METHOD OF DEWATERING SEWAGE SLUDGE IN FILTER PRESSES

Abstract: 1. A multistage process for dewatering sewage sludges of which the sludge solids contain less than 70% of organic matter, and whose dewatering characteristics have been improved by adding organic flocculants, on a filter press, using inert additives, wherein the sewage sludges are concentrated, by adding an organic flocculant during thickening by gravity sedimentation, from 0.5-5.0% by weight of sludge solids to 6-14, and especially 8-12, % by weight of sludge solids, the sewage sludges are mixed with additives, such as finely divided coal or ash or mixtures thereof, in an amount of from 0.5 to 1.5 parts by weight per part by weight of sludge solids, and the sludges are treated, before, during or after admixture of the additives, with a further 2-8 kg of organic flocculant/tonne of sludge solids and are then dewatered on the filter press to produce filter cakes which can be combusted with the utilization of their calorific content.

Description: Verfahren zum Entwässern von Klärschlämmen auf Filterpressen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwässern von Klärschl##men, deren organischer Anteil am Schlammfeststoff weniger als 70 ¯, beträgt und deren Ent wässerungsverhalten durch Zugabe organischer Flockungsmittel verbessert worden ist, auf einer Filterpresse. In Kläranlagen von Industrieunternehmen und in zentralen Grosskläranlagen von Kommunen, in die grössere Mengen gewerblicher Abwässer eingeleitet werden, wird es in zunehmendem Masse erforderlich, die anfallenden Klärschlämme durch Verbrennen zu beseitigen. Klärschlämme dieser Herkunft können Stoffe enthalten, die einer Unterbringung auf Deponien entgegenstehen. Eine umwe lt freundliche und sichere Art der Beseitigung ist die totale Veraschung. Auch wegen stark gestiegener Transportkosten und wegen Raumnot auf den meisten Deponien wird eine Verbrennung der Klärschlämme angestrebt. Eine wirtschaftliche Verbrennung ist nur durch eine mög- lichst hohe Aufkonzentrierung der Schlammfeststoffe erreichbar. Der spezifische Wassergehalt (kg Wasser/kg Schlammfeststoff) der zu verbrennenden Schlämme sollte möglichst gering sein. Bei bekannten Verfahren werden die Schlämme auf Dekanter oder Siebbandpressen unter Verwendung organischer Flockungsmittel entwässert. In diesen Fällen muss zur weiteren Aufkonzentrierung der entwässerten Klärschlämme eine energie¯ zehrende Trocknung nachgeschaltet werden, um eine wirtschaft liche Verbrennung durchführen zu können. Auch bei dem verbreitetsten Entwässerungsverfahren, der einstufigen Entwässerung auf einer Kammerfilterpresse unter Verwendung von Eisensalzen und Kalk als Entwässerungshilfs- mittel und unter Verwendung inerter Zuschlagstoffe, wie z.B. Asche, Sand, Steinmehl werden Filterkuchen erzeugt, die als solche für eine Verbrennung nicht geeignet sind. Es müssen erhebliche Mengen Zusatzbrennstoffe wie Kohle und/oder dl zugeschlagen werden. Ausserdem stören die durch den Kalk hervorgerufenen Beläge und Verkrustungen an den Verbrennungseinrichtungen. Nach einem anderen Entwässerungsverfahren (DE-OS 29 20 350) ist eine weitergehende maschinelle Entwässerung von Klär- schlämmen auf Kammerfilterpressen unter Verwendung organischer Flockungsmittel erreichbar. Die Klärschlämme werden unter definierten Bedingungen mit organischen Flockungsmitteln vorbehandelt, durch Schwerkraftfiltration von der Hauptmenge des Schlammwassers befreit und dann der Druckfiltration auf einer Kammerfilterpresse unterworfen. Durch die vorherige Aufkonzentrierung der Schlammfeststoffe bis in den Bereich von 10 - 20 ¯ erlangen die Schlammflocken eine für das Verfahren ausreichende mechanische Stabilität. Die Klärschlämme können ohne Schädigung gefördert, gepumpt und bis zu einem Pressdruck von 15 bar der Druckfiltration unterworfen werden. Die erzielten Schlammfeststoffgehalte liegen bei Klärschlämmen, die einen organischen Anteil am Schlammfeststoff von weniger als 65 besitzen, so hoch, dass die Heizwerte der Filterkuchen im Bereich der selbstgängigen Verbrennung liegen. Bei Klärschlämmen mit einem höheren Anteil organischer Substanz am Schlammfeststoff ist ein geringer Zusatz von Nohleschlamm erforderlich, um selbstgängig verbrennbare Filterkuchen zu erhalten. Bei diesem Verfahren ist es mitunter erforderlich, die Schichtdicken der Filterkammern zum Zwecke der Erzielung besonders hoher Schlammfeststoffgehalte zu vermindern. Aufgabe der Erfindung war es demnach, ein Entwässerungsver fahren zu erarbeiten, das die vorgenannten Nachteile nicht besitzt, und bei dem durch einfachere und zweckdienlichere Massnahmen die erforderliche Aufkonzentrierung der Schlammfeststoffe bis über 10 % erreicht werden kann. Ziel ist daher, stabile Schlammflocken zu erzeugen, so dass die Druckfiltration auf einer Filterpresse direkt vorgenommen und die vorgeschaltete Schwerkraftfiltration eingespart werden kann. Die Filterkuchen sollen selbstgängig verbrennbar sein. