Verfahren zur Entwässerung von Frisch- oder Faulschlanun Bei dem heutigen Anfall von Klärschlamm von Grosstädten gestaltet sich die Verarbeitung und Be seitigung dieses Schlammes immer schwieriger. Nach bisherigen Verfahren wird der bei der Klärung an fallende Schlamm einem Faulprozess unterworfen und anschliessend in vielen Fällen auf Trocknungs- feldern durch Luft- und Sonneneinwirkung getrock net. Mit der steigenden Menge an Klärschlamm wurde dieses Verfahren jedoch unwirtschaftlich, da es einerseits viel Platz und Zeit in Anspruch nimmt und darüber hinaus noch von den Witterungsverhält nissen abhängt.
Es wurde daher eine zwingende Not wendigkeit, das langwierige und platzraubende na türliche Trocknungsverfahren durch Anwendung künstlicher Trocknungsverfahren abzulösen. Seit mehreren Jahren wurden daher mit künstlichen Trocknungsverfahren für Frisch- und Faulschlamm zum Teil ausgedehnte Untersuchungen unternommen, ohne dass jedoch technisch restlos befriedigende Lö sungen gefunden worden wären.
Die wesentlichste Schwierigkeit bei der Entwäs serung besteht darin, dass der Schlamm zu einem grossen Teil aus Kolloiden besteht, welche das Was ser einschliessen. Diese Kolloiden geben das Wasser nur schwer frei, so dass ausser Abdampfen des Was sers physikalische Trennmethoden praktisch zum Scheitern verurteilt waren.
So wurde beispielsweise bereits versucht, Schlamm in Schleuderanlagen zu entwässern. Dieses Verfahren hat jedoch auch bei erheblichen Beschleu nigungen nur zu einem Wasserentzug bis auf besten falls 80'/o Wassergehalt geführt. Ein weiterer erheb licher Nachteil des Schleuderverfahrens bestand darin, dass das erlangte Wasser noch in erheblichem Ausmass Kolloidteile enthielt, welche einen Reini gungsprozess des Wassers erforderlich machten. Fernerhin wurde bereis versucht, den Wassergehalt durch Filterprozesse zu vermindern. Dieses Verfah ren stiess jedoch bisher auf sehr grosse technolo gische Schwierigkeiten, da die meist aus Textilien bestehenden Filterkörper schnell verstopften und so mit wasserundurchlässig wurden.
Darüber hinaus bringen Filterungen selbst bei relativ hohem Vakuum nur eine geringe Entwässerung. Es wurde auch vor.- geschlagen, den Schlamm zu erhitzen und die Flüs sigkeit zu verdampfen. Wenngleich dieser Prozess im Prinzip durchführbar ist, konnte er sich bisher wegen des ausserordentlich grossen Energiebedarfs in der Praxis nicht durchsetzen.
Da das Wasser weitgehend in die Kolloidteilchen eingeschlossen ist, wird Klärschlamm heute auch dadurch entwässert, dass man mittels Ausfällungs- mittel die Kolloide zerstört und den Schlamm an- schliessend vom Wasser trennt. Auch dieses Ver fahren ist wegen des nicht sehr hohen Wasserent- zuges und der Kosten an Chemikalien nicht allen Anforderungen gewachsen.
Daneben wurde auch schon vorgeschlagen, den Schlamm auf Siedetemperatur und auch darüber zu erhitzen. So ist es bekannt geworden, den Schlamm kurzzeitig unter erhöhtem Druck bis über<B>1800 C zu</B> erhitzen. Diese Versuche. brachten jedoch nur un wesentliche Verbesserungen, weswegen sie als offen sichtlich aussichtslos und als energetisch ungünstig nicht weiterverfolgt: wurden.
Die neuesten Veröffentlichungen auf dem Ge biet der künstlichen Schlamnientwässerung lassen er kennen, dass in der Kombination der bisher angege benen Entwässerungsmethoden ein Kompromiss angestrebt wird, welcher jedoch nur teilweise befrie digend ist. Bei diesen kombinierten Verfahren wird auf physikalischem Wege (Filtern, Zentrifugieren)<B>-</B> zum Teil unter Zusatz von Fällungsmitteln <B>--</B> eine Entwässerung bis etwa auf<B>75</B> '/o Wassergehalt durch- geführt, wonach die restliche Entwässerung durch Abdampfen erfolgt. Dieses Abdampfen ist jedoch energetisch wegen des hohen Wärmeverbrauches äus- serst ungünstig.
