DE19754656C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beurteilung der Effektivität von Hilfsmitteln für die Entwässerung von Schlämmen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Optimierung von Druckfitrationsvorgängen bei der Schlammentwässerung unter Zugabe von Entwässerungshilfsmitteln.

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.

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 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.

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.

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.

Im Stand der Technik ist bereits eine Reihe derartiger Testapparaturen beschrieben.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1 Beispiel zur experimentellen Verfahrensweise

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:

Start und Enddruck

• - Druckanstieg je Druckschritt, Haltezeit je Druckschritt, Haltezeit bei Enddruck
• - Steuerung der Waage zur Filtratmassebestimmung (Tarierung)
• - Steuerung des kalibrierbaren Trübungssensors zur Messung der Filtrattrübe.

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.

Beispiel 2 Transparenzmessungen bei der Schlammverdichtung

Die Schlammverdichtung durch Flockung und Druckfiltration erfolgte an einem Schlamm aus der Fruchtsaftherstellung. Die Ergebnisse enthält Tabelle 1.

Transparenzen der Druckfiltrate (%) in Abhängigkeit von der Flockungshilfsmittel-Dosierung und von dem beaufschlagten Druck

Folgende Parameter wurden gewählt:

• (1) Schlamm mit einem Feststoffgehalt von 3,0% TS
• (2) Schlammvolumen zur Filtration: 1000 ml
• (3) Filter bei der Druckfiltration: NKD 2319 der Fa. Markert (Luftdurchlässigkeit 500 l/dm² min)
• (4) Flockungshilfsmittel: 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.

Die Qualitäten der Filtratwässer sind jedoch, wie die Werte der Tabelle 1 zeigen, abhängig von der Flockungshilfmitteldosierung.

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.

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.

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.

Beispiel 3 Filtratvolumenmessungen bei der Schlammverdichtung

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.

Tabelle 2 Filtratvolumen bei Druckfiltrationen in Abhängigkeit von der Flockungshilfsmittel-Dosierung

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.

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.

Beispiel 4 Einfluß der Flockungshilfsmitteltypen auf die Schlammverdichtung

Untersucht wurde die Eignung verschiedener Flockungshilfsmittel zur Schlammverdichtung eines Faulschlammes. Die Ergebnisse der Schlammverdichtungen sind in Tabelle 3 dargestellt.

Tabelle 3 Einfluß der Flockungshilfsmitteltypen auf die Schlammverdichtung

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

/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.

Beispiel 5 Filterkuchencharakteristika für die Polyelektrolytbewertung

Die Filterkuchen der Schlammverdichtungen aus Beispiel 4 wurden beurteilt und die Feststoffgehalte ermittelt. Tabelle 4 enthält die Meßwerte.

Tabelle 4 Filterkuchencharakteristika

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

/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.

Beispiel 6 Entscheidung über die Polymereignung mit Hilfe von Filtertüchern mit hoher Luftdurchlässigkeit

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.

Tabelle 5 Schlammverdichtung bei Einsatz verschiedener Filter

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

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.

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.

Beispiel 7 Filtratvolumen und Transparenzmessung bei der Schlammverdichtung

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.

Tabelle 6 Filtratvolumen bei Druckfiltration in Abhängigkeit von der Flockungshilfsmittel-Dosierung

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).

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.

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.

Claims (9)

1. Verfahren zur Beurteilung der Effektivität von Hilfsmitteln für die Entwässerung von Schlämmen unter Einsatz von Schlammproben, wobei jeder Schlammprobe eine definierte Menge des Hilfsmittels zugesetzt wird, worauf ein Preßvorgang simuliert und die Beurteilung der Effektivität anhand mindestens einer Eigenschaft des Filtrates und ggf. mindestens einer Eigenschaft des Filterkuchens vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß während des Preßvorgangs das Filtrat gegen die Sedimentationsrichtung des Schlamms abgepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin als Eigenschaft des Filtrats die Masse oder das Volumen des Filtrats pro Zeiteinheit und/oder die Trübung des Filtrats bestimmt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin als Eigenschaft des Filterkuchens der Filterkuchenaufbau, die Dicke des Filterkuchens und/oder der Anteil an Trockensubstanz im Filterkuchen und/oder dessen Ablösbarkeit untersucht werden.

4. Presse zur Beurteilung der Effektivität von Hilfsmitteln für die Entwässerung von Schlämmen, welche ein auf einer Grundplatte angeordnetes, mit einem abnehmbaren Deckel (9) versehenes Gehäuse (2) aufweist, worin ein mit der Stempelfläche nach oben weisender Druckstempel (3) in vertikaler Richtung bewegbar angeordnet ist und der Deckel (9) mit einer Öffnung (10) für den Filtratauslauf versehen ist, wobei eine Filterplatte (12) unterhalb des Deckels (9) abnehmbar angeordnet ist und Mittel vorgesehen sind, um einen Filter (13) im Betrieb der Presse auf der nach unten weisenden Oberfläche der Filterplatte (12) oder in deren Nähe zu halten.

5. Presse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Druckerhöhung der Druckstempel (3) nach oben bewegbar ist, indem eine zwischen Grundplatte (1) und Stempel (3) befindliche Kammer (7) über eine nahe dem Boden in der Seitenwand des Gehäuses (2) befindliche Öffnung (5) mit Preßluft beaufschlagbar ist.

6. Presse nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel als mit Gewinde versehene Überwurfmutter ausgestaltet ist.

7. Presse nach einem der Ansprüche 4 bis 6, worin ein Dichtungsring (11) auf dem obere Rand des Gehäuses (2) vorgesehen ist.

8. Presse nach Anspruch 7, worin der Filter (13) als Filtertuch ausgebildet ist, das auf dem Dichtungsring aufliegt) und gegebenenfalls ein Stützgewebe (14) über dem Filtertuch (13) und oberhalb von Stützgewebe (14) bzw. Filtertuch (13) die Filterplatte (12) angeordnet ist.

9. Vorrichtung zur Beurteilung der Effektivität von Hilfsmitteln für die Entwässerung von Schlämmen, umfassend eine Presse (I) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, einen Trübungssensor (II) zum Messen des aus der Presse austretenden Filtrats, eine Waage (V) mit Filtratauffang­ gefäß (III), wobei eine Filtratleitung vorgesehen ist, die Filtrat aus der Presse (I) erst in den Trübungssensor (II) und dann in das Filtratauffanggefäß (III) transportieren kann, einen Kompressor (IV), der über eine Druckluftleitung mit der Presse (I) verbunden ist, eine Steuereinheit (VI), die den Kompressor (IV), den Trübungssensor (III) und das Filtratauffanggefäß (III) steuern kann, sowie ein Datenverarbeitungsgerät mit Display (VII), das mit dem Steuergerät (VI), dem Trübungssensor (II) und dem Filtratauffanggefäß über Datenleitungen verbunden ist und die an ihn weiter­ gegebenen Daten verarbeiten und visualisieren kann.