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Ent wässerungsverfahren zu erarbeiten, das Filterkuchen liefert, deren gesamter Wärmeinhalt bei einer Verbrennung in einem Kraftwerk anstelle von Primärenergieträgern in Strom und Dampf umgewandelt werden kann. Diese Aufgaben wurden erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass man die Klärschlämme durch einen Zusatz organischer Flokkungsmittel bereits bei der Eindickung durch SchwerkraSt- sedimentation von 0,5 bis 5,0 Gew.-%'Schlammfeststoff bis in den Bereich von 6 - 14 und insbesondere 8 - 12 Gew.- Schlammfeststoff aufkonzentriert, die Klärschlämme mit Zuschlagstoffen, wie feinteiligen Kohlen oder Aschen oder deren Gemischen, in einer Menge von 0,5 bis 1,5 Gewichtsteilen je Gewichtsteil Schlammfeststoff vermischt, die Klärschlämme vor, während oder nach dem Einmischen der Zuschlagstoffe mit weiteren Mengen im Bereich von 2 - 8 kg organischer Flockungsmittel/t Schlammfeststoff behandelt und dann auf der Filterpresse entwässert. Nach einer besonderen Ausbildung der Erfindung erfolgt die Behandlung der KlErschlffimme mit weiteren Mengen organischer Flockungsmittel vor dem Einmischen der Zuschlagstoffe, und zwar in der Weise, dass die Klarschlämme in einem Rührbehälter innerhalb von 1 - 3 Minuten bei Rührerdrehzahlen von 5 - 50 min 1 mit der Flockungsmittellösung vermischt werden, oder, dass die Klärschlämme in statischen ¯!#ohrmischern, die in ihrem Innern Wendeln besitzen, in weniger als 1 Minute mit der Flockungsmittellösung in Kontakt gebracht werden. Gemäss einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann die Behandlung der Klärschlämme mit weiteren Mengen organischer Flockungsmittel auch gleichzeitig mit dem Einmischen der Zuschlagstoffe in einem Mischer innerhalb von 1 - 5 Minuten und bei Rührerdrehzahlen von 5 - 50 min 1 erfolgen. Als organische Flockungsmittel für das erfindungsgemässe Verfahren werden Flockungsmittelmischungen eingesetzt, die aus einem Flockungsmittel mit 30 - 40 piger kationischer Modifizierung und aus einem Flockungsmittel mit 70 - 90 %iger kationischer Modifizierung bestehen und deren Mischungsverhältnis 1:3 bis 3:1 bevorzugt 1:1 beträgt. Unter Klärschlämmen sollen verstanden werden: Primärschlämme, die in der Vorklärstufe einer Kläranlage durch Sedimentation erhalten werden, Mischschlfimme, die eine Abmischung von Belebtschlämmen (überschussschlämmen) aus biologischen Klär- anlagen mit Primärschlämmen darstellen, Faulschlämme, mineralisierte Schlämme, die z.B. durch tangzeitbelüftung bei Umgebungstemperatur entstehen. Die Schlämme können kommunaler, industrieller oder gemischter Herkunft sein. Diese Klärschlämme besitzen an ihrem Entstehungsort einen Schlammfeststoffgehalt von 0,5 - 5,0 S. Der organische Anteil (oTS) am Schlammfeststoff beträgt in der Regel weniger als 70 %. Solche Klärschlämme können durch organische Flockungsmittel bis in den Bereich von 6 - 14 % und insbesondere von 8 - 12 Gew,- Feststoff durch Schazerkraftsedi- mentation in den Eindickern einer Kläranlage aufkonzentriert werden. Es erfolgt demnach nicht nur eine Sedimentationsbe schleunigung, sondern auch eine beträchtliche Erhöhung des Eindickgrades. Als. organische Flockungsmittel können handelsübliche Marken eingesetzt werden. Hierbei handelt es sich um wasserlösliche, makromolekulare Verbindungen, die durch Polymerisation oder durch Copolymerisation von Acrylamid, von Acryl säure und/oder ihren Salzen oder von Estern der Acrylsäure bzw. Methacrylsäure, die über ihre Alkoholkomponente speziell modifiziert worden sind. Diese Flockungsmittel unterscheiden sich ausserdem noch durch ihre unterschiedliche elektrische Ladung (kationisch, anionisch oder elektroneutral) und durch ihren Polymerisationsgrad. Die Auswahl eines geeigneten Flockungsmittels nach Art und Menge erfolgt nach bekannten Methoden bereits im Labormassstab. Für die Eindickung kommen anionische oder kationische Flockungsmittel in Betracht. Sie werden in einer Menge von 0,5 - 2,0 kg Wirkstoff/t Schlammfeststoff eingesetzt. Die Vorauswahl der organischen Flockungsmittel, die für die durchgreifende Verbesserung des Entwässerungsverhaltens der erfindungsgemässen Schlammgemische eingesetzt werden sollen, erfolgte nach den Methoden, die in der DE-OS 28 37 017 beschrieben worden sind. Gemäss der Aufgabe der Erfindung müssen bei der Flockungsreaktion Schlmmflocken entstehen, die eine besonders hohe mechanische Stabilität besitzen. Es wurde überraschend gefunden, dass Mischungen von organi- schen Flockungsmitteln, die aus einem Flockungsmittel mit 30 - 40 %iger kationischer Modifizierung und aus einem zlockungsmittel mit 70 - 90 %iger kationischer Modifizierung bestehen, besonders mechanisch stabile Schlammflocken liefern. Das Mischungsverhältnis kann im Bereich 1:3 bis 3:1 schwanken. Bevorzugt wird jedoch ein Mischungsverhältnis von 1:1. Die erforderlichen Flockungsmittelmengen liegen im Bereich von 2 - 8 kg Wirkstoff/t Schlammfeststoff. Sie sind abhängig von der Art des Jeweiligen Schlamms und von der Feststoffkonzentration. Die Flockungsmittel werden in Form ihrer 0,05 - 0,2 zeigen wässrigen Lösungen eingesetzt. Die Herstellung solcher verdünnter Flockungsmittellösungen aus den festen und flüssigen Handelsprodukten erfolgt nach bekannten Methoden in handelsüblichen Vorrichtungen. Die Flockungsmittellösungen werden direkt in die & hlamm- leitung nach der Schlammpumpe zudosiert. Hierbei können Eintragshilfen, wie z.B. ein Kegelmischer oder ein statischer Mischer, mit geringem Querschnitt vorteilhaft sein. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren werden den eingedickten Klärschlämmen Zuschlagstoffe, wie feinteilige Kohlen und Aschen, zugefügt. Als feinteilige Kohlen kommen in Betracht: Feinkohlen, die bei der Trennung von Feinkohle und Gangart (Berge) durch Flotation und nachfolgender EntwXsserung gewonnen werden. Auch Kohleschlämme, die bei Na#aufbereitungsverfahren entstehen, sind geeignet. Ferner können Siebfraktionen von Kraftwerkskohlen oder von Grünkoks aus Raffinerien bis zu einer Korngrösse von 1 mm verwendet werden. Als weitere Zuschlagstoffe werden Aschen der verschiedensten Herkunft verwendet. Besonders wirtschaftlich ist die Verwendung von Aschen, die bei der Müllverbrennung oder bei der Verbrennung der Klärschlämme anfallen. Hierbei ist zu beachten, dass die Aschen möglichst kalkfrei sind und einen pH-Wert von 6 bis höchstens 8 besitzen. Eine Asche, deren pH-Wert grösser als 8 beträgt, beeinflusst die nachfolgende Flockungsreaktion nachteilig. Die Zusatzmengen der Zuschlagstoffe hängen von der jeeili- gen Zielsetzung ab. Für den Fall, dass selbstgängig verbrennende Filterkuchen erzeugt werden sollen, liegen die MengenverhÅaltnisse von Schlammfeststoff (STS) Kohlefest- stoff (KTS):Asche (A) im Bereich von 1:0,2:0,3 bis 1:0,5:1,0 Werden Filterkuchen angestrebt, die als Brennstoff für Kraftwerke geeignet sind, d.h. wenn die Filterkuchen einen besonders hohen Heizwert haben sollen und die spezifischen Wassergehalte ein Minimum aufweisen sollen, dann wird auf einen Aschezusatz verzichtet und nur feinteilige Kohle zugeschlagen. Als besonders günstig erwiesen sich Mischungsverhältnisse im Bereich von STS:KTS = 1:1,2 bis 1:1,5. Die Zuschläge werden in den Klärschlämmen mit Hilfe von Mischwerken homogen verteilt. Diese können absatzweise oder kontinuierlich betrieben werden. Die Verweilzeit in den Mischern beträgt 1 bis 5 Minuten. Die Rührerdrehzahlen -1 liegen im Bereich von 5 bis 50 min Die Behandlung der Klärschlämme mit weiteren Mengen organe scher Flockungsmittel kann wegen der besonders hohen mechas nischen Stabilität der Schlammflocken, die bei Anwendung der erfindungsgemässen Flockungsmittelgemische erzielt wird, bereits vor dem Einmischen des Zuschlagstoffes vorgenommen werden. Es wurde überraschend gefunden, dass bei dieser Verfahrensweise die Schlammgemische ihre höchste Entwässerbarkeit bei der Druckfiltration auf der Filterpresse erlangen. Die Vorbehandlung der eingedickten Klärschlämme