DE3014046C2

DE3014046C2 - Anordnung zur Schlammaufbereitung

Info

Publication number: DE3014046C2
Application number: DE3014046A
Authority: DE
Inventors: Jozsef Dipl.-Ing. Dr. Budapest Bitskey; Lajos Dipl.-Ing. Dr. Bulkai; Jozsef Dipl.-Ing. Olah; Andras Dipl.-Ing. Toth; Geb. Palotai Emese Dipl.-Ing. Toth
Original assignee: Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Központ, Budapest
Priority date: 1979-04-13
Filing date: 1980-04-11
Publication date: 1987-02-19
Also published as: BE882745A; FR2453832B1; FR2453832A1; NL8002128A; LU82330A1; JPS5624099A; US4340488A; DE3014046A1; HU180963B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Schlammaufbereitung der im Oberbegriff des Patentanspruchs beschriebenen Art. Eine solche Anordnung ist aus der DE-AS 23 31 242 bekannt.
Bei dieser bekannten Anordnung ist der Ultraschallbehandlungsraum in Form eines zylindrischen Gefäßes ausgeführt, das von einer in hierzu in konzentrischen Windungen geführten Rohrschlange umschlossen ist. Die bekannte Anordnund dient zur Aufbereitung und Trennung emulsionsartiger Schlämme. Die Altemulsion wird in das untere Ende der Rohrschlange eingeführt, in die ebenfalls Konditionierungsmittel und Druckluft eingeleitet werden. Die Altemulsion gelangt sodann von oben in den Ultraschallbehandlungsraum, wo die Altemulsion durch Ultraschall behandelt wird und die abzuscheidende Phase, überwiegend durch die Einwirkung der aufsteigenden Luft, nach oben getragen wird und abgeschieden werden kann.
Dabei ist zur Einleitung der Druckluft ein erheblicher Aufwand notwendig. Hinzu kommt, daß die aufsteigenden Luftbläschen der Emulsion eine große Wärmemenge entziehen, so daß zur Sterilisation eine zusätzliche Heizung vorgesehen werden müßte.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung anzugeben, bei der sich der Aufwand für die Einleitung und Verwendung der Druckluft bei zufriedenstellender Desinfektion und kurzer Aufenthaltsdauer des Schlammes vermeiden läßt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.
Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung wird selbst dann eine innige Vermischung des Schlammes und des Konditionierungsmittels gewährleistet, wenn letzteres direkt in den Ultraschallbehandlungsraum eingeleitet wird. Durch die Ultraschallbehandlung werden die festen Bestandteile des Schlammes zertrümmert; die durch die Kavitationswirkung infolge der Ultraschallbehandlung ausgetriebenen Gase reichen aus, um die feste Phase im Flotationsraum aufschwimmen zu lassen. Die durch die Ultraschallbehandlung entstehende Wärme trägt zusammen mit der Zertrümmerung der festen Phase einschließlich lebender Mikroorganismen zur Desinfektion des Schlammes bei.
Grundlegende Vorteile der Erfindung:

- kurze Aufenthaltsdauer, geringer Volumen- bzw. Platzbedarf;
- Erhalt eines desinfizierten Schlammes, der für landwirtschaftliche Zwecke und in Gärtnereien verwendet werden kann;
- der Dungwert wird durch das Verfahren nicht vermindert;
- preiswerte Konditionierungsmittel können verwendet werden (z. B. Aluminiumsulfat);
- die Ultraschallbehandlung gewährleistet auch ohne ein Chemikalienrührwerk eine intensive Chemikalienvermischung;
- infolge der schnellen und intensiven Vermischung ergibt sich ein wirtschaftlicher Chemikalienverbrauch;
- hoher Trockengehalt des Flotationskonzentrats (ca. 10%), die Kapazität des Schlammfilters bzw. Trockenbeetes kann gut ausgenutzt werden;
- kurzzeitige Energiezufuhr (10 Minuten, bei Pasteurisieren 30 Minuten);
- die Flotationsphasentrennung kann ohne Luftzufuhr erreicht werden.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels der Anordnung zur Schlammaufbereitung erläutert.
Der Schlamm wird über ein Rohr 1 einem Durchflußbehälter zugeführt, in dessen in Strömungsrichtung ersten Hälfte Platten 2 zur Ultraschallerzeugung und -übertragung angeordnet sind. In der Nähe der in Strömungsrichtung liegenden Enden der Platten 2 ist eine Einrichtung 3 zur Zufuhr von Flockungsmittel und anderen Chemikalien vorgesehen. Über dem in Strömungsrichtung hinter dem Ultraschallbehandlungsraum angeordneten Flotationsraum 4 ist ein Kratzband 5 angeordnet. Der aufbereitete Schlamm wird aus dem Flotationsraum 4 über ein Rohr 6 abgeleitet. Zur Ableitung der wässrigen Phase dient ein Sumpf bzw. ein Rohr 7.
Rohschlamm, Überschußschlamm oder gemischter Schlamm biologischer Abwasserkläranlagen bzw. Schlamm von Wasseraufbereitungsanlagen (z. B. chemischer Kläranlagen, Enteisenungsanlagen, Sandfilteranlagen) wird durch Gravitation oder durch Pumpen in dünnflüssigem oder verdichtetem Zustand durch das Rohr 1 in den Ultraschallbehandlungsraum geführt. Die in den durchströmenden Schlamm eintauchenden Platten 2 werden in Ultraschallschwingungen versetzt. Während des 10 Minuten lang dauernden Durchströmens wird der Schlamm vollständig zertrümmert; hierbei wird über die Einrichtung 3 ein Flockungs- oder Koaguliermittel zugeführt. Dies ist bei dem Schlamm der biologischen Abwasserkläranlagen ein Metallsalz, vorteilhafterweise Aluminiumsulfat; bei chemisch behandeltem Schlamm ist es entweder im Schlamm enthalten oder ein organisches Polyelektrolyt. Die Ultraschallbehandlung gewährleistet innerhalb von einigen Sekunden die einwandfreie Vermischung. Durch die Behandlung erwärmt sich der Schlamm auf eine Temperatur von etwa 70°C. Die Erwärmung erhöht die desinfizierende Wirkung. Die durch die Ultraschallbehandlung hervorgerufenen Verdichtungen und Verdünnungen scheiden die in der Flüssigkeit in gelöstem Zustand vorhandenen Gase in Form von Blasen ab, die dann den flockigen Schlamm im Flotationsraum 4 zum Aufschwimmen bringen. Dieser wird durch das Kratzband 5 durch das Rohr 6 entfernt und der Schlamm gelangt unmittelbar auf das Schlammentwässerungsfilter oder bei Fehlen eines solchen auf das Schlammtrockenbeet. Die wässrige Phase wird über das Rohr 7 abgeführt.
Es wurden Versuche mit zwei verschiedenen Schlammsorten vorgenommen:

