DD204462A1

DD204462A1 - Verfahren zur brauch-, abwasser-, guelle- und schlammaufbereitung

Info

Publication number: DD204462A1
Application number: DD23426181A
Authority: DD
Inventors: Erich Meier
Original assignee: Erich Meier
Priority date: 1981-10-21
Filing date: 1981-10-21
Publication date: 1983-11-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Brauch-, Abwasser-, Guelle- und Schlammaufbereitung mittels Additivfilterasche, einem Rueckstand aus Rauchgasentschwefelungsanlagen nach dem Trockenkalkstein-Additivverfahren, die als Kalktraeger und Flockungsmittel, als Stabilisator und Bindemittel zur Neutralisation, Agglomeration, Separation, Hygienisierung, Stabilisierung und Strukturveraenderung der abzuscheidenden Wasser- und Schlamminhaltsstoffe eingesetzt wird. Ziel der Aufgabe war es, ein preiswertes Material zur Substitution der bisher eingesetzten hochwertigen, energieintensiven Kalkprodukte zu finden. Der kalkreiche Rueckstand aus vorstehend genanntem Rauchgasreinigungsverfahren eignet sich, beguenstigt durch die hohe Reaktivitaet dieses Abproduktes, auch geloescht in Staub-, pelletierter und/oder granulierter Form.

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zur Brauch-, Abwasser-, Gülle- und Schlammaufberextung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Anwendung des Verfahrens ist in industriellen und kommunalen Wasseraufbereitungsanlagen insbesondere bei der Aufbereitung von Brauch— und Abwasser, Gülle und Schlamm gegeben.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

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Die vielseitige Anwendung von Brannt- und/oder Löschkalk bei der Brauch- und Abwasseraufbereitung, einschließlich der Rückstände aus diesen Anlagen, ist seit langem bekannt, Allein oder zusammen mit anderen* insbesondere anjonischen· "Flockungsmitteln werden Kalkprodukte trotz ihres hohen Preises (80 bis 125 M/t) in großer Menge eingesetzt· Das Verfahren zur Kalkerzeugung ist sehr energieintensiv und der Bedarf kann nur ungenügend abgedeckt werden. Im nachstehenden werden einige Anwendungsbeispiele aufgeführt»'

In erster Linie werden Kalkprodukte für eine Neutralisation der meist sauren Wasser benötigt»; Dieser Verfahrensschritt dient zur Minderung der Korrosion» Wesentlich ist hierbei die Eigenschaft von Kalk, eine umfassende Säurebindung, unter Bildung nicht- oder nur

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schwerlöslicher Salze herbeizuführen«⁵ Die Kalkzugabe bewirkt aber nicht nur eine Fällung der gelösten Wasserinhaltsstoffe sondern darüberhinaus auch eine Koagulation der ebenfalls in den Wässern enthaltenen kolloidalen Schadstoffev

Weitere Zugaben an Kalk und/oder Löschkalk nach den verschiedenen gebräuchlichen Behandlungsstufen tragen dazu bei_} die natürliche oder maschinelle Separation und Entwässerung der anfallenden Klärschlamme zu beschleunigen. Dies führt zu einer Senkung des Wasser— Verlustes und Qualitätssteigerung des Ft4gates»

Infolge der ständig steigenden Anfallmengen an Klärschlamm soi</ohl in kommunalen wie industriellen Brauch- und Abwasserreinigungsanlagen ist künftig die einfache Verregnung oder Deponierung in Schlammteichen, auf Rieselfeldern». Müllkippen etc» aus vielfältigen ümweltschutzgründen nicht mehr tragbar. Zur Volumenreduzierung unter Stabilisierung der oft tixotropen Schlämme wird daher zunehmend eine Verbrennung oder ein biologischer Abbau, zum Beispiel durch Kompostierung nach Mischung mit Müll, durchgeführt. Neuere Verfahrensentwicklungen hierzu ergaben, daß Kalkprodukte diesen Verfahrensschritt erleichtern,·

