DE3005635A1

DE3005635A1 - Verfahren zum entfernen von metallen aus klaerschlamm

Info

Publication number: DE3005635A1
Application number: DE19803005635
Authority: DE
Inventors: Ing.(grad.) Ernst 7300 Esslingen Oswald; Dipl.-Ing. Agr.Dr. Christian 7560 Gaggenau Vogel
Original assignee: Dambach Industrieanlagen GmbH
Current assignee: Dambach Industrieanlagen GmbH
Priority date: 1980-02-15
Filing date: 1980-02-15
Publication date: 1981-08-20

Description

Verfahren zum Entfernen von Metallen aus Klärschlamm
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Metallen, insbesondere Schwermetallen, aus als wässrige Suspension vorliegendem Klärschlamm, bei dem der wässrigen Suspension mindestens ein solches Zusatzmittel beigegeben wird, das die Metallanteile in andere Metallverbindungen umwandelt, die dann aus der Suspension abgetrennt werden.
Ein derartiges Verfahren ist durch die DE-AS 26 51 673 bekannt. Als Zusatzmittel werden dabei Mikroorganismen, z.B.
Bakterien der Gattung Thiobacillus, verwendet, die die im Klärschlamm enthaltenen Metallsulfide in Metallsulfate umwandeln. Bevor diese Umwandlung der Metallanteile vorgenommen werden kann, müssen also die Metallanteile im Klärschlamm erst in Metallsulfide überführt werden. Dies kann durch Beigabe von elementarem Schwefel im Faulturm geschehen. Das bekannte Verfahren geht also bei dem Entfernen der Metalle aus dem Klärschlamm von dem anaeroben Klärschlamm aus. Sind die Metall anteile in die Metallsulfate überführt, dann können sie durch mehrmaliges Waschen unter Ausnutzung der Gravitation zusammen mit der Lauge abgetrennt und schließlich in an sich bekannter Weise aus der Lauge ausgefällt werden.
Dieses Verfahren setzt ein aufwendiges mehrmaliges Waschen der Suspension voraus, wobei das Verhältnis der in der Lauge enthaltenen Metallsulfate und der in den Schlammfeststoffen noch enthaltenen Metallsulfate von der Anzahl der Waschvorgänge abhängig ist. Um eine ausreichende Entmetallisierung des Klärschlammes zu erreichen, muß der Waschvorgang gründlich sein und sehr oft wiederholt werden. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Verfahrens liegt darin, daß die Bakterien relativ empfindlich gegen organische Substanzen sind, welche stets im Klärschlamm enthalten sind. Daher müssen die organischen Substanzen im Klärschlamm vor der bakteriellen Behandlung möglichst weitgehend biologisch abgebaut sein. Dies erfordert aber eine sorgfältige Kontrolle des Klärschlammes und auch eine Überwachung der Bakterien, damit diese in ausreichendem Maße vorhanden sind. Da die Zusammensetzung des Klärschlammes sehr stark variieren kann, ist diese Kontrolle und Überwachung nicht immer leicht durchführbar, was sich schließlich dann in einer ungenügenden Entfernung der Metalle aus dem Klärschlamm auswirken kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem das Entfernen s von Metallen aus dem Klärschlamm unabhängig von organischen Substanzen im Klärschlamm stets in ausreichendem Maße erfolgt und bei dem auf das aufwendige und mehrmalige Waschen der Suspension zur Ausscheidung der Metallanteile verzichtet werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aerober Klärschlamm verwendet ist, in dem die Metallanteile vorwiegend schon in Metallsulfaten vorliegen, daß ein chemisches Zusatzmittel beigegeben wird, das die Metallsulfate in wasserlösliche Metallverbindungen umwandelt, daß die Suspension danach durch mechanische Trennung in eine feststoffreiche und eine feststoffarme Phase getrennt werden, wobei die im Wasser gelösten Metallverbindungen zum überwiegenden Teil in der feststoffarmen Phase enthalten sind, und daß mittels eines Fäll- und/oder Flockungsmittels aus der feststoffarmen Phase die gelösten Metallverbindungen ausgefällt und mittels einer weiteren mechanischen Trennung von der feststoffarmen Phase getrennt werden. Der Klärschlamm wird erst dann dem Verfahren unterzogen, wenn er sich in der aeroben Phase befindet, die Metallanteile sind dabei im wesentlichen schon in Metallsulfate überführt, Diese Metallsulfate können dann mit chemischen Zusatzmitteln, die von den organischen Substanzen des Klärschlammes nicht beeinflußt werden, in wasserlösliche Metallverbindungen überführt werden. Nach diesem Verfahrensschritt sind die Metallanteile also in der Suspension gelöst und können durch einfache mechanische Trennung der Suspension in eine feststoffreiche und in eine feststoffarme Phase abgetrennt werden. Die mit den gelösten Metallverbindungen angereicherte feststoffarme Phase kann dann in bekannter Weise von den Metallverbindungen befreit werden. Dies erfolgt durch Ausfällung und/oder Ausflockung mit nachträglicher weiterer mechanischer Trennung. Die so gereinigte feststoffarme Phase kann dann bedenkenlos der Kanalisation zugeführt werden. Die aus der flüssigen Phase abgeschiedenen Metallverbindungen können einer Sonderdeponie oder einer Metallrückgewinnungsanlage zugeführt werden.
Nach einer Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, daß chemische Zusatzmittel verwendet werden, die zu leicht umwandelbaren und insbesondere durch Natriumsulfid Na2S oder dgl. umwandelbaren Metallverbindungen führen. Die Verwendung derartiger chemischer Zusatzmittel erleichtert die anschließende Umwandlung der in der Suspension gelösten und mit der feststoffarmen Phase abgetrennten Metallverbindungen aus der feststoffarmen Phase. Die Einleitung des so gereinigten Wassers in die Kanalisation setzt ja eine ausreichende Entfernung der Metallverbindungen voraus, Leicht umwandelbare Metallverbindungen lassen sich dabei vollständiger und vor allen Dingen auch rascher umwandeln, was die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erhöht.
