichtung eines Faulschlammes. Die Ergebnisse der Schlammverdichtungen sind in Tabelle 3 dargestellt.The suitability of various flocculants was examined for sludge compaction of digested sludge. The results of the Sludge compaction is shown in Table 3.
Schlamm mit einem Feststoffgehalt von 2,1% TS
Schlammvolumen zur Filtration: 1500 ml
Filter bei der Druckfiltration: NKD 2319 der Fa. Markert
Flockungshilfsmittel: Verschiedene kationische Superfloc (Cytec
Industries GmbH)-Produkte
Flockungshilfsmittel-Dosierung: 120 ppm Polymer
Metallsalz/Polymerdosierung : 2000 ppm FeClSO4 Sludge with a solids content of 2.1% TS
Sludge volume for filtration: 1500 ml
Filters for pressure filtration: NKD 2319 from Markert
Flocculants: Various cationic Superfloc (Cytec Industries GmbH) products
Flocculant dosage: 120 ppm polymer
Metal salt / polymer dosage: 2000 ppm FeClSO 4
/50 ppm Polymer.
/ 50 ppm polymer.
Unter dem Einfluß der verschiedenen Flockungsmittel werden unterschiedliche Entwässerungsgeschwindigkeiten des Schlammes realisiert. Während das SF C-498 eine relativ langsame Entwässerung bewirkt, erfolge die Entwässerung mit Excel 5000 wesentlich schneller. Das Flockungsmittel SF SD-2065 bewirkt eine Entwässerung, die schneller als mit der C-498 aber langsamer als mit der SF Excel 5000 erfolgt. Die Flockungshilfsmittelkombination aus anorganischem Metallsalz und Polyelektrolyt führt zu einer schnellen Flockung. Der Filterkuchen ist erwartungsgemäß deutlich voluminöser als bei Verdichtung mit dem Polyelektrolyt allein. Bei der entsprechend Beispiel 2 ermittelten Filtratqualität erweist sich die unter der Wirkung von Excel 5000 erreichbare Schlammverdichtung als in der Versuchsserie optimal.Under the influence of various flocculants different sludge dewatering rates realized. While the SF C-498 is a relatively slow one Drainage causes, drainage with Excel 5000 much faster. The flocculant SF SD-2065 causes one Drainage faster than with the C-498 but slower than with the SF Excel 5000. The Flocculant combination of inorganic metal salt and Polyelectrolyte leads to rapid flocculation. Of the As expected, filter cake is significantly more voluminous than in Compaction with the polyelectrolyte alone. At the corresponding The filtrate quality determined in Example 2 is shown under the effect of Excel 5000 achievable sludge compaction than in of the test series optimal.
Die Filterkuchen der Schlammverdichtungen aus Beispiel 4 wurden beurteilt und die Feststoffgehalte ermittelt. Tabelle 4 enthält die Meßwerte.The filter cakes of the sludge compaction from Example 4 were assessed and the solids contents determined. Table 4 contains the measured values.
Schlamm mit einem Feststoffgehalt von 2,1% TS
Schlammvolumen zur Filtration: 1500 ml
Filter bei der Druckfiltration: NKD 2319 der Fa. Markert
Flockungshilfsmittel: Verschiedene kationische Superfloc-
(Cytec GmbH)-Produkte
Flockungshilfsmittel-Dosierung: 120 ppm Polymer
Metallsalz/Polymerdosierung : 2000 ppm FeClSO4 Sludge with a solids content of 2.1% TS
Sludge volume for filtration: 1500 ml
Filters for pressure filtration: NKD 2319 from Markert
Flocculants: Various cationic Superfloc (Cytec GmbH) products
Flocculant dosage: 120 ppm polymer
Metal salt / polymer dosage: 2000 ppm FeClSO 4
/50 ppm Polymer.
/ 50 ppm polymer.
Die Einschätzung der Filtratkuchencharakteristika bestätigt die in Beispiel 4 getroffene Aussage einer optimalen Eignung des SF-Excel 5000 für die Schlammverdichtung des vorliegenden Schlammes. Die Kombination Metallsalz/Polymer verbessert die Ablösbarkeit des Kuchens vom Filtertuch, erhöht aber auch erheblich die entsorgungspflichtige Filterkuchenmasse.The assessment of the filtrate cake characteristics confirms the in Example 4, the optimal suitability of SF Excel 5000 for the sludge compaction of the present Mud. The combination of metal salt / polymer improves the Removability of the cake from the filter cloth, but also increases considerably the filter cake mass requiring disposal.
Die Schlammverdichtungen von Klärschlamm wurden entsprechend der in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise vorgenommen. Verwendet wurde das Markert-Filterpressentuch NKD 2392, ein Tuch mit einer Luftdurchlässigkeit von 1500 l/dm2 min (20 mm WS). Dieses Filter besitzt eine dreifach größere Luftdurchlässigkeit als das von der Fa. Markert für den Einsatz bei kommunalem Klärschlamm, mit Polymeren geflockt, empfohlen wurde. The sludge compaction of sewage sludge was carried out in accordance with the procedure described in Example 1. The Markert filter press cloth NKD 2392 was used, a cloth with an air permeability of 1500 l / dm 2 min (20 mm WS). This filter has a three times greater air permeability than that recommended by Markert for use in municipal sewage sludge flocculated with polymers.
