DE1767971B2

DE1767971B2 - Verfahren zum entwaessern von kommunalen schlaemmen

Info

Publication number: DE1767971B2
Application number: DE19681767971
Authority: DE
Inventors: Haluk Dipl.-Ing. Dipl.-Chem.; Braßeier Wilhelm 4150 Krefeld; Bremme Rolf 4005 Büderich Akyel
Original assignee: Chemische Fabrik Stockhausen GmbH
Current assignee: Stockhausen GmbH and Co KG
Priority date: 1968-07-06
Filing date: 1968-07-06
Publication date: 1973-05-24
Also published as: DE1767971C3; DE1767971A1

Description

organischer Stickstoffgehalt des aus den weiter unten angeführten Beispielen ersich;-

Feststoffes 1 bis 5 ⁰Z₀ liehen synergistischen Effekten der aufgeführten Ger!>-

Eiweißgehalt des Feststoffes 8 bis 30% Stoffklassen nicht gleich.

35 Wie sich aus den Ausführungen von F. S t a t h c r

Die Faulschlämme sind anaerob ausgefaulte Frisch- ergibt, ist es heute noch nicht möglich, die Gerbstoffe schlämme, oft mit größeren Anteilen anderer chemisch eindeutig zu charakterisieren. Unser An-Schlämme aus biologischen Klärstufen vermischt. spruch bezieht sich deshalb auf Verbindungen nut Diese Schlämme haben folgende charakteristische Gerbstoffcharakter, die üblicherweise zu den beiden Kennzahlen: 40 gekennzeichneten Gerbstoffgruppen gerechnet werden.

Als hochmolekulare wasserlösliche Polyäthylen-

Feststoffgehalt 2,5 bis 15% glykole sind solche geeignet, die in wäßriger Lösung

Glühverlust des Feststoffes 35 bis 75% bei 20¹C eine Viskositätszahl von mindestens 10t),

organischer Stickstoffgehalt des vorzugsweise von über 500 aufweisen. Die Viskositäts-Feststoffes 0,5 bis 3% 45 zahl ergibt sich gemäß DIN 53 726, Abschnitt 6.1,

Eiweißgehalt des Feststoffes ... 4 bis 18% aus derFormel

Bei der weiteren Entwässerung der Frisch- und Viskositätszahl = ( ~¹)' _c Faulschlämme werden Lang- und Kurzzeitverfahren ^^?0 ' angewandt. Für das Langzeitverfahren setzt man mit 5°
Drainageböden ausgerüstete Trockenbeete ein. Für Hierin bedeuten: die Kurzzeitverfahren werden mechanische Entwässerungseinrichtungen wie Siebe, Pressen, Filter, / - arithmetischer Mittelwert der Durchlaufzeiten Zentrifugen u. dgl. verwendet. der Lösung

Wegen der gelartigen Beschaffenheit bereitet die 55 , ^ arithmetischer Mittelwert der Durchlaufzeiten

Entwässerung der Kommunalschlämme erhebliche ^₅ Lösungsmittels

Schwierigkeiten. Als Entwässerungshilfsmittel werden aufgelöste Substanz in a

bisher vorwiegend Saize mehrwertiger Metalle, ins- C = Konzentration = ; -

besondere Eisen- und Aluminiumsalze allein und in Lösung in ml

Kombination mit Calciumhydroxid eingesetzt. Die 60

hohen erforderlichen Zusatzmengen dieser anorga- Die Durchlaufzeiten der zur Gelbildung neigenden

nischen Entwässerungshilfsmittel wiihen sich bei der wäßrigen Lösungen von Polyäthylenglykolen werden

Weiterverarbeitung der entwässerten Schlämme viel- im Kapillarviskosimeter nach O s t w a 1 d unter Ver-

fach nachteilig aus, sowohl bei der Verwendung als Wendung einer Kapillare von 0,5 ± 0,01 mm bestimmt.

Düngemittel als auch bei der Verbrennung. 65 Zur Messung verwendet man Lösungen, die in 1 ml

Die Verwendung organischer hochmolekularer Ent- weniger als 0,00Od g Polyäthylenglykol und gleich-

wässerungsmittel allein und in Kombination mit den zeitig 0,02 g NaCl enthalten. Das Natriumchlorid

oben genannten anorganischen Metallsalzen und vermindert die Neigung zur Gelbildung. Im Konzen-

trationsbereich von weniger als 0,0005 g/ml und in Gegenwart von NaCl ist bei 2O⁰C die Viskositätszahl praktisch unabhängig von der Konzentration, so daß die für das vorliegende Verfahren in Frage kommenden Polyäthylenglykole durch die Angabe der Viskositätszahl t. 'eutig gekennzeichnet sind.