Als chemische Zusatzmittel haben sich bei aerobem Klärschlamm Zitronen- oder Weinsäure sowie Glukonate oder Alkanolamine, insbesondere Trialkanolamine, bewährt.
Die Umwandlung verschiedenartiger Metallanteile läßt sich dadurch verbessern, daß die chemischen Zusatzmittel als Gemisch gleichzeitig oder zeitlich nacheinander zugegeben werden.
Um die chemische Reaktion der Umwandlung der Metallsulfate in wasserlösliche Metallverbindungen zu beschleunigen, hat sich eine Ausgestaltung bewährt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß vor der Zugabe der chemischen Zusatzmittel eine pH-Korrektur durchgeführt wird und daß während und/oder nach der Zugabe der chemischen Zusatzmittel ein sorgfältiges Umrühren und/oder Belüften der Suspension vorgenommen wird.
Die mechanische Trennung der feststoffreichen und feststoffarmen Phase erfolgt dadurch, daß die mechanische Trennung der feststoffreichen und feststoffarmen Phase durch Dekantieren vorgenommen wird, während die mechanische Trennung der ausgefällten und/oder ausgeflockten Metallverbindungen aus der feststoffarmen Phase vorzugsweise mittels einer Kammerfilterpresse vorgenommen wird.
Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der vorliegendon Erfindunge ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den Ansprüchen. In der Zeichnung ist der Verfahrensablauf schematisch und stark vereinfacht in Art eines FunktIonsdiagrammes# dargestellt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl kontinuierlich oder, wie anschließend dargestellt, chargenweise durchgeführt werden.
Von einer nicht näher dargestellten Kläranlage wird aerober Klärschlamm 1 mit 5 % Trockensubstanz angeliefert, der, bezogen auf die Trockensubstanz, beispielsweise zwischen 1000 ppm und 10.000 ppm an Metallanteilen, vorwiegend als Metallsulfate, enthält. Der aerobe Klärschlamm 1 wird in ein Behandlungsbecken .2 eingeleitet, worauf über einen pH-Wert-Dosierer 3 der pH-Wert des aeroben Klärschlammes 1 in dem Behandlungsbecken 2 auf einen optimalen Wert eingestellt wird. Wird anstelle des aeroben Klärschlammes 1 Schlamm mit einem höheren Trockenstoffanteil angeliefert, so wird der vorzugsweise in dem Behandlungsbecken 2 durch Zugabe von Wasser verdünnt. Im Becken 2 befindet sich daher stets eine wässrige Suspension . Von einem Silo 4, der chemische Zusatzmittel wie beispielsweise Zitronen- oder Weinsäure oder Glukonat oder Triaethanolamin enthält, wird über eine Dosiervorrich- tung 5 eine bestimmte Menge an chemischen Zusatzmitteln in das Behandlungsbecken 2 eingeleitet. Die Menge hängt einerseits ab von der Menge der im Behandlungsbecken 2 in Suspension befindlichen Trc>ckensubstanz und andererseits von der in der Suspension enthaltenen Menge an Metallsulfaten. Durch ein in dem Behandlungsbecken 2 vorgesehenes Rührwerk 6 wird eine gute Dllrchrischung sämtlicher Substanzen im Behandlungsbecl.
2-erzielt, und es wird einer Sedimentation der Schlammteilchen entgegengewirkt. Durch das Rührwerk 6 wird der Umwandlungsgrad, also der Anteil an Metallsulfaten, der durch den oder die zugegebenen chemischen Zusatzmitteln chemisch umgewandelt wird, groß gehalten. Die chemische Umwandlung führt die Metallslfae über in wasserlösliche Metallverbindungen oder Metallkomplexe, die in dem Wasser der wässrigen Suspension in Lösung gehen. Anschließend wird die behandelte Suspension in eine mechanische Trenneinrichtung, z.B. Dekanter 7, geleitet. Der sich durch den mechanischen Trennvorgang 7 ansammelnde Klärschlamm ist in seinem Gehalt an Metallverbindungen um mindestens einen Faktor von 101 reduziert.Dieser Schlamm hat vorzugsweise einen Trockensubstanzteil von ca. 20 bis 40 %. Sein Gehalt an Metallverbindungen liegt in der Größenordnung von 100 ppm. Aufgrund dieses geringen Gehaltes an Metallverbindungen kann der Schlamm bedenkenlos abgelagert oder auch landwirtschaftlichen Zwecken zugeführt werden.
Das Zentrat (feststoffarme Phase) aus der mechanischen Trenneinrichtung, z.B. Dekanter/Presse, in dem sich nunmehr die zuvor im Schlamm enthaltenen Metallanteile in Form gelöster Metallverbindungen befinden, wird abgepumpt in ein Becken 8.
Im Becken 8 wird, soweit erforderlich, über einen pH-Wert-Dosierer 9 ein gewünschter, vorzugsweise im neutralen Bereich liegender pH-Wert eingestellt, und es wird dann von einem Silo 10 über eine Dosiervorrichtung 11 ein Fällmittel, beispielsweise Na2 S, zugeführt. Dieses Fällmittel bewirkt, daß die im Wasser gelösten Metallverbindungen in wasserunlösliche Metallverbindungen überführt werden, die sich dann als Schwebeteilchen im Wasser befinden. Soweit das Fällmittel nicht bereits auch als Flockunqsmittel wirkt, kann noch zusätzlich in analoger Weise ein Flockungsmittel zugegeben werden, das zu einem Ausflocken der überführten Met<#llverbindungen dient, um Feststoffe besser von der Flüssigkeit trennen zu können.
Um eine gute Einwirkung zu erzielen, ist in dem Becken 8 ebenfalls ein Rührwerk 1 vorgesehen. Nach einer ausrcichenden Reaktionszeit wird die Suspension aus dem Becken 8 abgepumpt und z.B. in einer Kainrnerfilterpresse/Dekanter 13 eingedickt. Das austretende Wasser kann unbedenklich der Kanalisation zugeführt werden, wogegen der eingedickte Schlamm, der außer den noch von dem zugeführten Klärschlamm stammenden Schwebeteilchen die ausgefällten Metallanteile enthält, einer Metallrückcjewinnungsanlage oder einer Sondermülldeponie zugeführt wird. Die Menge an aus der Kammerfilterpresse 13 kommenden Filterkuchens, der hoch metallhaltig ist, ist nur ein Bruchteil der als Klärsclllamm 1 zugeführten, aufzubereitenden Trocke##substanz.