Angesichts der wachsenden Energieverknappung ist die Deponierung von Altstoffen, zum Beispiel nach einer Klärschlammtrocknung oder Verbrennung, keine zukunftsträchtige Lösung, Als solche kann nur eine Behandlungsmethode angesehen werden, bei der unter Strukturveränderung eine Wandlung zu einem wiederverwendungsfähigen Produkt erfolgt. Erste Anwendungsbeispiele in dieser Richtung wurden bei der Aufarbeitung organisch stark belasteter Abwasser wie Gülle oder von phosphathaltigen Abwässern bekannt. So werden, wiederum unter Einsatz von Kalkprodukten, Düngemittel, die trocken, streufähig, hygienisch einwandfrei anfallen müssen, hergestellt, Die zum Beispiel auch in kommunalen Wässern enthaltenen Phosphatverbindungen können auf Grund eines Ionenaustausches in für Pflanzen geeignete Calzium-Silikat—Phosphatverbindungen umgesetzt werden. In diesem

Zusammenhange wird bereits kalkreiche Asche, soweit örtlich vorhanden,, als preiswerter Kalkträger eingesetzt.

Der exotherme Reaktionsablauf bei einer Branntkalkdosierung wird' vielfach auch zur Abwassererwärmung genutzt» Die Reaktionswärme bei der Kalklöschung kann je nach. Zumischungsmenge so hoch sein, daß eine für eine biologische Reinigungsstufe günstige Wassereinleitungstemperatur, aber auch eine ausreichend hohe Pasteurisierungstamperatur erhielt wird, wodurch eine Hygienisierung bewirkt wird,,

Zur Stabilisierung von Klärschlammen wird mitunter vor einer Deponierung _β falls standortgünstig beziehbar₉ kalkreiche Kraftwerksasche und/oder basische Hochofenschlacke feingemahlen auf Grund ihrer hydraulischen. Eigenschaften als relativ billiges Bindemittel eingesetzt». Überschüssige biologische Reinigungskulturen (Mikroorganismen) werden dabei abgetötet und eingebunden«

In diesem Zusammenhang sei auch auf die Möglichkeit der Stabilisierung der in nassen Rauchgasentschwefelungsanlagen anfallenden großen Mengen calziumsulfithaltigen Schlämme hingewiesen^ Der Mangel an ausreichend bindefähigen Materialien ist hierbei so groß, daß hochreine Kalkprodukte beigemischt werden» um die tixotrope Struktur dieser Schlämme aufzuheben.¹

Ziel der Erfindung

Der Erfindung liegt das Ziel zugrunde,- ein Material zu finden\ das bei der'Aufbereitung von Brauch- und Abwasser, Gülle, insbesondere bei der Aufarbeitung der hierbei anfallenden Schlämme_s eine kostengünstigere Lösung erwarten läßt» Die Bereitstellung ausreichender Mengen eines dem Brannt- und /oder Löschkalk entsprechenden Reaktionsmaterials aus standortgünstig für Kläranlagen gelegenen Anfallstellen mit einem Abgabepreis unter 20 M/t soll eine Substitution der bisher eingesetzten hochwertigen energieintensiven Kalkprodukte zulassen*

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist die Substitution der bisher eingesetzten Kalkprodukte«: Die Aufgabe v/ird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man den kalkreichen Rückstand aus Rauchgasentschwefelungsanlagen nach dem Trockenkalkstein*»Additivverfahren anstelle von hochreinem Brannt** und/oder Löschkalk eingsetzt,"

