PROCESS FOR THE PRE-TREATMENT OF SLUDGES FOR IMPROVING THEIR FLOCULATION AND/OR DEWATERING BEHAVIOUR IN A DEWATERING APPARATUS

Abstract: 1. Process for the pre-treatment of sludges for improving their flocculation and/or dewatering behaviour in a subsequent dewatering apparatus, in which optionally polyelectrolytes are added as flocculating adjuvants, characterised in that the sludges are concentrated to a percentage of solids of at least 5% by weight, that prior to mechanical dewatering liquid combustible organic additives such as oils, particularly waste oil, are added to the sludge to be dewatered in an amount of from 0.5 to 50% by weight in relation to the percentage of solids of the sludge, and that in addition to the liquid combustible organic additives oxidizing agents, particularly hydrogen peroxide, oxygen or air, are added.

Description: Verfahren zur Vorbehandlunq von Schlimmen zur Verbesserung des Flockungs- und/oder Entwässerunqsverhaltens in einer nachfolgenden Entwässerungsvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vorbehandlung von Schlämmen zur Verbesserung des Flockungs- una/oder Entwässerungsverhaltens in einer nachfolgenden Entwasserungsvorrichtung, bei welchem gegebenenfalls Polyelektrolyte als Flockungshilfsmittel zugesetzt werden. Zur Konditionierung von Schlämmen ist es bekannt, Polyelektrolyte als Flockungshilfsmittel einzusetzen. Es ist weiters bekannt, Schlämme durch thermische Konditionierung, beispielsweise durch Anwendung eines Druckes von 30 bar und eine Erwärmung auf 300 C. für eine nachfolgende Abtrennung des Wassers vorzubereiten. Eine derartige Konditionierung ist aber nicht für alle Schlämme geeignet und ist darüberhinaus apparativ aufwendig und mit hohem Energieaufwand verbunden. Die bei derartigen Konditionierungen auftretenden Zersetzungsprodukte machen die lseiterbehandlung des abgetrennten Stoffwassers schwierig. Biologische Schlämme werden üblicherweise einer Verbrennung zugeführt, wobei die Verbrennung in der Regel nicht ohne Stützfeuerung möglich ist. Dies ist zum einen auf den relativ hohen Wassergehalt der entwässerten Produkte zurückzuführen und zum anderen auf den zu geringen Anteil an brennbaren Substanzen in derartigen biologischen Schlämmen. Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem die vorbehandelten Schlämme leichter in einfachen mechanischen Entwässerungsvorrichtungen entwässert werden können und ein Produkt erhalten werden kann, welches unmittelbar und ohne Stützfeuerung verbrannt werden kann. Zur- Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, dass dem zu entwässernden Schlamm vor der Entwässerung flüssige, brennbare, organische Zusätze, wie z.B. Öle, insbesondere Altöl, in Mengen von 0,5 bis zu 50 Gew.%, vorzugsweise 0,5 bis 10 Gew.%, bezogen auf den Trockensubstanzgehalt des Schlammes zugesetzt werden. Durch den Zusatz von Ölen, wie z.B. Altöl, wird hiebei der Vorteil erreicht, dass gleichzeitig mit einer Verbesserung des Entwasserungsverhaltens auch die Altölentsorgung erleichtert wird. Durch die Zugabe von derartigen organischen Substanzen, wie Altöl, wird die relative Trockensubstanzmenge erhöht und der Heizwert des entwässerten Produktes gesteuert, so dass es möglich wird, diese Schlämme ohne Stützfeuerung zu verbrennen. Es hat sich darüberhinaus gezeigt, dass der Zusatz von Altöl das Koagulierungsverhalten und damit die Entwässerbarkeit in einfachen mechanischen Pressen wesentlich verbessert und die inechanische Belastbarkeit des Schlammes in einer nachfolgencen Entwsserungsvorrichtung gesteigert wird. Das zugegebene Altöl wird an den zu entwässernden Teilchen adsorbiert und vom Schlamm aufgenommen, wobei bis zu 50 Cew.