Schlamm mit einem Feststoffgehalt von 3,47%
Schlammvolumen zur Filtration: 1000 ml
Filter bei der Druckfiltration: NKD 2319 und NKD 2392 der Fa.
Markert
Flockungshilfsmittel: Superfloc (Cytec Industries) C-498 und C-494
3.47% solids sludge
Sludge volume for filtration: 1000 ml
Filters for pressure filtration: NKD 2319 and NKD 2392 from Markert
Flocculants: Superfloc (Cytec Industries) C-498 and C-494
Zur Charakterisierung der Schlammverdichtungen von ausgefaultem Klärschlamm wurden Filter unterschiedlicher Durchlässigkeit verwendet. Das relativ dichte Filter führte bei der Druckfiltration zu klaren Filtraten, das Filtratvolumen war aber niedriger als bei Filtration mit dem Filter NKD 2392.To characterize the sludge compaction of rotten Sewage sludge became filters with different permeability used. The relatively tight filter led to the Pressure filtration to clear filtrates, but the filtrate volume was lower than when filtering with the NKD 2392 filter.
Dementsprechend waren die TS-Werte der Filterkuchen auch niedriger. Unter Verwendung des Filters NKD 2392 war eine bessere Beurteilung der Wirksamkeit der verschiedenen Flockungshilfsmittel möglich. Das eindeutig geeignetere Polymer für die anstehende Schlammverdichtung ist nach den Ergebnissen der Tranparenzmessung aber auch der Filtratvolumenmessung und des Filterkuchen-TS-Wertes das Superfloc C-498.The TS values of the filter cakes were accordingly lower. Using the NKD 2392 filter was one better assessment of the effectiveness of different Flocculants are possible. The clearly more suitable polymer for the upcoming sludge compaction is according to the results the transparency measurement but also the filtrate volume measurement and of the filter cake TS value is the Superfloc C-498.
Nach der in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise wurde ein Schlamm aus einer Fruchtsaftherstellung verdichtet. In Abhängigkeit von der Flockungshilfsmittelkonzentration wurden die Filtratvolumina und die Transparenz während der Druckfiltrationen gemessen. Die Ergebnisse enthält Tabelle 6.According to the procedure described in Example 1, a Sludge from a fruit juice production compacted. In Depending on the flocculant concentration the filtrate volumes and the transparency during the Pressure filtration measured. The results are shown in Table 6.
Schlamm mit einem Feststoffgehalt von 3,0% TS
Schlammvolumen zur Filtration: 1000 ml
Filter bei der Druckfiltration: NKD 2319 der Fa. Markert
Flockungshilfsmittel: Experimentalpolymer (FhG-IAP).
Sludge with a solids content of 3.0% TS
Sludge volume for filtration: 1000 ml
Filters for pressure filtration: NKD 2319 from Markert
Flocculant: Experimental polymer (FhG-IAP).
Bei der Druckfiltration mit dem Experimentalpolymer wurde eine gute Flockung erreicht. Das spiegelt sich in den akzeptablen Filtratwasservolumina bei der Druckfiltration wieder. Die erzielten Flockengrößen waren aber klein und nicht ausreichend scherstabil, so daß die Filtrattransparenz unakzeptabel war. During the pressure filtration with the experimental polymer, a good flocculation achieved. That is reflected in the acceptable Filtrate water volumes during pressure filtration again. The The flake sizes achieved were small and insufficient shear stable, so that the filtrate transparency was unacceptable.
Das Ergebnis zeigt, daß das Experimentalpolymer trotz Flockungsfähigkeit nicht für die Schlammverdichtung geeignet ist. Darüberhinaus wird deutlich, daß die Beurteilung eines Kriteriums, hier der Filtratwasservolumina, für die Einschätzung der Güte eines Flockungsmittels nicht immer ausreichend ist.The result shows that the experimental polymer despite Flocculation ability not suitable for sludge compaction is. It also becomes clear that the assessment of a Criterion, here the filtrate water volume, for the assessment the quality of a flocculant is not always sufficient.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19754656A DE19754656C1 (en) | 1997-12-09 | 1997-12-09 | Laboratory test press measures the efficacy of sludge dewatering agents |
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| DE19754656A DE19754656C1 (en) | 1997-12-09 | 1997-12-09 | Laboratory test press measures the efficacy of sludge dewatering agents |
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|---|---|
| DE (1) | DE19754656C1 (en) |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8100 | Publication of patent without earlier publication of application | ||
| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
| 8363 | Opposition against the patent | ||
| 8331 | Complete revocation |