Noch vor etwa einem Jahr ist wieder eine Beschreibung einer der wenigen bisher gross- technisch arbeitenden Entwässerungsanlagen bekannt geworden. Diese mit Faulschlamm belieferte Anlage arbeitet durch Ausfällung mittels Kalk und Eisen sulfat und anschliessender Vakuumfilterung, wonach der noch<B>75</B> '/o betragende Wassergehalt durch Ab- dampfung weiter herabgesetzt wird. Die Energie bilanz dieser Anlage ist auch nicht günstig.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird nun auf Schlamm ein in der Torfentwässerung vorgeschla genes Verfahren angewendet.
Bereits vor mehreren Jahren, also lange vor In betriebnahme der erwähnten Anlage zur Schlamm entwässerung, wurde vorgeschlagen, Nasstorf unter entsprechendem Druck auf eine Temperatur über 20011<B>C</B> zu erwärmen und anschliessend zu zentrifu gieren. Obwohl dieses Verfahren zur Entwässerung von Torf bereits vor Jahrzehnten veröffentlicht wurde, ist es bisher auf Grund eines technischen Vorurteils nicht auf Klärschlamm angewendet wor den. Dies hat hauptsächlich zwei Ursachen. Zunächst hat dieses Verfahren sich in der Torfindustrie bisher nicht durchsetzen können, da die bei Torf erreichte Entwässerung unter wesentlich höherem Aufwand gegenüber bisherigen Torftrocknungsverfahren nur eine geringe Verbesserung brachte.
So ist es bisher bei Anwendung dieses Verfahrens nicht möglich ge wesen, Torf auf einen Wassergehalt unter<B>80-85</B> '/o zu bringen. Dieser Entwässerungsgrad ist jedoch auch bisher bei Schlamm mittels hochtourig arbei tender Zentrifugen<B>-</B> wenn auch nur bei Faul schlamm<B>-</B> erreichbar. Da man nun einerseits kein besseres oder zumindest kein wesentlich besseres Er gebnis als bei Torf erwartete, unterblieben weitere Bemühungen in dieser Richtung. Andererseits wur den wie erwähnt bereits Untersuchungen mit Erhit zen von Faulschlamm unternommen, welche<B>-</B> vom Abdampfen abgesehen<B>-</B> keine günstigen Ergebnisse zeigten.
Aus diesem Grunde versprach sich die Fach welt keinen Erfolg von der Anwendung des Torf- trocknungsverfahrens auf Schlamm, so dass keine Untersuchungen angestellt wurden.
Trotz der dargelegten allgemeinen Auffassung der Fachwelt hat sich jedoch völlig überraschend ge zeigt, dass eine Ausdehnung der Behandlungszeit auf mindestens zwei Stunden bei Erhitzung von Faul- oder Frischschlanun auf eine Temperatur von über <B>1750 C</B> ausgezeichnete Ergebnisse bringt.
An diesem Ergebnis ist völlig unerwartet, dass erst bei längerer Einwirkung einer Temperatur von<B>1750 C</B> und mehr die seit langem angestrebte Zerstörung der Schlamm kolloide und eine Freiwerdung der Wassermoleküle einsetzt und auf diesem Wege eine Entwässerung bei anschliessender Zentrifugierung bis auf einen Wasser gehalt von 30'/o möglich ist<B>-</B> ein Ergebnis, das in Fachkreisen bisher für völlig unmöglich gehalten wurde. Als besonderes Ergebnis dieses Verfahrens muss betrachtet werden, dass das abzentrifugierte Wasser praktisch völlig frei von Schwebeteilchen ist, so dass es ohne weiteres in Flüsse, etc. abgeleitet werden kann.
Es entfallen somit die bisher erfor derlichen, schwierigen und energetisch kostspieligen Reinigungsverfahren des abzentrifugierten Wassers. Ferner ist die Tatsache, dass das abzentrifugierte Wasser praktisch keine Schwebeteilchen mehr ent hält, ein Beweis dafür, dass tatsächlich eine Kolloid- zerstörung in erheblichem Umfang stattfindet. Dieses für die Praxis neben einem weitgehenden Entwäs serungsgrad ausschlaggebende Ergebnis kann mit keinem bisher bekannten Schlammentwässerungs- verfahren in diesem Ausmass erzielt werden. Weiter hin kann das erfindungsgemässe Verfahren sowohl auf Faulschlamm als auch auf Frischschlamm ange wendet werden.
Die erlangten Vorteile haben somit eine erhebliche Bedeutung. Das gleiche Verfahren, das bei Torf nur eine relativ geringe Entwässerung zur Folge hat, findet seine eigentliche, grosstechnische Bedeutung in der Schlammentwässerung.