Die anzuwendenden Mengen der Gerbstoffe und der hochmolekularen Polyäthylenglykole können je nach der Art des Schlammes und des gewünschten Entwässerungseffektes in weiten Grenzen schwanken. Sehr gute Entwässerungseffekte werden im allgemeinen bei Zusatz von 100 bis 1000 g Gerbmittel und 5 bis 20 g der hochmolekularen Polyäthylenglykole je m³ Schlamm erhalten. Im Einzelfall werden für die Schlammentwässerung auch geringere oder höhere Mengen eingesetzt.

Das optimale Mengenverhältnis von Gerbstoff zu Polyäthylenglyko¹ muß von Fall zu Fall durch Vorversuche ermittelt werden (vgl. Beispiel 1, Nr. 5 und 6). Im allgemeinen kann die Menge des zugesetzten Gerbstoffes bei stärker ausgefaulten Schlämmen reduziert und die des Polyäthylenglykols erhöht werden.

Die günstigste Reihenfolge der beiden ZusatzmiUel wird ebenfalls von Fall zu Fall ermittelt (vgl. Beispiel 1, Kr. 7 und 8). In den meisten Fällen, insbesondere bei Frischschlämmen, ist es günstiger, zunächst den Gerbstoff zuzusetzen. Nur in Einzelfällen, vor allem bei ausgefaulten Schlämmen, wurden bessere Effekte erhalten, wenn dem Schlamm zuerst das Polyäthylenglykol hinzugefügt wurde.

Die zeitliche Aufeinanderfolge ^er Zugabe beider Entwässerungshilfsmittel ist für das vorliegende Verfahren nicht von entscheidender Bedeutung. Die zwischen dem Zusatz der ersten und zweiten Komponente liegende Zeit muß jedoch je nach der Intensität des Mischvorganges mindestens so lange ausgedehnt

werden, bis die zuerst zugesetzte Komponente gleichmäßig im Schlamm verteilt ist. Dies wird bei sehr starker Turbulenz innerhalb weniger Sekunden, bei schwacher Turbulenz erst in einigen Minuten erreicht. 5 Nach der gleichmäßigen Verteilung der ersten Komponente kan -ι der Schlamm vor dem Zusatz der zweiten Komponente noch einige Zeit in .luhe oder in mäßiger Bewegung gehalten werden, wodurch in einzelnen Fällen der Entwässerun»seffekt noch verlo bessert wird.

Beispiel 1 Nutschversuche

Versuchseinrichtung: Porzeliannutsche 125 mm 0 ; Saugflasche; Wasserstrahlpumpe; Vakuuinmeter und Vakuumregler; Filterpapier Schwarzband Nr. 589 der Firma Schleicher & Schüll.

Versuchsdurchführung: Jeweils 0,51 Schlamm wurde bei einem konstanten Vakuum abfiltriert und die dabei anfallende Filtratmenge nach 1 Minute gemessen. Das während des Versuches konstant gehaltene Endvakuum von 10 bis 15 Torr wurde 10 Sekunden nach dem Einschalten f.er Pumpe erreicht.

Nach der Zugabe der beiden Entwässerungshilfsmittel wurde der Schlamm jedesmal mit einem Glasstab 10 Sekunden gerührt und anschließend in die Nutsche gegeben.
Versuchsmaterial·. Frisch- und Faulschlämme einer kommunalen Kläranlage mit folgenden Daten:

Frischschlamm

Feststoff gehalt 114 g/l

Glühverlust des Feststoffes... 78⁰Z₀ N-Gehalt (org.) des Feststoffes 3,3 %

Faulschlamm

60 g/l 55-/0

Versuchsergebnisse

Nr.

Produkt Zugabe:
g wirksame
Substanz/m³

Filtrationsgeschwindigkeit ml/min mit Frischschlamm | mit Faulschlamm

J
2
3
4
5
6
7
8
9
10

a) -

b) =

c) =

ohne Zusatz

Tanigan CLS a)

Polyäthylenglykol I b)

Polyäthylenglykol lic)

Tanigan CLS 4- Polyäthylenglykol I .
Tanigan CLS + Polyäthylenglykol I .
Tanigan CLS + Polyäthylenglykol II
Polyäthylenglykol I + Tanigan CLS .

