DD290408A5

DD290408A5 - METHOD FOR ELIMINATING HEAVY METALS FROM CRYSTAL BLOCKS

Info

Publication number: DD290408A5
Application number: DD33594389A
Authority: DD
Inventors: Jacob Dautermann; Rainer Hausdorf; Sebastian Burkhardt
Original assignee: Veb Wasserversorgung Und Abwasserbehandlung,De
Priority date: 1989-12-20
Filing date: 1989-12-20
Publication date: 1991-05-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Eliminierung von Schwermetallen aus Klaerschlaemmen, das in den Klaeranlagen der Wasserwirtschaft Anwendung findet. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz die auf chemischen Wege geloesten Schwermetalle vom Klaerschlamm getrennt und durch Faellung extrahiert werden, wobei die sich bei der Saeuerung entwickelnden Gase zusammen mit dem noch im Loese- und Mischbehaelter befindlichen Gas und dem bei der Eindickung des neutralisierten und entwaesserten Schlamms und der geloesten Schwermetalle entstehenden Restgas einer Gasreinigung zugefuehrt werden.{Eliminierung; Schwermetalle; Klaerschlamm; Klaeranlage; Saeure; Oxydationsmittel; p H-Wert; Faellung; Gas; Eindickung; Flockungsmittel; Entwaesserung}The invention relates to a method for the elimination of heavy metals from Klaerschlaemmen, which is used in the Klaeranlagen the water industry. According to the invention, the object is achieved by separating the heavy metals dissolved in the chemical way from the sewage sludge and extracting them by pulping, the gases which evolve during the treatment being mixed with the gas still present in the liquor and mixing vessel and the thickened and neutralized gas Degassed sludge and the dissolved heavy metals resulting residual gas to be added to a gas purification {elimination; Heavy metals; sewage sludge; sewage treatment plant; Acid; oxidants; PH value; Precipitation; Gas; thickening; flocculant; Drainage}

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Eliminierung von Schwermetallen aus Klärschlämmen, daß in den Kläranlagen der Wasserwirtschaft Anwendung findet.The invention relates to a method for the elimination of heavy metals from sewage sludge that finds application in the sewage treatment plants of the water industry.

Characteristic of the known state of the art

Bek.innt ist ein Verfahren zur Beseitigung des mit Schwermetallen stark beladenen Klärschlammes durch Verbrennen. Die Nährstoffe sind nicht mehr nutzbar. Der materielle und technische Aufwand ist sehr hoch. Aufwendig ist dabei besonders die Rauchgasreinigung. Umweltbelastungen sind unvermeidlich (100 Jahre Berliner Entwässerungswerke, 1978, Berliner Entwässerungswerke).Bek.innt is a method for removing the heavily loaded with heavy metals sewage sludge by burning. The nutrients are no longer usable. The material and technical effort is very high. The flue gas cleaning is particularly complicated. Environmental pollution is unavoidable (100 years Berliner Entwässerungswerke, 1978, Berliner Entwässerungswerke).

Es ist eine Methode bekannt, den belasteten Klärschlamm in entwässerter oder nasser Form auf Entlagerstätten (Deponie) zu bringen. Das hinterläßt auf diesen Flächen bleibende Schäden und stellt in manchen Fällen eine große Gefahr für das Grundwasser dar.A method is known to bring the polluted sludge in dehydrated or wet form to landfills (landfill). This leaves lasting damage to these areas and in some cases poses a major threat to the groundwater.