% bezogen auf den Trockensubstanzgehalt des Schlammes an Altöl zugegeben werden kann, ohne dass die Gefahr besteht, dass derartiges Altöl in einer nachfolgenden mechanischen Entwässerung wiederum in nennenswerten Mengen ausgepresst und in das Abwasser gelangt. Wenn jedoch mehr als 50 Gew.% öl zugesetzt wird, wird dieses Öl in der mechanischen Entwässerung wiederum abgeschieden und setzt sich ab, was naturgemaB unerwünscht ist. Das an der Oberfläche der zu entwässernden Schlämme adsorbierte Öl verdrängt offensichtlich die Hydrathülle bzw. sprengt diese ab, so dass das abzutrennende Wasser leichter abfliessen kann. öl, insbesondere Altöl, zeigt ausgeprägte hydrophobe Eigenschaften, so dass der Zusatz von derarten allen die Abtrennbarkeit des Stoffwassers wesentlich erleichtert. Insbesondere bei biologischen Schlämmen erfolat in der Regel ein fermentativer Abbau, welcher zu unerwünschten Verunreinigungen im Abwasser führt. Dadurch, dass gemäss einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemässen Verfahrens den Schlämmen zusätzlich zu den Ölen Oxidationsmittel, insbesondere Wasserstoffperoxid, zugesetzt werden, lässt sich dieser fermentative Abbau zurückdrängen, und es hat sich gezeigt, dass überhaus geringe Mengen von Oxidationsmitteln, wie beispielsweise Wasserstoffperoxid, eine bedeutende Verbesserung des Entwässerungsverhaltens in mechanischen Entwasse- rungsvorrichtungen mit sich bringen. Überraschenderweise bewährte sich der Zusatz von Oxidationsmitteln auch bei an und für sich öusserst schwierig zu behandelnden mineralischen Schlämmen und führte zu einer wesentlichen Verbesserung der Entwässerungeleistung von konventionellen Trockenpressen, wie beispielsweise Siebbandpressen. Vorzugsweise wird als O > : :i- dationsmittel 30 %iges H202 in engen von 0,5 bis 10 insbescndere 1 bis 3 1/m3 Schlamm zugesetzt. Anstelle der Zugabe von Oxidationsmitteln lässt sich eine Verbesserung des Ent wässerungsverhaltens auch dadurch erreichen, dass die Schlärine vor der Ölzugabe oxidativ, insbesondere durch Einblasen von Luft und/oder Sauerstoff, vorbehandelt werden. Im Sinne einer wirtschaftlichen Aufarbeitung von Schlämmen wird das erfindungsgemässe Verfahren vorzugsweise so durchgeführt, dass die Schläirine vor der oxidativen Behandlung unc vor der Ölzugabe auf einen Trockensubstanzgehalt von wenigstens 5 Gew.% eingedickt werden. Eine derartige Eindickung führte zu einer wesentlichen Erhöhung der durch den Zusatz von Ölen und Oxidationsmitteln erzielbaren Verbesserung des Entwässerungsverhaltens in einer nachgeschalteten Siebbandpresse. Vor allen Dingen hat der Zusatz von Oxidationsmitteln gemeir.- sam mit Ölen einen Einfluss auf das Koagulierungsverhalten und damit die Entwässerbarkeit des Schlammes in einfachen mechanischen Pressen, wobei die mechanische Belastbarkeit des Schlammes in der nachfolgenden Entwässerungsvorrichtung durch den Zusatz von Oxidationsmitteln gesteigert werden kann. Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Flussdiagrarr±nen näher erläutert. Die Fig. 1 bis 5 zeigen hiebei verschiedene Varianten der erfindungsgemässen Verfahrensführung. Gemäss Fig. 1 wird als Abwasserschlamm. ein Vorklärschlarpjr und biologischer Uberschussschlair zunächst auf 5 Gew.% Trocken substanzgehalt eingedickt. Dieser Abwasserschlamm wird einem Mischer zugeführt, welchem 20 kg Altöl/m3 Schlamm und 30 l 10 %iges FeCl3/m3 Schlaum zugef@hrt wurden. In Mischer erfolgt eine intensive Vermischung, worauf die Mischung einer Flockungsvorrichtung zugeführt wird, welcher Kationenpolyelektrolyt in einer Menge von 230 g/m3 zugeführt wurde. Der auf diese Weise geflockte Schlamm wurde auf eine Siebbandpresse aufgegeben. In Filtratwasser der Siebband presse konnten lediglich 5 bis 20 c alt@l/l nachgewiesen werden. Derartig geringe Mengen an Altöl lassen sich gegebenenfalls nach einer Klärung ohne weiteres ir! Abwasser in auf nehmen. Der aus der Siebbandpresse gewonnene Sch1ar:rkuchen zeichnete sich durch einen Trockensubstanzgehalt von 3C bis 35 Gew.