Curcuma d)

Curcuma + Polyäthylenglykol I

synthetischer Hilfsgerhstofl" der Firma Farbenfabriken Bayer AG mit 35% wirksamer Substanz.
Viskositätszahl 1100.
Viskositätszahl 200.

230
20
20

115+ 10
115 + 20
115 + 10
10 + 115

1200
600 + 10

45
130

70
240
300
175
288

37
215

25

30

180

115

315

320

244

326

28

297

d) = pflanzliches Gerbmittel, als Pulver vorliegend.

, Beispiel 2
Trockenbeet -Versuch

Versuchseinrichtung: Man benötigt einen Plastikeimer mit 101 Inhalt und gelochtem Boden, 3 mm Lochdurchmesser. Der Boden des Eimers wird in 40 mm Schichtdicke mit Grobkies, 2 bis 4 mm 0, und i.'arauf in 40 mm Schichtdicke mit Feinkies (Sand),

0,2 bis 1,0 mm 0, beschichtet. Das aus dem Eimer ablaufende Wasser wird in einem graduierten Gefäß aufgefangen.

Versuchsdurchführung: Jeweils 5 1 Schlamm wurden nach der Zugabe der Reagenzien 15 Sekunden gerührt und danach in die beschriebene Versuchsvorrichtung, deren Siebboden vorher mit Frischwasser gespült war, gegeben. Anschließend wurde die entstandene Filtrat-

menge pro Zeiteinheit ermittelt. Nach dem Ablaufen der Hauptwassermenge durch die Drainage wurde der mit Schlamm gefüllte Eimer bei etwa 20°C zum Trocknen stehengelassen. Von dem Kuchen wurden eine Stunde nach Beginn des Entwässerungsversuches und danach in weiteren Zeitabständen senkrecht bis zur Sandschicht Proben entnommen und die Wassergehalte festgestellt.

Versuchsmaterial: Frisch- und Faulschlämme einer kommunalen Kläranlage mit folgenden Daten:

Frischschlamm

Feststoffgehalt 48 g/l

Glühverlust des Feststoffes... 85 %
N-Gehalt (org.) des Feststoffes 3,9 °/₀
spezifisches Gewicht des
ίο Schlammes 1022 g/l 1036 g/l

Faulschlamm aus Frisch- und Belebtschlamm

g/l 48°/₀ 1.5%

I. Entwässerungsgeschwindigkeit

Produkt

Zugabe: g wirksame Substanz/m³

	Menge	30'	des Sie
mit	-rischschlamm	1830	nach
1'	y	1900	60'
500	725	1835	1900
540	780	3700	1950
500	725	3890	1910
2900	3180	1830	4100
33C3	3500	3885	4180
510	727	1912
3270	3480	4140

mit Faulschlamm nach Γ I 5' I 30' I 60'

ohne Zusatz

Polyäthylenglykol I a) ..

Tanigan supra LH b)

Tanigan supra LH + Polyäthylenglykol I

Kastanien c)

Kastanien -j- Polyäthylenglykol I

20 800

180 +

360 +

1200 10 + 660
46^ 680
660

2750

2950

435

2900

3000

3310

603

3270

1640
1700
1650

3660

3750
1655
3682

a) = Polyäthylenglykol I, Viskositätszahl 1100.

b) - synthetischer Vollgerbstoff der Firma Farbenfabriken

Bayer AG mit 96 °/o wirksamer Substanz.

c) = pflanzliches Gerbmittel, als Pulver vorliegend.

II. Lufttrocknung

Produkt

Zugabe: g wirksame Substanz/m³

Frischschlamm	IStd.	24 Std.	72 Std.	Faulschlamm	24 Std.
Wassergehalte	92,52 92,38 92,48	82,42 82,29 82,33	68,00 67,90 68,02	in °/o nach	83,06 83,30 82,11
76,00	66,12	52,10	1 Std.	74,07
74,00 92,45 74,90	64,06 82,37 64,20	51,09 68,10 50,97	93,32 93,35 92,28	70,66 82,00 71,92
83,00
80,30 92,26 82,40

Std.

ohnr Zusatz

Polyäthylenglykol I

Tanigan supra LH

Tanigan supra LH + Polyäthylen glykol I

Tanigan supra LH + Polyäthylenglykol I

Kastanien

Polyäthylenglykol I + Kastanien

20 800

180 +

360 +

1200 10 + 69,66 69,91 68,03

61,50

57,55 67,91 58,83

Beispiel 3 Schleuderversuch

Versuchseinrichtung: Vollmantel-Schneckenschleuder, 680 mm 0,1500 Upm, Schleuderziffer 850.