Claims

Anspriiche: 1. Verfahren zum Entfernen von Metallen, insbesondere Schwermetallen, aus als wässrige Suspension vorliegendem Klärschlamm, bei dem der wässrigen Suspension mindestens ein solches Zusatzmittel beigegeben wird, das die Metallanteile in andere Metallverbindunsen umwandelt, die dann aus der Suspension abgetrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß aerober Klärschlamm verwendet ist, in dem die Metallanteile vorwiegend schon in Metallsulfaten vorliegen, daß ein chemisches Zusatzmittel beigegeben wird, das die Metallsulfate in wasserlösliche Metallverbindungen umwandelt, daß die Suspension danach durch mechanische Trennung in eine feststoffreiche und eine feststoffarme Phase getrennt werden, wobei die im Wasser gelösten Metallverbindungen zum überwiegenden Teil in der feststoffarmen Phase enthalten sind, und daß mittels eines Fäll- und/oder Flockungsmittel aus der feststoffarmen Phase die gelösten Metallverbindungen ausgefällt und mittels einer weiteren mechanischen Trennung von der feststoffarmen Phase getrennt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß chemische Zusatzmittel verwendet werden, die zu leicht umwandelbaren und insbesondere durch Natriumsulfid Na2S oderdgl. umwandelbaren Metallverbindungen führen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als chemisches Zusatzmittel Zitronen- oder Weinsäure verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als chemisches Zusatzmittel Glukonate oder Alkanolamine, insbesondere Trialkanolamine, verwendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die chemischen Zusatzmittel als Gemisch gleichzeitig oder- zeitlich nacheinander zugegeben werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Zugabe der chemischen Zusatzmittel eine pH-Korrektur durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß während und/oder nach der Zugabe der chemischen Zusatzmittel ein sorgfältiges Umrühren und/oder Belüften der Suspension vorgenommen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Trennung der feststoffreichen und feststoffarmen Phase durch Dekantieren/Pressen vorgenommen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere mechanische Trennung der wasserunlöslichen Metallverbindungen aus der feststoffarmen Phase mittels einer Kammerfilterpresse (13) vorgenommen wird.