% aus und konnte unmittelbar einer Verbrennung zugeführt werden. Bei der Verfahrensweise nach Fig. 2 wird Schlamm einem Mischer zugeführt, wobei dem Mischer 3 1 30 %iges H202/m3 Schlamm und Altöl in Mengen von 0,5 t/t Trockensubstanz zugesetzt wurde. Gleichzeitig wurde in den Mischer über einen Zeitraum von etwa 5 min Luft eingepresst, wodurch sich eine weitere intensive Vermischung und/oder Oxidation ergab. Der Schlamm wurde hierauf aus dem Mischer einer Flockungsvorrichtung zugeführt, in welcher ene neuerliche Oxidation durch Zusatz von Wasserstoffperoxid oder Einpressen von Luft vorgenommen werden kann. Der sc erhaltene geflockte Schlamm kann unter Zwischenschaltung einer Flotation zur Anreicherung der Feststoffe oder unmittelbar einer Entwässerungsstufe, wie beispielsweise einer Siebbandpresse, zugeführt werden, wobei der auf diese Weise erhaltene Presskuchen einer Schlammverwertung oder -vernichtung zugeführt werden kann. Gess Fig. 3 wird wiederum von einem Schlamm von etwa 5 Gew. % Trockensubstanzgehalt ausgegangen. Im Mischbenhälter werden in der Folge dem Schlamm 3 l 30 %iges H2O2/m3 Altöl in Mengen vor. 2,5 Gew. T und gegebenenfalls zusätzlich ein Elektrolyt zugeführt. Die Mischung wird einem Flockungsbehälter zugeführt, welchem wiederum Polyelektrolyt in Mengen von etw 230 g/m3 zugesetzt wird. Die Flockung kann durch Zugabe von H2O2 verbessert werden. Bei nachfolgend vorgenommener Flotation zur Anreichung der Feststoffe kann gegebenenfalls zusätzlich Luft eingeblasen werden und das auf diese Weise erhaltene angereicherte Gemisch kann in einer Filterbandpresse oder einer Zentrifuge bis auf 30 oder 35 Gew. % Trockensubstanzgehalt entwässert werden. Das erhaltene Produkt kann schliesslich einer Verbrennung oder einer Deponie zugeführt werden. Bei der Verfahrensweise nach Fig. 4 erfolgt wiederum eine Zugabe von öl zu einem Schlamm mit etwa 5 Gew.% Trockensubstanzgehalt in einem ntensivmischer, welchem 3 kg FeCl/m3 als Elektrolyt zugeführt werden. Das Gemisch wird in der Folge einem Flockungsbehälter zugeführt, in wechem ca. 230 g/m3 Polyelektrolyt zugesetzt wurden. Das gelockte Konzentrat kann wiederum entweder in einer Filterbandpresse oder einer Zentrifuge ohne weiteres auf einen Trockensubstanzgehalt von 30 bis 35 Gew.% entwässert werden und einer Verbrennung bzw. einer Deponie zugeführt werden. Bei der Verfahrensweise nach Fig. 5 wird dem wiederum auf einen Trockensubstanzgehalt von 5 Gew.% eingedickten Schlamm Luft bzw. Sauerstoff in einem Belüfter zugeführt, wobei die Belüftung über einen Zeitraum von etwa 5 min durchgeführt wurde. In einem nachfolgenden Intensivmischer wurden wiederum 20 l/m Schlamm zugeführt und 3 kg FeCl/m3 Schlamm als Elektrolyt zugeführt. Der nachfolgenden Flokkungseinrlchtung wurde in der bereits beschriebenen Weise Polyelektrolyt in einer Menge von 230 g/m3 zugeführt, worauf die Ent2ässrung wie zuvor beschrieben, wiederum auf einen Trockensubstanzgehalt von etwa 30 bis 35 Gew.% ohne weiteres ermöglicht wurde. Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei zu Vergleichszwecken jeweils ein Beispiel ohne Zugabe von Öl und ein entsprechendes Beispiel mit Zugabe von Öl durchgeführt wurde. Die Ergebnisse der Ausführungsbeispiele werden nachfolgend tabellarisch zusammengefasst, wobei die Ergebnisse in der Kolonne A jeweils die Verfahrsweise ohne öldosierung und in der Kolonne B die Verfahrensweise mit Öldosierung zu Ausdruck bringen. In den 3 Vergleichsbeispiele. wurde unter 1 von Vorklärschlarnin einer kommunalen Abwasserreinigungsanlage, unter 2 von biologischen Überschussschlamm und in Beispiel 3 von Vorklärschlamm von Kommunalwässer-Reinigungsanlagen ausgegangen. Aus allen Beispielen ist klar ersichtlich, dass der Trockensubstanzge- halt des Schlarzkucher.s durch die Zugabe von Öl wesentlich erhöht wurde. Beispiel 1: Vorklärschlamm von kommunaler Abwasserreinigungsanlage A B TS-Gehalt rohschlamm % TS 5 5 Elektrolytdosierung (FeCl3) kg/m3 0,54 bldosierung kg/kg TS - 2,75 Polyelektrolytdosierung g/kg TS 3,5 3,5 Siebbandpresse kg H2O/kg TS 3,71 2,04 Schlammkuchen TS-Gehalt % TS 21,2 32,8 Beispiel 2: Biologischer Überschuss schlamm F. B TS-Gehalt Rohrschlamm % TS 0,5 0,5 Elektrolytdosierung (FeCl3) kg/m3 0,5 0,8 Öldosierung kg/kg TS .- 0,8 Polyelektrolytdosierung g/kg TS 2,3 2,8 Schlammkuchen TS-Gehalt % TS i6,8 32,8 kg H20/kg TS 4,95 2,04 Beispiel 3: Vorklärschlamm von Kommunalabwasser-Reinigungsanlage A B TS-Gehalt Rohschlamm b TS 5 5 Elektrolytdosierung kg/m - 2,75 blaosierung kg/kg TS - 0,54 Oxidationsmittel (H2 2)3 E kg/m3 - 2,50 Polyelektrolytdosierung g/kg TS 3,5 3,5 Siebbandpresse kg H2O/kg TS 3,71 1,81 Schlammkuchen TS-Gehalt % TS 21,2 35,6. Reiters wurden mineralische Trüben aufbereitet, wobei sich hier gezeigt hat, dass durch die O > :idation wesentliche Ein- sparungen an Flockungshilfsmitteln erzielt werden konnten. Die bei der Aufbereitung von Mineralien notwendige Zerkleinerung führt durch den Energieeintrag zu einer Veränderung der Oberflächeneigenschaften der mineralischen Bestandteile. Es wurde ein deutlicher Zusammenhang zwischen der Adsorptionsrate und dem Energieeintrag gefunden. Bei verschiedenen Mineralien wurde nun nach einem Zerkleinerungsprozess becbachtet, dass die als Schlämme vorliegenden Zerkleinerungsprodukte, insbesondere aus eier Nassentstaubung, besonders schlecht oder nur unter Einsatz grosser Mengen von Flockungshilfmitteln flockbar waren. Die Flockenbildung, Sedimentation und Entwässerung konnten in diesen Fällen grossteils dadurch verbessert werden, dass die Trübe vor oder während der Flockungshilfsmittelzugabe mit Oxidationsmitteln behandelt wurde. Häufig genügte eine kurzzeitige Belüftung bzw. Begasung mit 02. Für die Zwecke des nachfolgenden Ausführungsbeispieles wurde das Kondensat einer Dampfstratlmütle einer Talkum-Aufbereitung mit einem Feinkornanteil: 80 - 90 % 63 um pH 8,2 TS-Gehalt t 596 g/m3 C. 6 g/l Glühverlust (5000C) 16,1 t d.TS = O.06 e eingesetzt. Mit der nachfolgend beschriebenen Eehandlung konnte weitgehend gleiche Trübung im Dekantat sowie eine Erhöhung der Sedimentationsgeschwindigkeit erzielt werden. Dieses Ausgangsprodukt wurde zunächst mit 60 g/m3 kationischem Polyelektrolyt und 2,5 cj.3 anicnischem Polyelektrolyt versetzt. Nach einer; Eindicken auf 200 g/l wurde weiterer anionischer Polyelektrolyt in Mengen von 1 bis g/kg Trokkensubstanz zugesetzt. Nach dem Durchgang durch eine Siebbandpresse wurde der Trockengrad mit 50 bis 55 % Trockensubstanz ermittelt. Alternativ wurdn 100 g/m3 A12(S04)3 . 6 H2O sowie 5 g/m3 anionischer Polyelektrolyt zugesetzt, wobei die gleichen Ergebnisse erzielt wurden. Schliesslich wurden 200 g/n3 FeCl3. 