1. Mit Überschußschlamm der biologischen Abwasserkläranlage in Südpest (Schlammkonzentration 21,9 g/lit).
2. Mit nach Füllung des vorabgesetzten Abwassers der Abwasserreinigungsanlage in Südpest mit kristallinem Aluminiumsulfat (Al₂(SO₄)₃ · 18 H₂O) mit einer Dosierung von 200 mg/l entstandenem chemisch behandeltem Schlamm (Schlammkonzentration 10,5 g/l).

Die Ultraschallbehandlung wurde bei beiden Schlammsorten mit einem Labor-Ultraschallgerät vom Typ MSE vorgenommen. Die angewandte Frequenz betrug 20 kHz, die Amplitude der Schwingungen 7,3 µm. Infolge der Behandlung verminderte sich die kapillare Filtrationszeit des Schlammes in bedeutendem Maße.
Da zwischen der kapillaren Filtrationszeit und dem spezifischen Filtrationswiderstand eine Korrelation besteht, folgt daraus, daß auch der Filtrationswiderstand in großem Maße zurückging.
Die zu Beginn 213 Sekunden betragende kapillare Filtrationszeit des Überschußschlammes wurde durch Ultraschallbehandlung und, auf den Schlammtrockengehalt bezogen, 15,2%ige Zugabe von wasserfreiem Aluminiumsulfat auf 46 sec. vermindert.
Die zu Beginn 32 Sekunden betragende kapillare Filtrationszeit des mit Chemikalien behandelten Schlammes verminderte sich schon durch Entwirkung der Ultraschallbehandlung auf 11 Sekunden, mit der Zugabe von auf den Trockengehalt bezogen 0,95%igem Polyelektrolyt (Praestol 444 K) hingegen bereits auf 8 Sekunden.
Die durch die Ultraschallbehandlung herbeigeführte Verminderung der Bakterienzahl wurde in Abwasserschlamm und in einer besonders widerstandsfähigen sporenbildenden Bakterienkultur (Bacillus genus) in gleicher Weise untersucht und dabei festgestellt, daß dem zu Beginn schnellen Rückgang nach Ablauf von 10 Minuten nurmehr eine unwesentliche Änderung folgte, und zwar sowohl bei Bakterien mit einem Wärmeoptimum von 20°C als auch bei solchen mit einem Wärmeoptimum von 37°C (zu den letzteren gehören die Patogene). In Abhängigkeit von der spezifischen Energiezufuhr betrug der Rückgang der Bakterienanzahl das 10⁴- bis 10⁹fache, nach einer 30 Minuten langen Pasteurisierung der Schlammproben bei einer Temperatur von 70°C jedoch lediglich das 10⁴fache.

Claims

Anordnung zur Schlammaufbereitung, mit einem Behälter, einer in den Behälter mündenden Flockungsmittelzufuhr und in dem Behälter angeordneten Ultraschallvibratoren, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Behälter hintereinander ein Ultraschallbehandlungsraum und ein Flotationsraum angeordnet sind, und daß die Flockungsmittelzufuhr in den Ultraschallbehandlungsraum mündet.