mit den wässrigen 0,05 - 0,2 %igen Flockungsmittellösungen kann in einem vertikal von unten nach oben durchströmten Rührbehälter (dynamischer Flockungsreaktor) innerhalb von 1 - 3 Minuten bei bei Rührerdrehzahlen von 5 - 50 min 1 erfolgen. Die Flok- kungsreifezeiten und der günstigste Energieeintrag kann nach der in der DE-OS 29 20 434 beschriebenen Methode ermittelt werden. Diese Vorbehandlung kann ebenso erfolgreich in statischen Rohrmischern, die in ihrem Innern Wendeln besitzen, durchgeführt werden. Die Flockungsreifezeiten betragen in diesem Falle wegen der besonderen hydraulischen Verhältnisse weniger als 1 Minute. In der Regel werden mehrere Mischerelemente hintereinander geschaltet. Diese Mischstrecke (statischer Flockungsreaktor) ist dann Bestandteil der Schlammleitung. Nach einer anderen Ausführungsform kann die Behandlung der Xlärschlämme mit weiteren Mengen organischer Flockungsmittel gleichzeitig mit dem Einmischen der Zuschlagstoffe in einem Mischwerk innerhalb von 1 - 5 Minuten und bei Rührerdrehzahlen von 5 - 50 min 1 erfolgen. In diesem Falle dient der Mischer ebenfalls als Flockungsreaktor. Die für die Flockung erforderliche Flockungsreifezeit und der notwendige Energieeintrag können. bei dieser Arbeitsweise erreicht werden. Durch diese Art der Vorbehandlung werden bei einigen Schlammmischungen bei der Druckfiltration auf Filterpressen ebenso günstige Entwässerungseffekte erzielt, wie bei der vorher beschriebenen Arbeitsweise. Die geflockten Schlammgemische, welche die Zuschlagstoffe enthalten, werden in einem Zwischenbehälter, der als Mengenpuffer dient, gesammelt und von hier aus in die Filterpressen gefördert. Als Filterpressen kommen Kammerfilterpressen, Rahmenfilterpressen oder Membranfilterpressen in Betracht. Bei Verwendung von Zuschlagstoffen in einer Menge von 0,5 - 1,5 Gewichtsteilen je Gewichtsteil Schlammfeststoff kann auch in grösseren Schichtdicken bis zu 40 mm gepresst werden. Dies ist ein Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens, da jetzt auch bei Verwendung organischer Flockungsmittel als Entwässerungs- hilfsmittel anstelle von Eisensalzen und Kalk in grösseren Schichtdicken gearbeitet werden kann. Die Presszeiten liegen im Bereich um 90 - 180 Minuten. Es werden Pressdrücke bis 15 bar angewandt. Bei Einhaltung der erfindungsgemässen Massnahmen lösen sich die Presskuchen einwandfrei von den Filtertüchern ab, so dass ein selbsttätiger Abwurf erfolgen kann. Die erzielten Feststoffgehalte in den Presskuchen lagen überraschend hoch: Bei der Verfahrensweise, bei der den Klärschlämmen feintei- lige Kohlen in den Mengenverhältnissen von STS:KTS = 1:1,2 bis 1:1,5 zugeschlagen werden, können Feststoffgehalte in den Presskuchen von 55 - 65 % erreicht werden. Die spezifischen Wassergehalte der Presskuchen liegen im Bereich von 1,4 - 1,6 kg:kg STS. Die Heizwerte betragen 9200 bis 14600 kJ/kg (2200 - 3500 kcal/kg). Aufgrund der hohen Heizwerte und der niedrigen spezifischen Wassergehalte sind diese Presskuchen als Brennstoff für Kraftwerke geeignet. Die besonderen Vorteile dieser Verfahrensvariante bestehen darin, dass einerseits die feinteilige Kohle, die zunächst als Filterhilfsmittel diente, in vollem Umfang als Primärenergieträger eingesetzt werden kann. Andererseits kann auch der gesamte Wärmeinhalt der Klärschlämme aus dem organi- schen Anteil des Schlammfeststoffs (oTS) zur Gewinnung von Strom und Dampf ausgenutzt werden. Diese Verfahrensvariante ist von besonderer Bedeutung für kommunale Grosskläranlagen, da kommunale KlärschlSnme besonders energiereich sind und günstige Voraussetzungen für die Verbrennung liefern. Bei der Verfahrensvariante, bei der den Klärschlämmen feinteilige Kohlen und Aschen in den Mengenverhältnissen von STS:KTS:A = 1:0,2:0,3 bis 1:0,5:1,0 zugeschlagen werden, können Feststoffgehalte in den Presskuchen von 50 - 60 % erhalten werden. Die spezifischen Wassergehalte der Presskuchen liegen im Bereich von 1,3 bis 1,8 kg/kg STS. Die Heizwerte betragen 4600 - 6300 kJ/kg (1100 - 1500 kcal/kg). Diese Presskuchen können selbstgängig in Wirbel- oder Etagenöfen verbrannt werden. Diese Verfahrensvariante gestattet eine kostengünstige Beseitigung der Klärschlämme bei minimalem Energieeinsatz, wenn eine Verbrennung in einem Kraftwerk unter#Energiege- winnung nicht möglich ist. Der Vorteil dieser Variante des erfindungsgemässen Verfahrens gegenüber den Verfahren nach dem Stande der Technik besteht darin, dass durch die weitergehende mechanische Entwässerung unmittelbar selbstgängig verbrennbare Filterkuchen erzeugt werden. Eine energieaufwendige Trocknung der entwässerten Klärschlämme oder ein Zusatz von grösseren Mengen feinteili- ger Kohle und/oder Heizöl ist daher nicht mehr erforderlich. Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird demnach ein nutzbarer Primärenergieträger aus den Klärschlämmen gewonnen oder Primärenergie bei der Beseitigung der Schläir#¯e eingespart. Bei der Verbrennung in Wirbelöfen wird eine höhere Betriebssicherheit durch die kalkfreie Fahrweise erreicht. In Folge der hohen Volumenreduzierung ist eine bessere Ka- pazitätsausnutzung bei den Entwässerungs- und Verbrennungsvorrichtungen möglich. rbie Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert. Die dort angegebenen Prozentzahlen sind immer Ge- wichtsprozente. Bei den Beispielen 1 - 5 wurde ein Mischschlamm aus einer mechanisch biologischen Kläranlage verwendet, der aus 80 Teilen Belebtschlamm und aus 20 Teilen Primärschlamm besteht und dessen organischer Anteil'am Schlammfeststoff 65 % beträgt. Der Mischschlamm wurde in einem Rundeindicker durch Zugabe einer 0,2 %igen wässrigen Lösung eines Flockungsmittels mit 40 %iger anionischer Modifizierung in einer Menge von. 1 kg Wirkstoff/t Schlammfeststoff aufkonzentriert. Der Feststoffgehalt des eingedickten Mischschlamms betrug 9,5 %. Beispiel 1 Flockung In dem oben charakterisierten Mischschlamm wurde mit Hilfe eines Kegelmischers, der in die Schlammleitung eingebaut wurde, eine 0,2 ziege wässrige Lösung eines Flockungsmittel -Gemisches, das aus gleichen Teilen eines organischen Flokkungsmittels mit 40 %iger kationischer Modifizierung und eines organischen Flockungsmittels mit 90 figer kationischer Modifizierung besteht, verteilt. Die gesamte Zugabemenge an organischen Flockungsmitteln betrug 6,6 kg ?#irkstoff/t Schlammfeststoff. Der das Flockungsmittelgemisch enthaltende Mischschlamm wurde de dann 2 Minuten lang in einem vertikal durchströmten zylin- drischen Behälter unter Rühren behandelt. Die Rührerdrehzahl -1 des verwendeten Schneckenrührers betrug 20 min zonditionierung Danach wurde dem geflockten Schlamm in einem Doppelwellenmischer innerhalb von 4 Minuten und bei einer Rührerdrehzahl von 20 min 1 eine50 ,obige wässrige Suspension von Kohleschlamm und Klärschlammasche zugegeben, und zwar in der Menge, dass das Verhältnis von STS:KTS:A wie 1:0,3:0,6 beträgt. Der Heizwert des Trockenstoffgehalts des eingesetzten Kohleschlamms beträgt 23 000 kJ/kg (5500 kcal/kg). Der gesamte Feststoffgehalt dieses Schlammgemisches betrug 12,6 %. Druckfiltration ion Der geflockte und konditionierte Schlamm wird in einen Sammelbehälter gegeben und von dort mit Hilfe von Kolbenmembran- pumpen in eine Kammerfilterpresse gefördert, deren Plattenabstand 33 mm betrug. Die Druckfiltration erfolgte bis zu einem Enddruck von 15 bar. Die Presszeit betrug 150 min. Die Presskuchen lösen sich selbsttätig von den Filtertüchern ab. Daten der Presskuchen Feststoffgehalt: 58,5 % spez. Wassergehalt: 1,35 kg Wasser/kg STS Heizwert Hu: 5605 kj/kg (1341 kcal/kg) Die Presskuchen konnten in einem Wirbelofen selbstgängig verbrannt werden. Beispiel 2 Es wurde wie in Beispiel 1 angegeben verfahren, jedoch erfolgte der Zusatz der 0,2 zeigen wässrigen Flockungsmittellösung gleichzeitig mit dem Einmischen der Zuschlagstoffe in dem Doppelwellenmischer unter denselben Bedingungen. Nach der Druckfiltration auf der Kammerfilterpresse erfolgte ein glatter Abwurf der Presskuchen. Daten der Presskuchen Feststoffgehalt: 56,2 % spez. Wassergehalt: 1,47 kg Wasser/kg STS Heizwert H#: 5321 kJ/k (1173 kcal/kg) Die Presskuchen konnten in einem Wirbelofen ohne Zusatzbrennstoff verbrannt werden. Dieses Beispiel zeigt, dass auch bei der vereinfachten Verfahrensweise die Aufgabe gemäss Erfindung erreicht werden kann. Beispiel 3 Flockung In dem Mischschlamm wur#e mit Hilfe eines Kegelmischers eine 0,1 folge wässrige Lösung eines Flockungsmittelgemisches, das aus einem Teil eines organischen Flockungsmittels mit 40 %iger kationischer Modifizierung und aus 2 Teilen eines organischen Flockungsmittels mit 90 Siger kationischer Modi- fizierung