6 H2O sowie 5 g/m3 anicnischer Polyelektrolyt eingesetzt, wobei wiederum vergleichbare Ergebnisse nach der Siebgbandpresse erzielt werden konnten. Abschliessend wurde in der erfindungsgemässen Weise vorgegangen, wobei nach Zusatz von 0,5 kg Altöl/kg Trockensubstanz ein fünf-minütiges Belüften nit Luft bei einer Durchfluss rate von 0,6 bis 1 Nm3/m3 Trübe vorgenommen wurde. An kationischern Polyelektrolyt wurden nunmehr C,5 gim3 Trübe zugesetzt. Nach dem Eindicken erfolgt eine weitere Zugabe von 1 bis 2 g/kg Trockensubstanz an anionischem Polyelektrolyt. Bei dieser Verfahrensweise konnten nach dem Durchgang durch die Siebbandpresse Werte von 60 bis 65 % Trockensubstanz und damit deutlich verbesserte Werte gegenüber einer Behandlung ohne Ölzusatz und Sauerstoff erzielt werden. Gleichzeitig macht dieses Beispiel deutlich, dass eine starke Reduktion des Chemikalien- bzw. Flockungshilfsmittelverbrau- ches durch eine Oxidation erreicht werden kann. Schliesslich wurde der Niederschlag einer Nassentstaubung, wie er beispIelsweise in Giessereien, Formereien und Putzereien auftritt, einer Aufarbeitung unterzogen, wobei von einem Produkt ausgegangen wurde, welches die nachfolgenden Eigenschaften aufwies: TS-Gehalt des Rohschlainrnes: 3,1 % TS pH 8,9 Kornverteilung 50 % 63 um 90 t 100 m. Bei einem derartigen Produkt hat es sich gezeigt, dass durch Zusatz von FeCl3 bzw. durch Dosierung von Flockungshilfsmit- teln die für die Entwässerung auf Filtern oder Siebbandpressen notwendige Flockenstabilität und -grösse nicht erreicht werden konnte. Es wurde wie zuvor Altöl zugesezt und eine oxidative Behandlung der Trübe mit Sauerstoff und darauffolgende Flockung mit Flockungshilfsmitteln angewandt, wobei eine Begasung mit Sauerstoff bei einer Durchflussrate von 0,1 bis 0,2 Nm3 über eine Dauer von 3 min durchgeführt wurde. Anschliessend wurde durch Zusatz von 10 g/m3 anionischem Polyelektrolyt und 30 g/m3 kationischem Polyelektrolyt bereits bei einer Schwerkraftentwässerung ein Trockensubstanzgehalt von 41 bis 52 % Trockensubstanz erzielt. Ein nachfolgendes Eindicken auf 300 bis 400 g/l und eine Entwässerung auf einer Sicbbandpresse erlaubte die Steigerung des Trockensubstanzgehaltes auf 60 bis 65 E Trockensubstanz. Aus diesem Beispiel ist ersichtlich, dass die Entwässerung mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand bei manchen mineralischen Schlimmen erst durch Ülzusatz und eine oxidative Behandlung möglich wird.

Claims: Patentansprüche: 1. Verfahren zur Vorbehandlung von Schlämmen zur Verbesserung des Flockungs- und/oder Entwässerungsverhaltens in einer nachfolgenden Entwässerungsvorrichtung, bei welchem gegebenenfalls Polyelektrolyte als Flockungshilfsmittel zugesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass dem zu ent wässernden Schlamm vor der Entwässerung flüssige, brenn bare, organische Zusätze, wie z.B. Öle, insbesondere Altöl, in Mengen von 0,5 bis 50 Gew.%, vorzugsweise 0,5 bis iO Gew.%, bezogen auf den Trockensubstanzgehalt des Schlammes zugesetzt werden. 2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass den Schlämmen vor der Entwässerung zusätzlich zu den allen Oxidationsmittel, insbesondere Wasserstoffperoxid, Sauerstoff oder Luft, zugesetzt werden. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder , dadurch gekennzeichnet, dass 30 %iges H202 in Mengen von C,5 bis 10 insbesondere 1 bis 3 1/m3 Schlamm zugesetzt wird. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlämme vor der Ölzugabe oxida- tiv, insbesondere durch Einblasen von Luft und/oder Sauerstoff, vorbehandelt werden, wobei vorzugsweise Durchflussraten von 0,1 - 1 Nm3/m3 Schlamm über einen Zeitraum von 1 - 5 min angewendet werden. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlämme vor der oxidativen Behandlung und vor der Öl zugabe auf einen Trockensubstanz- gehalt von wenigstens 5 Gew.% eingedickt werden.

Inventors: PUSCHENJAK, ERWIN, SCHWEIZER, MICHEL, DIPL.-ING.
Applicants: VOEST-ALPINE AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1984
Main classification: C02F11
IPC codes: C02F1, C02F11