Im nachstehenden sei das erfindungsgemässe Verfahren beispielsweise näher erläutert<B>:</B> Der Frisch- oder Faulschlamm wird in einem Autoklaven auf eine Temperatur erhitzt, welche über <B>1750 C</B> liegt, und auf dieser Temperatur zwischen zwei und vier Stunden gehalten. Die genaue Tem peratur und die im Einzelfall günstigste Zeitspanne hängt von der Beschaffenheit des zu entwässernden Schlammes ab. Als Mittelwerte lassen sich eine Tem peratur von<B>200-2300 C</B> und eine Zeitspanne zwi schen 2 und 272 Stunden angeben.
Zur Erläuterung der erlangten Sauberkeit des abzentrifugierten Was sers seien nachfolgend tabellarisch einige Versuchs ergebnisse angegeben., aus welchen der Zusammen hang von Temperatur, Zeit der Aufrechterhaltung dieser Temperatur und Gehalt an Schwebeteilchen
EMI0002.0029
Wasser hervorgeht.
EMI0002.0030
Konditionierungs Dauer: <SEP> Stunden<B>.... <SEP> 1</B> <SEP> 2 <SEP> <B>3</B>
<tb> Temperatur <SEP> <B>C</B> <SEP> o <SEP> <B>g/kg <SEP> g/kg <SEP> g/kg</B>
<tb> <B><I>150</I></B> <SEP> trüb <SEP> <B>0,65</B> <SEP> trüb <SEP> <B>0,36</B> <SEP> trÜb <SEP> <B>0,57</B>
<tb> <B>165</B> <SEP> trüb <SEP> 0,43 <SEP> trüb <SEP> <B>0,23</B> <SEP> trüb <SEP> 0,2
<tb> <B>175</B> <SEP> trüb <SEP> <B>0,29</B> <SEP> klar <SEP> <B>0,08</B> <SEP> klar <SEP> <B>0,01</B>
<tb> 200 <SEP> klar <SEP> <B>0,05</B> Aus dieser Tabelle ist zu ersehen, dass der Ge halt an Schwebeteilchen z. B. bei 17511 <B>C</B> bei Erhö hung der Behandlungszeit von einer auf zwei Stun den sprunghaft abfällt. Welche Temperatur- und Zeitwerte im einzelnen gewählt werden, hängt von den jeweiligen Versuchsbedingungen ab.
Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass bei einem bestimmten angestrebten Ergebnis bezüglich des abgeschiedenen Wassers und des Entwässerungs- grades sich Temperatur und Verweilzeit weitgehend ersetzen können,<B>d.</B> h.<B>je</B> kürzer die Verweilzeit ist, umso höher muss die Temperatur sein. Eine Tem peratur von<B>1750 C</B> ist jedoch auf alle Fälle Voraus setzung für eine Zerstörung der Kolloide.
Die gün stigsten Temperaturen bei Faulschlamm liegen etwas höher als bei Frischschlamm, und zwar bei Faul schlamm über 2<B>10,1 C</B> und bei Frischschlamm über 200,) <B>C.</B> In dem Autoklaven bzw. dem Kessel herrscht dabei ein derartiger Druck, dass der Schlamm bei der gewählten Temperatur höchstens siedet. An- schliessend wird der Schlamm zentrifugiert oder eventuell auch gefiltert, wobei der Wassergehalt bis auf ca. <B>30'/.</B> zurückgehen kann. Der Schlammrück stand muss keiner weiteren Behandlung unterzogen werden und kann direkt, z. B. als Düngemittel oder Brennstoff, weiterverwendet werden.
Ein ausserordentlich wichtiger Vorteil des be schriebenen Verfahrens liegt darin, dass nach ein mal eingeleiteter Erwärmung die Energiezufuhr weit gehend gedrosselt und in manchen Fällen auch ganz abgestellt werden kann, da der in dem Schlamm auf tretende chemische Prozess exotherm verläuft. Die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Ener gie ist also relativ gering und liegt erheblich unter dem Bedarf des bisher gebräuchlichen Verdamp- fungsverfahrens.
Bei den angestellten Untersuchungen hat sich als bemerkenswert herausgestellt, dass bei einer Tem peratur unter 175,1 <B>C</B> noch keine wesentliche Kolloid- Zerstörung und somit noch keine Wasserbefreiung stattfindet. Es existiert daher ein von der Schlamm- Zusammensetzung und Schlammbeschaffenheit zum Teil abhängiger kritischer Temperaturwert. Dieser kritische Temperaturwert muss jedoch zu einer wirk samen Entwässerung überschritten werden.
Die Exi stenz dieses kritischen Temperaturwertes erklärt auch die Tatsache, dass bei bisherigen Versuchen mit er höhten Temperaturen keine Verbesserung der Was- serabscheidung bei nachfolgenden physikalischen Trennverfahren beobachtet werden konnte.