Versuchsdurchführung: In die Zuflußleitung wurde m vor der Schleuder eine l%ige Lösung des synthetischen Gerbstoffes Tanigan CLS und unmittelbar in die Schleuder eine 0,2%ige Lösung von Polyäthylenglykol gegeben.

Versuchsmaterial: Faulschlamm mit folgenden Kennzahlen:

Feststoffgehalt 68 g/l

Glühverlust des Feststoffes 61 %

N-Gehalt (org.) des Feststoffes 2%

Eiweißgehalt des Feststoffes 16 %

Versuchsergebnisse

Produkt Zugabe:
g wirksame
Substanz/m³

Feststoffgehalt in g/l
im Abwurf I im Filtrat

1 ohne Zusatz

2 Tanigan CLS (35 % WS)

3 Polyäthylenglykol a)

4 Tanigan CLS"+ Polyäthylenglykol.

a) = Polyäthylenglykol, V^:skositätszahl 1100.

bis 800

20
+ 10

38,5
etwa 38
38,6
37,3

25,4
etwa 25
23,0
4,1

Claims

Calciumhydroxid führte bisher nur in Einzelfällen zu befriedigenden Ergebnissen.

Patentanspruch: Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren

zum Entwässern von kommunalen Schlämmen unter

Verfahren zum Entwässern von kommunalen 5 Zusatz von Entwässerungshilfsmitteln das dadurch Schlämmen unter Zusatz von Entwässerungshilfs- gekennzeichnet ist, daß man dem Schlamm nachmitteln, dadurch gekennzeichnet.daß einander an sich bekannte Pflanzliche und/oder man dem Schlamm nacheinander an sich bekannte aromatische, synthet.sche Gerbstoffe und hochmo epflanzHche und/oder aromatische, synthetische kulare Polyäthylenglykoie als Entwasserungsh.lfs-Gerbstoffe und hochmolekulare Polyäthylenglykole io mittel zusetzt, wobei man die zweite Komponente als Entwässerungshilfsmittel zusetzt, wobei man erst dann zusetzt, wenn die erste Komponente gle.chdie zweite Komponente erst dann zusetzt, wenn mäßig im Schlamm verteilt ist.

die erste Komponente gleichmäßig im Schlamm Die charakteristische Eigenschaft von Gerbstoffen

verteilt ist besteht bekanntlich dann, daß sie allein oder m

15 kombinierter Anwendung imstande sind, tierische

Haut in Leder umzuwandeln. Von den heute a.L Gerbstoffe bekannten Verbindungen sind die pflanzlichen und aromatischen synthetischen Gerbstoffe für das vorliegende Verfahren mit Abstand am besten yc-

Es ist üblich, die aus unterschiedlichen Anteilen 20 eignet. Eine nähere Charakterisierung dieser beiden von häuslichen und industriellen Abwässern bestehen- Gerbstoffgruppen gibt F. S t a t h er in der Monoden kommunalen Abwasser zunächst durch Sedimen- graphie »Gerbereichemie und Gerbereitechnologie . tation einzudicken. Die in dieser Klärstufe anfallenden Akademieverlag Berlin, 1967, und zwar fur die I flan-Schlämme werden entweder als Frischschlamm direkt zengerbstoffe auf S. 247 bis 267 und fur die aroma ii- oder nach einem Fäulnisprozeß allein oder gemischt 25 sehen synthetischen Gerbstoffe auf b. 35J bis 36; mit Überschußschlämmen der biologischen Reinigung Andere, in diesem Werk noch angeführte Verbindu,,-entwässert. Die Frischschlämme können durch fol- gen mit gerbenden Eigenschaften zeigen bei komhigende Kennzahlen charakterisiert werden: nierter Anwendung mit hochmolekularen Polyathylcn-

glykolen teilweise noch gewisse Effekte, doch fall..:i

Feststoffgehalt 3 bis 18°/₀ 30 diese im Vergleich zu den beanspruchten Gerbstoff-

Glühve.'lust des Feststoffes .... 50bis90°;₀ klassen stark ab. Diese Effekte kommen daher den