Infolge der besonderen Brennbedingungen fällt in mit Braunkohle be-* triebenen Dampferzeugeranlagen eine sehr feinteilige hochporöse Additivfilterasche (95 % ·«£ 4-0 um) an, die hochaktive Komponenten zur Wasserreinigung enthält«' Dieses zudem hochhydraulische Abprodukt aus einer Gasreinigungsanlage eigägt sich überraschenderweise nach Einführung in Wasser unter erneuter Aktivierung und Wärmefreisetzung weiterhin insbesondere zur Reinigung von Brauch- und Abwasser, Gülle einschließlich der Aufarbeitung der hierbei anfallenden Rückstände«

Die nachstehende mittlere Zusammensetzung einer Additivfilterasche identifiziert nur summarisch die chemische Zusammensetzung derselben, aber nicht die Vielzahl der in diesem Material enthaltenen Verbindungen:

20 ..·.< 40 % CaO .4-0 · ·· 60 SS

MgO 3 V.V 5 %

Al₂O₃ 8 ν— 15 %

ZQ 8 ...-.; 20 %

MnO 0,3 ...· 3 %

Fe₂O₃ 4 ...: 10 J5

0,2 ν.· 0,5

Hierzu gehören. Hatrium—, Eisen- und Aluminiumsulfate sowie deren Chloride» in Spuren bereits hochwirksame anjonische Flockulantenv Deren Anteile in'Additivfilterasche konnten zwar derzeitig noch nicht einzeln ausgewiesen v/erden, sind aber nach vorliegenden Gleichgewichtsberechnungen mit hoher thermodynamischer Wahrscheinlichkeit« insbesondere in Rückständen bei UaCl-haltigen Braunkohlen, vorhanden.;

Ausführungsbeispiel

Der Anwendungsbereich von Additivfilteraschen bei der Brauch- und Abwasserreinigung einschließlich zur Aufarbeitung der dabei anfallenden Schlämme wird sehr weitreichend sein« Im nachstehenden kann dieser nur beispielsweise aufgezeigt werden:

Die Zugabe kann je nach dem erforderlichen Auibereitungsgrad nicht nur einmalig in einer der Prozeßstufen sondern auch mehrmalig er« folgend Für spezielle Fälle kann auch eine Löschung des Branntkalkanteiles der Additivfilterasche vor der eigentlichen Anwendung vorgenommen werden«· Hierbei ist es'möglich, eine Pelietzerung und Granulierung der Ädditivfilterasche, die eine leichtere staubfreie Handhabung ermöglicht, durchzuführen, so daß insgesamt ein dem Löschkalk entsprechendes Anwendungsprodukt entsteht«

Die Zugabe· einer Additivfilterasche zu Brauch- und/oder Abwasser sowie zu Schlämmen·' führt bereits bei kleiner Zusatzmenge (^5 >S) zu einer Neutralisation' saurer Wässer (pH~¥ertanhebung bis 12) und zu einer-Beseitigung^:der-von·ihnen ausgehenden Korrosionsgefakr.Hierbei kommt es zur Bildung nichttoxischer, überwiegend unlöslicher Calziumsaizev Die so ausgelöste Fällung, insbesondere von Schwermetallverbindungen, ist weitreichend. Sie erstreckt sich auf Grund der ätzenden Wirkung.auch auf organische Stoffe, deren kolloide Struktur gebrochen wird, so daß eine Flockung bei gleichzeitiger Anlagerung der jeweiligen Wasserinhaltsstoffe an die porösen unlöslichen Miherälelemente einsetzt. Kälkreiche Ädditivfilteräsche löst so ein im Vergleich' zu anderen alkalischen Fällungsmitteln günstigeres Absetzverhalten aus«