besteht, verteilt. Die gesamte Zugabemenge an or organischen Flockungsmitteln betrug 5,8 kg Wirkstoff/t STS. Danach durchströmte der das Flockungsgemisch enthaltende Schlamm eine Mischstrecke, die aus mehreren hintereinander- geschalteten statischen Rohrmischern (Fabrikat Ken1cs) bestand. Die Verweilzeit in dieser Mischstrecke betrug 30 Sekunden. Konditionierunz Der geflockte Schlamm wurde dann in einem Doppelwellenmischer innerhalb von 3 Minuten und bei einer Rührerdrehzahl von 25 min -1 mit feinteiliger Kohle versetzt. Das Mengenverhältç nis von STS:KTS betrug 1:1,3. Die feinteilige Kohle war ein Flotationskonzentrat, das einen Heizwert von 31 000 kJ/kg 77400 kcal/kg) besitzt. Der gesamte Feststoffgehalt dieses Schlammgemisches betrug 13 %. Druckfiltration Die Druckfiltration erfolgte wie in Beispiel 1 beschrieben. Die Presszeit betrug 150 min. Die Presskuchen waren trocken und lösten sich einwandfrei von den Filtertüchern ab. Daten der Presskuchen Feststoffgehalt: 61 > 8 % spez. Wassergehalt: 1,42 kg Wasser/kg STS Heizwert Hu: 13800 kJ/kg (3300 kcal/kg) Der Heizwert liegt im Bereich einer guten Braunkohle (Eu: 2500 - 3500 kcal/kg). Die Presskuchen konnten in einem Kraftwerkskessel unter Gewinnung von Sekundärenergie (Strom und Dampf) verfeuert werden. Beispiel 4 Es wurde wie in Beispiel 3 angegeben verfahren, jedoch erfolgte der Zusatz der 0 > 1 %igen wässrigen Flockungsmittellösung gleichzeitig mit dem Einmischen der feinteiligen Kohle in dem Doppelwellenmischer unter denselben Bedingungen. Nach der Druckfiltration auf der Kammerfilterpresse konnten die Presskuchen selbsttätig abgeworfen werden. Daten der Presskuchen Feststorrgehalt: 59,2 % spez. Wassergehalt: 1,58 kg Wasser/kg STS Heizwert HU: 13108 kJ/kg (3136 kcal/kg) Auch diese Presskuchen konnten in einem Kraftwerk verfeuert werden. Beispiel 5 Flockung In dem Mischschlamm wurde mit Hilfe eines Kegelmischers eine 0,1 faige waBrige Lösung eines #lockungsmittelgemisches, das aus gleichen Teilen eines organischen Flockunzsmittels mit 30 iger kationischer Modifizierung und eines organischen Flockungsmittels mit 90 %iger kationischer Modifizierung besteht, verteilt. Die gesamte Zugabemenge an organischen Flockungsmitteln betrug 5,5 kg Wirkstoff/t STS. Der das Flockungsmittelgemisch enthaltende Schlamm wurde dann 3 ?4i- nuten lang in einem vertikal durchströmten zylindrischen Behälter unter Rühren behandelt. Die Rührerdrehzahl des Schnee kenrührers betrug 15 min Konditionierung Danach wurde dem geflockten Schlamm in einem Doppelwellen- mischer innerhalb von 3 Minuten und bei einer Rührerdreh- zahl von 25 min 1 eine 50 ige wässrige Suspension von Kohle schlamm, der bereits im Beispiel 1 verwendet wurde, zugegeben. Die Zugabemenge wurde so fehlt, dass das Mengenver- hältnis von STS:KTS = 1:1,4 betrug. Der gesamte Feststoffgehalt des Schlammgemisches betrug 13,0 %. Druckfiltration Die Druckfiltration erfolgte wie in Beispiel 1 beschrieben. Die Presszeit betrug 160 min. Die Presskuchen können selbsttätig abgeworfen werden. Daten der Presskuchen Feststoffgehalt: 60,4 # spez. Wassergehalt: 1,57 kg Wasser/kg STS Heizwert Hu: 10809 kJ/kg (2586 kcal/kg) Zur Ermittlung des günstigsten Zugabeortes der organischen Flockungsmittel für die erfindungsgemässe Entwässerung im Laborversuch wurde an fünf aufeinanderfolgenden Tagen ein Mischschlamm verwendet, der nach Herkunft, Zusammensetzung und Eindickbedingungen dem Mischschlamm, der in den Beispielen 1 bis 5 verwendet wurde, entspricht. Der Feststoffgehalt der eingedickten Mischschlammproben lag im Bereich von 8,9 - 9,2 und der organische Anteil an Schlammfest- stoff lag im Bereich von 64 > 2 - 65,8 %. Die Schlammvorbehandlung erfolgte jeweils nach 3 Methoden: Methode A 500 ml Mischschlamm werden in ein 1 l-Becherglas (hohe Form) gegeben. Dann wird unter Rühren bei 50 min 1 mit einem Blattrührer eine 0,2 Sige wässrige Flockungsmittellösung innerhalb von 10 Sekunden zugegeben. Der geflockte Schlamm wird noch 120 Sekunden lang bei der angegebenen Rührerdrehzahl behandelt.. Anschliessend wird die Rührerdrehzahl auf 200 min -1 erhöht und es werden die Jeweiligen Zuschlagstoffe (feinteilige Kohlen, Aschen) in den angegebenen Mengen innerhalb von 30 Sekunden zugegeben. Die gesamte Mischzeit beträgt 3 Minuten. Methode B 500 ml Mischschlamm werden in ein 1 