Nach der DE-OS 3309772 ist auch ein Verfahren bekannt, nachdem Schwermetalle aus Schlämmen mittels Säure gelöst und durch Trennung der flüssigen Phase vom Schlamm und anschließender Fällung extrahiert werden. Dieses Verfahren bringt jedoch erhebliche ungelöste technische Probleme mit sich, da beim Säuern von Klärschlamm bis auf einen pH-Wert von 1,0 eine starke Gasentwicklung mit einem hohen Schwefelwasserstoff-Anteil auftritt, wodurch arbeite- und umwelttechnische Probleme entstehen. Weiterhin ist die Trennung der festen von der flütsigen Phase in dem genannten Verfahren nicht gelöst. Ein praktischer Anwendungsfall ist deshalb nic!it bekannt.According to DE-OS 3309772, a method is also known after heavy metals are dissolved from sludges by means of acid and extracted by separation of the liquid phase from the sludge and subsequent precipitation. However, this process poses considerable unresolved technical problems, since the acidification of sewage sludge up to a pH of 1.0 causes a strong evolution of gas with a high proportion of hydrogen sulphide, resulting in labor and environmental problems. Furthermore, the separation of the solid from the liquid phase is not solved in said process. A practical application is therefore not known.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die in Klärschlämmen enthaltenen schädlichen Konzentrationen von Schwermetallen so zu entfernen, daß die Klärschlämme unschädlich und nutzbringend für landwirtschaftliche Flächen verwendet werden.The aim of the invention is to remove the harmful concentrations of heavy metals contained in sewage sludge so that the sewage sludge harmless and beneficial to be used for agricultural land.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung lieg', die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Eliminierung von Schwermetallen aus Klärschlammen anzugeben, daß die bekannte chemische Reaktion unter Verwendung von Säuren zur Lösung von Schwermetallen bei niedrigem pH-Wert ausnutzt und eine schadlose Abführung der entstehenden Gase ermöglicht.The invention is' based on the object to provide a method for the elimination of heavy metals from sewage sludge that exploits the known chemical reaction using acids to dissolve heavy metals at low pH and allows a harmless discharge of the resulting gases.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die auf chemischem Wege gelösten Schwermetalle vom Klärschlamm durch Zugabe von Säure, beispielsweise Schwefelsäure (H₂SO₄) und durch Zugabe eines Oxydationsmittels, beispielsweise Eisenchlorid (FeCI₃) getrennt und durch sulfidische oder alkalische Fällung extrahiert werden. Bei der sulfidischen Fällung ist eine Säureregenerierung möglich. Das Schlammgemisch wird anschließend unter Zudosierung eines kationischen polymeren Flockungsmittels in einen Gindickbehälter übergeleitet. Die Eindickzeit beträgt ungefähr 24 Stunden. Der Schlamm dickt dabei auf 25 bis 35% Restvolumen ein. Die sich bei der Säuerung entwickelnden Gase werden zusammen mit dem noch im Löse- und Mischbehälter befindlichen Gas und dem bei der Eindickung neutralisierten und entwässerten Schlamm und der gelösten Schwermetalle einer Gasreinigung zugeführt. Das bei der Säuerung entwinkelnde Gas besteht aus einem Gemisch von Schwefelwasserstoff, Methan, Kohlendioxid und Wasserdampfund wird in einer Gasreinigungsanlage für Biogas gereinigt. Der eingedickte Schlamm mit etwa 7 bis 14% Trockensubstanz wird nach erfolgter Neutralisierung, beispielsweise Kalkmilch [Ca(OH)₂], nach den bekannten Verfahren entwässert. Der getrocknete Schlamm wird nun einer schadlosen landwirtschaftlichen Verwendung zugeführt.According to the invention the object is achieved in that the chemically dissolved heavy metals from the sewage sludge by addition of acid, for example sulfuric acid (H ₂ SO ₄ ) and by adding an oxidizing agent, such as iron chloride (FeCl ₃ ) separated and extracted by sulfidic or alkaline precipitation , Acid regeneration is possible in sulfidic precipitation. The sludge mixture is then transferred with the addition of a cationic polymeric flocculant in a Gindickbehälter. The thickening time is about 24 hours. The mud thickens to 25 to 35% residual volume. The evolving gases in the acidification are fed together with the still in the solvent and mixing tank gas and neutralized in the thickening and dehydrated sludge and the dissolved heavy metals gas purification. The acidizing gas is a mixture of hydrogen sulphide, methane, carbon dioxide and water vapor and is purified in a gas purification plant for biogas. The thickened sludge with about 7 to 14% dry matter is dehydrated after neutralization, for example, lime milk [Ca (OH) ₂ ], according to the known methods. The dried mud is now fed to a non-hazardous agricultural use.

Ausführungsbeispieleembodiments

Die Erfindung soll am nachfo'genden Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Technologieskizze, Fig. 1, zeigt ein Verfahrensschema mit Anlagenteilen und dem Schlammfließweg sowie das Ableitungssystem für das beim Säuerungsprozeß entstehende Gas oder für das Verdrängungsgas bei der Befüllung und das nachströmende Gas bei der Entleerung des Löse- und de?. Eindickbehälters. Der Faulschlamm wird aus dem Fs-Mhahälter, Frischschlamm aus der Vorklärung oder Voreindickung, mit 2 bis 8% Trockensubstanz in den Löse-und Mischbehälter 1 geleitet. In diesem Behälter erfolgt die Säuerung mit beispielsweiso Schwefelsäure auf pH-Wert <2,0 und die Veränderung des Redox-Potentials des Schlammes je nach Qualität und Schwerm 3tallzusammensetzung.The invention will be explained in more detail on nachfo'genden embodiment. The accompanying technology sketch, Fig. 1, shows a process scheme with plant parts and the Schlammfließweg and the discharge system for the resulting acidification process gas or for the displacement gas in the filling and the inflowing gas in the emptying of the solvent and de ?. Eindickbehälters. The digested sludge is passed from the Fs-Mhahälter, fresh sludge from the primary treatment or pre-thickening, with 2 to 8% dry matter in the dissolving and mixing container 1. In this tank, the acidification with beispielsweiso sulfuric acid to pH <2.0 and the change in the redox potential of the sludge depending on the quality and heavy 3tallzusammensetzung.