In phosphorhaltigen kommunalen Abwässern^· deren Enteutrophierung große Sorge bereitet, kommt es beispielsweise bei Verwendung von Additivfilterasche als Aufschlußmittel durch das Zusammenwirken aktiver calzium- und silikatischer Komponenten zur Bildung von Calzium-Silikat-Phosphatverbindungen, die ausflocken,: Diese Verbindungen¹ sind gutej. pflanzenverfügbare Düngemittelkomponenten» die den Wert des Rückstandes erhöhenv Gelartige Eiweißverbindungen in Abwässern werden durch die Wärmeentwicklung der Additivfilteraschen soweit-zerstört, daß sie dann abfiltrierbar sind, Nach vorliegenden Untersuchungsergebnissen kann die Erwärmung, speziell von Schlämmen, soweit getrieben werden, daß. eine Verdampfung, einsetzt« In Druckgefäßen ist eine Temperatursteigerung bis auf 14-0 C denkbar»·

Die Hygienisierung ist dabei vollständig. Alle in Klärschlämmen enthaltenen Krankheitskeime' sowie Pflanzensamen werden abgetötet. Eine Verunkrautung landwirtschaftlicher Kulturflächen ist bei Ausbringung von Trockenschlämmen, die mit Additivfilterasche aufbereitet wurden, als Düngemittel ausgeschlossen.

Die vorstehend aufgeführten Merkmale gleichen denen bei Einsatz von Branntkalk^ Sie sind völlig ausreichend, jede gewünschte Neutralisation, Fällung, Flockung, Pasteurisierung einzuleiten. Darüber hin_aus kommt es auf Grund der hydraulischen Eigenschaften zu einer wesentlichen Strukturveränderung der Schlämme, die nach bekannten Entwässerungsund Konditionierungsverfahren bis hin zu einem völlig trockenen, krümeligen Produkt aufgearbeitet werden können;- Die Trockenmasse -wird auch nachträglich nicht wieder in Gärung und/oder Faulung, verbunden mit erheblicher Geruchsentwicklung, übergehen, da die organischen Verbindungen,, die zum Beispiel HS entwickeln, abgebaut wurden.

Additivfilterasche wird nach derzeitigem Srkenntnisstand zu einem Preis unter 20 M/t zu haben sein. Gegenüber den herkömmlichen marktgängigen Kalkprodukten wie Brannt- oder Löschkalk mit Abgabepreisen im Bereich 90 -».*· 125 M/t ergeben sich auch unter Berücksichtigung

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eines Mehrbedarfes, der ein Mengenverhältnis von 1 : 2 nicht wesentlich überschreiten wird, erhebliche Einsparungen für unsere Volkswirtschaft^ Der Gesaintnutzen einer Substitution der hochwertigen Kalkprodukte, ein Lieferengpaßj durch Additivfilterasche ist derzeitig in seiner Gesamtheit noch nicht absehbar«

Claims

Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur Brauch-^ Abwasser-, Gülle- und Schlaamaufbereitung mittels Brannt- und/oder Löschkalk in kommunalen wie in industriellen Kläranlagen einschließlich der hierbei anfallenden Schlämmeg, insbesondere zur Neutralisation, Agglomeration, Separation, Hygienisierung, Stabilisierung und Strukturveränderung der abzuscheidenden ¥asserinhaltsstoffe beziehungsweise der biologischen Reinigungsmittel, dadurch gekennzeichnet , daß als preiswerter Kalkträger und Flockungsmittel, als Stabilisator und Bindemittel, der Rückstand aus Rauchgasentschwefelungsanlagen nach dem Trockenkalkstein-Additiwerfahren, die sogenannte Additivfilterasche_s eingesetzt wird. " '.

.2v Verfahren gemäß Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Additivfilterasche als Kalkträger in einer oder mehreren Prozeßsttifen der Klär- und/oder Aufbereitungsanlagen, -wie zum Beispiel zur Neutralisation und Fällung, zur Hygienisierung, zur Stabilisierung, eingesetzt wird.

3^:." Verfahren gemäß Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß. die Additivfilterasche trocken**und/oder naßgelöscht in einer oder mehreren Prozeßstufen der Klär- und Aufbereitungsanlagen eingesetzt wird,

4v Verfahren gemäß Punkt 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Additivfiiterasche in pelletierter oder granulierter Form eingesetzt wird.