l-Becherglas gegeben. Dann werden unter Rühren bei einer Rührerdrehzahl von 200 min 1 nacheinander Zuschlagstoffe und Flockungsmittel- lösung innerhalb von 30 Sekunden zugegeben. Die gesamte Mischzeit beträgt 3 Minuten. Methode C 500 ml Mischschlamm werden in ein 1 1-3echerglas gegeben. Unter Unter Rühren bei einer Rührerdrehzahl von 200 min werden nacheinander die Zuschlagstoffe innerhalb von 30 Sekunden zugegeben. Die gesamte Mischzeit beträgt 3 Minuten. Danach wird die Rührerdrehzahl auf 50 min zurückgenommen und es wird die Flockungsmittellösung. innerhalb von 10 Sekunden hinzugefügt. Das geflockte Schlammgemisch wird noch 120 Sekunden bei der angegebenen Rührerdrehzahl behandelt. Die Rührerdrehzahlen wurden beim Untermischen der Zuschlagstoffe gegenüber den Praxisversuchen in den Beispielen 1 bis 5 erhöht, damit ein vergleichbarer Energieeintrag erfolgt. Die Schlamnproben, die nach den Methoden A, B und C vorbehandelt worden sind, wurden unmittelbar der Druckfiltration auf einer Laborpresse unterworfen. Es wurde 1 Minute lang bei wachsendem Druck und 2 Minuten bei einem konstanten Druck von 10 bar entwässert. Vergleichsbeispiel 1 Bei diesen Versuchen wurde den Mischschlammproben feinteilige Kohle (ein Kohleschlamm in Form einer 50 ien wE9rigen Sus- pension) und Klärschlammasche zugegeben. Das Hengenverhält- nis von STS:KTS:A betrug in allen Fellen 1:0,3:0,6. Als Flockungsmittellösung wurde eine 0,2 teige wässrige Lösung eines Flockungsmittelgemisches, das aus gleichen Teilen eines organischen Flockungsmittels mit 40 %iger kationischer Modifizierung und eines organischen Flockungsmittels mit 90 %iger kationischer Modifizierung besteht, verwendet. Die gesamte Zugabemenge an organischem Flockungsmittel betrug 6,5 g Wirkstoff/kg STS. Folgende Entwässerungsgrade (Feststoffgehalt der Presskuchen) wurden nach der Druckfiltration ermittelt. Mittelwert (x) Standardabweichung (s) Methode A 55 > 8 % 0 > 5 Methode B 55,0 % 1,6 Methode C 52,8 S 2,9 Vergleichsbeispiel 2 Bei dieser Versuchsreihe wurde dem Mischschlamm als Zuschlagstoff ein Flotationskonzentrat zugegeben. Das Mengenverhältnis von STS:KTS betrug 1:1,3. Als Flockungsmittellösung wurde eine 0,2 %ige wässrige Lösung eines Flockungsmittelgemisches, das aus einem Teil eines organischen Flockungsmittels mit 40 Figer kationischer Modifizierung und aus 2 Teilen eines organischen Flockungsmittels mit 90 %iger kationischer Modifizierung besteht, verwendet. Die gesamte Zugabemenge an organischen Flockungsmitteln betrug 5,8 g Wirkstoff/kg STS. Es wurden folgende Feststoffgehalte der Presskuchen nach der Druckfiltration ermittelt: Mittelwert (x) Standardabweichung ist Methode A 58,1 % 1,1 Methode B 57 > 5 7 2,5 Methode C 56,2 % 2,8 Die Vergleichsbeispiele 1 und 2 zeigen, dass bei der erfin dungsgemässen Zugabe der Flockungsmittel vor oder während des Einmischens der Zuschlagstoffe die günstigsten Ent wässerungseffekte mit den geringsten Schwankungsbreiten erzielt werden. Beispiele 6 und 7 (Verwendung von Grünkoks und Kraftwerkskohle) Es wurde ein Mischschlamm verwendet, der auch in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 eingesetzt wurde. Der Feststoffge halt des eingedickten Schlamms betrug 2,9 , der organische Anteil am Schlammfeststoff 65,3 ,0. Die Schlammvorbehandlung mit den organischen Flockungsmitteln und den Zuschlagstoffen erfolgte nach Methode A. Die Druckfiltration wurde, wie bei den Vergleichsversuchen 1 und 2 angegeben, durchgeführt. Als Flockungsmittellösung wurde eine 0,2 Sige wässrige Lösung eines Flockungsmittelgemisches eingesetzt, das aus gleichen Teilen eines organischen Flockungsmittels mit 40 %iger katio- nischer Modifizierung und eines organischen Flockungsmittels mit 9O %iger kationischer Modifizierung besteht, verwendet. Die gesamte Zugabemenge an organischen Flockungsmitteln betrug 6,0 g Wirkstoff/kg STS. Als Zuschlagstoffe wurden Siebfraktionen mit Norngrossen kleiner als 1 mm von Grünkoks aus einer Raffinerie (Beispiel 6) und von einer Kraftwerkskohle (Beispiel 7) verwen det, Das Mengenverhältnis von STS zu KTS betrug 1:1,3. Die Heizwerte des Trockenstoffs der feinteiligen Kohlen betragen: Grünkoks: Hu: 35100 kj/kg (8400 kcal/kg) Kraftwerkskohle: Heu: 29700 kJ/kg (7100 kcal/kg) Daten der Presskuchen Beispiel 6 Beispiel 7 (Grünkoks) (raftwersohle) Feststoffgehalt (%#): 59,6 58 > 8 spez. Wassergehalt (kg Wasser/kg STS) 1,56 1,61 Heizwert HU: (kJ/kg) 14638 12590 (kcal/kg) 3502 3012 Die Beispiele 6 und 7 zeigen, dass Grünkoks und Kraftwerkskohle ebenso als feinteilige Kohlen bei dem erfindungsgemässen Verfahren eingesetzt werden können. Vergleichsbeispiel 3 Bei der Durchführung des Beispiels 1 wurde dem geflockten und konditionierten Schlamm, der aus einem Sammelbehälter mit Hilfe einer Kolbenmembranpumpe in eine Kammerfilterpresse gefördert wurde, vor und nach der Pumpe eine Probe entnommen. Als Zeitpunkt wurde gewählt, als der Pressdruck 15 bar erreicht hatte. Danach wurden die Proben im Labor der Druckfiltration#auf einer Laborpresse unterworfen. Es wurde 1 Minute lang bei wachsendem Druck und 2 Minuten bei einem konstanten Druck von 10 bar entwässert. Zum Vergleich wurde ein nicht erfindunGsgemässes Flockungsgemisch eingesetzt, das aus einem Teil eines organischen Flockungsmittels mit 70 %iger kationischer Modifizierung und aus 2 Teilen eines organischen Flockungsmittels mit 90 %iger kationischer Modifizierung bestand. Sonst wurde wie in Beispiel 1 beschrieben verfahren. 'Die Probenahme und die Überprüfung auf der Laborpre-sse erfolgte unter vergleichbaren Bedingungen wie oben aufgeführt. Feststoffgehalt der Presskuchen (Laborpresse) Ort der Probenahme: vor Pumpe nach Pumpe Beispiel 1 54,8 % 54,1 X (mit einem erfindungsge massen Flockungsmittelgemisch) Vergl.eichsbeispiel -3 53,2 70 43,8 P. (mit einem nicht erfindungsgemässen Flockungsmittelgemisch) Dieses Vergleichsbeispiel zeigt die hohe mechanische Belasts barkeit der Schlammflocken, die bei Verwendung des erfindungsgemässen Flockungsmittelgemisches und bei'Arn#endung der erfindungsgemässen Verfahrensweise entstehen.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zum Entwässern von Klärschlammen, deren or nischer Anteil am Schlammfeststoff weniger als 70 % beträgt und deren Entwässerungsverhalten durch Zugabe organischer Flockungsmittel verbessert worden ist, auf einer Filterpresse, dadurch gekennzeichnet, dass man die Klärschlämme durch einen Zusatz organischer Flok kungsmittel bereits bei der Eindickung durch Schwer kraftsedimentation von 0,5 bis 5,0 Gew.-% Schlammfest stoff bis in den Bereich von 6 bis 14 und insbesondere 8 bis 12 Gew.- Schlammfeststoff aufkonzentriert, die Klärschlämme mit Zuschlagstoffen, wie feinteiligen Kohlen oder Aschen oder deren Gemischen, in einer Menge von 0,5 bis 1,5 Gewichtsteilen je Gewichtsteil Schlamm fest stoff vermischt, die Klärschl=me vor, während oder nach dem Einmischen der Zuschlagstoffe mit weiteren Mengen im Bereich von 2 bis 8 kg organischer Flockungsmittel/t Schlammfest- stoff behandelt und dann auf der Filterpresse entwässert. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung der Klärschlämme mit weiteren Mengen organischer Flockungsmittel vor dem Einmischen der Zu schlagstoffe vorgenommen wird, und zwar in der Weise, dass die Klärschlämme in einem Rührbehälter innerhalb von 1 bis 3 Minuten bei Rührerdrehzahlen von 5 bis -1 50 min 1mit der Flockungsmittel-Lösung vermischt wer- den. erfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daX > die Behandlung der Klärschlämme mit weiteren Mengen organischer Flockungsmittel vor dem Einmischen der Zuschlagstoffe vorgenommen wird, und zwar in der XJeise, dass die Klärschlämme in statischen Rohrmischern, die in ihrem Innern Wendeln besitzen, in weniger als 1 Minute mit der Flockungsmittellösung in Kontakt gebracht werden. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung der Klärschlämme mit weiteren Mengen organischer Flockungsmittel gleichzeitig mit dem Ein mischen der Zuschlagstoffe in einem Mischer innerhalb von 1 bis 5 Minuten und bei Rührerdrehzahlen von 5 bis 50 50 min - erfolgt. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als organische Flockungsmittel Mischungen einge setzt werden, die aus einem Flockungsmittel mit 30 bis 40 %iger kationischer. Modifizierung und aus einem Flockungsmittel mit 70 bis c0 zeiger kationischer odi- fizierung bestehen und deren Mischungsverhältnis 1:3 bis 3:1, bevorzugt 1:1, beträgt.

Inventors: LAUER, HERBERT, DR., NEUWIRTH, MANFRED, SANDER, BRUNO, DR.
Applicants: BASF AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1981
Main classification: C02F11
IPC codes: C02F11, B01D37, C02F1, B01D25