Es erfolgt dabei mit Hilfe eines Rührwerkes eine starke Durchmischung zur besseren Lösung der Schwermetalle. Die Reaktionszeiten liegen bei 0,25 bis 1,0 Stunden.It is done with the help of a stirrer strong mixing for better solution of heavy metals. The reaction times are 0.25 to 1.0 hours.

Das bei der Behälterfüllung verdrängte¹ oder bei der vorangegangenen Entleerung angesaugte Gas wird zusammen mit dem sich bei der Reaktion entwickelnde Gas, bestehend aus einem Gemisch von Schwefelwasserstoff, Methan, Kohlendioxid und Wasserdampf, in die Gasreinigung 2 abgeleitet und gelangt so in den Glockengasbehälter 3. Nach dem Lösen der Schwermetalle erfolgt die Eindickung im E ndickbehälter 4 unter Zugabe eines kationischen polymeren Flockungsmittels. Die hier noch entstehenden Gase werden ebenfalls schadlos abgeleitet.The displaced in the container filling ¹ or sucked in the previous emptying gas is derived together with the developing gas in the reaction, consisting of a mixture of hydrogen sulfide, methane, carbon dioxide and water vapor, in the gas cleaning 2 and enters the bell gas container. 3 After dissolution of the heavy metals, the thickening takes place in E ickickbehälter 4 with the addition of a cationic polymeric flocculant. The resulting gases are also derived harmless.

Das nach dem Eindickprozoß überstehende Säure-Schwermetall-Gemisch wird in den Fällungsbehälter 5 entleert, wo die sulfidische oder alkalische Fällung erfolgt. Der Säureüberstand wird bei sulfidischer Fällung regeneriert und wiederverwendet.The acid-heavy metal mixture remaining after the thickening process is emptied into the precipitation vessel 5, where the sulphidic or alkaline precipitation takes place. The acid supernatant is regenerated and reused in sulphidic precipitation.

Der ausgefällte Schwermetallschlamm wird entwässert nach den üblichen Methoden und geordnet deponiert. Die Trockenmasse des Schwe metallschlammes beträgt bei sulfidischer Fällung nur etwa 5% der Trockenmasse des Faulschlammes.The precipitated heavy metal sludge is drained by the usual methods and disposed of. The dry mass of Schwe metalschlammes is at sulfide precipitation only about 5% of the dry mass of the digested sludge.

Der wesentlich im Schwermetallgehalt reduzierte Dickschlamm aus dem Eindickbehälter 4 wird in das Neutralisationsbecken 6 entleert und dort mit Kalknilch neutralisiert. Danach wird der Schlamm nach den jeweils vorhandenen Methoden entwässert.The thick sludge from the thickening tank 4, which is substantially reduced in heavy metal content, is emptied into the neutralization tank 6 and neutralized there with calcium silicate. Thereafter, the sludge is dewatered according to the existing methods.

Das Entwässerungsverha ten des Schlammes hat sich durch diese Zusatzbehandlung wesentlich verbessert und kann in den meisten Fällen ohne nochmaligen Zusatz polymerer Flockungsmittel entwässert werden.The dewatering behavior of the sludge has been significantly improved by this additional treatment and can be dehydrated in most cases without the addition of polymeric flocculants.

Claims

1. A method for the elimination of heavy metal from sewage sludge by solution with acid, characterized in that the <. Duf chemically dissolved heavy metals separated from the sewage sludge and extracted by precipitation, wherein the gases evolved in the acidification together with the still in solution - And mixing container located gas and the resulting in the thickening of the neutralized and dewatered sludge and the dissolved heavy metals residual gases are fed to a gas purification.

2. The method according to claim 1, characterized in that the heavy metals are dissolved by adding an oxidizing agent, such as iron chloride.

3. The method of claim <l and 2, characterized in that the precipitation is sulfidic or alkaline.

4. The method according to claim 1, characterized in that the sludge mixture is thickened by adding a cationic polymeric flocculant.

5. The method according to claim 1, and 2, characterized in that the evolving in the acidification gas, consisting of a mixture of hydrogen sulfide, methane, carbon dioxide and water vapor, is purified in a gas purification plant for biogas.