Klärschlammbehandlung

Der Rückstand, der sich in Kläranlagen ansammelt, wird als Schlamm (oder Biosolide) bezeichnet. Klärschlamm ist das feste, semisolidische oder aufschlämmende Restmaterial, das als Nebenprodukt von Abwasserbehandlungsprozessen hergestellt wird. Dieser Rückstand wird üblicherweise als primärer und sekundärer Schlamm eingestuft. Primärschlamm wird aus chemischer Ausfällung , Sedimentation und anderen Primärprozessen erzeugt, während Sekundärschlamm die aus biologische Behandlungen resultierende Aktivmüllbiomasse ist. Einige Abwasseranlagen erhalten außerdem Septum- oder Klärgruben Feststoffe aus den Abwasserbehandlungssystemen vor Ort vor Ort. Sehr oft werden die Schlämme zur weiteren Behandlung und Entsorgung miteinander kombiniert.

Die Behandlung und Entsorgung von Klärschlamm sind wichtige Faktoren für die Auslegung und den Betrieb aller Abwasserbehandlungsanlagen. Zwei grundlegende Ziele für die Behandlung von Schlamm vor der endgültigen Entsorgung sind es, sein Volumen zu verringern und die organischen Materialien zu stabilisieren. Stabilisierter Schlamm hat keinen offensiven Geruch und kann ohne Ärgernis oder Gesundheitsrisiko behandelt werden. Ein kleineres Schlammvolumen reduziert die Kosten für Pumpen und Lagerung.

Behandlungsmethoden

Die Behandlung von Klärschlamm kann eine Kombination aus Verdickung , Verdauung und Entwässerungsprozessen umfassen.

Verdickung

Verdickung ist normalerweise der erste Schritt in der Schlammbehandlung, da es unpraktisch ist, dünne Schlamm zu behandeln, eine in Wasser aufgehängte Aufschlämmung von Feststoffen. Die Verdickung erfolgt normalerweise in einem Tank, der als Schwerkraftverdickung bezeichnet wird. Ein Verdicker kann das Gesamtvolumen des Schlamms auf weniger als die Hälfte des ursprünglichen Volumens reduzieren. Eine Alternative zur Schwerkraftverdickung ist die Lösung der Luftluft. Bei dieser Methode tragen Luftblasen die Feststoffe an die Oberfläche, wo sich eine Schicht verdickter Schlamm bildet.

Verdauung

Die Verdauung von Schlamm ist ein biologischer Prozess, bei dem organische Feststoffe in stabile Substanzen zersetzt werden. Die Verdauung reduziert die Gesamtmasse der Feststoffe, zerstört Krankheitserreger und erleichtert das Entwässer oder Trocknen des Schlamms. Verdauter Schlamm ist harmlos und hat das Aussehen und die Eigenschaften eines reichhaltigen Topfbodens .

Die meisten großen Abwasserbehandlungsanlagen verwenden ein zweistufiges Verdauungssystem, in dem organische Stoffe durch Bakterien anaerob (in Abwesenheit von Sauerstoff) metabolisiert werden. In der ersten Stufe wird der Schlamm, der zu einem trockenen Feststoffgehalt (DS) von etwa 5 Prozent verdickt ist, für mehrere Tage erhitzt und in einem geschlossenen Tank gemischt. Säurebildende Bakterien hydrolysiert große Moleküle wie Proteine ​​und Lipide , zerlegen sie in kleinere wasserlösliche Moleküle und fermentieren diese kleineren Moleküle in verschiedene Fettsäuren. Der Schlamm fließt dann in einen zweiten Tank, wo die gelöste Substanz von anderen Bakterien in Biogas umgewandelt wird, einer Mischung aus Kohlendioxid und Methan . Methan ist brennbar und wird als Kraftstoff zum Erhitzen des ersten Verdauungstanks sowie zum Erzeugen von Strom für die Anlage verwendet.

Die anaerobe Verdauung ist sehr empfindlich gegenüber Temperatur , Säure und anderen Faktoren. Es erfordert eine sorgfältige Überwachung und Kontrolle. In einigen Fällen wird der Schlamm zu Beginn der ersten Verdauungsstufe mit zusätzlichen hydrolytischen Enzymen geimpft, um die Wirkung der Bakterien zu ergänzen. Es wurde festgestellt, dass diese enzymatische Behandlung mehr unerwünschte Krankheitserreger im Schlamm zerstören und auch zur Erzeugung von mehr Biogas im zweiten Verdauungsstadium führen kann.

Eine weitere Verbesserung des traditionellen zweistufigen anaeroben Verdauungsprozesses ist die thermische Hydrolyse oder das Abbau der großen Moleküle durch Wärme. Dies geschieht in einem separaten Schritt vor der Verdauung. In einem typischen Fall beginnt der Prozess mit einem Schlamm, der zu einem DS -Gehalt von rund 15 Prozent entnommen wurde. Der Schlamm wird mit Dampf in einer Pulper gemischt, und diese heiße homogenisierte Mischung wird einem Reaktor zugeführt, wo es etwa 30 Minuten lang unter Druck bei etwa 165 ° C (etwa 330 ° F) gehalten wird. Zu diesem Zeitpunkt wird mit den hydrolytischen Reaktionen ein Teil des Dampfes ausgeblutet (um an die Pulper gefüttert zu werden), und der Schlamm, der immer noch unter Druck steht, wird plötzlich in einen [Blitztank "freigelassen, in dem der Sudded -hereinfallen Der Druck stürzt die Zellwände eines Großteils der festen Substanz. Der hydrolysierte Schlamm wird abgekühlt, leicht mit Wasser verdünnt und dann direkt in die zweite Stufe der anaeroben Verdauung geschickt.

Die Verdauung von Schlamm kann auch aerob in Gegenwart von Sauerstoff stattfinden. Der Schlamm ist etwa 20 Tage lang in einem offenen Tank belüftet. In diesem Prozess wird nicht Methangas gebildet. Obwohl Aerobic -Systeme leichter zu bedienen sind als anaerobe Systeme, kosten sie normalerweise mehr, da die für die Belüftung erforderliche Leistung betrieben wird. Die aerobe Verdauung wird häufig mit kleinen verlängerten Belüftungs- oder Kontaktstabilisierungssystemen kombiniert .

Aerobische und konventionelle anaerobe Verdauung umwandeln etwa die Hälfte der organischen Schlammfeststoffe in Flüssigkeiten und Gase. Die thermische Hydrolyse, gefolgt von anaeroben Verdauung, kann etwa 60 bis 70 Prozent der festen Materie in Flüssigkeiten und Gase umwandeln. Das Volumen der Feststoffe wird nicht nur kleiner als bei der herkömmlichen Verdauung erzeugt, sondern die stärkere Produktion von Biogas kann einige Abwasserbehandlungsanlagen selbstfreundlich machen.

Entwässerung

Verdauter Abwasserschlamm wird normalerweise vor der Entsorgung entwässert. Entwässerter Schlamm enthält immer noch eine erhebliche Menge Wasser, die bis zu 70 Prozent erheblich sind. Selbst mit diesem Feuchtigkeitsgehalt verhält sich Schlamm nicht mehr als Flüssigkeit und kann als festes Material behandelt werden. Schlammentrocknungsbetten bieten die einfachste Methode zur Entwässerung. Eine verdaute Schlammschlammung wird auf einem offenen Sandbett verteilt und dürfen bis trocken bleiben. Die Trocknung erfolgt durch eine Kombination aus Verdunstung und Schwerkraftdrainage durch den Sand. Ein unter dem Sand gebautes Rohrleitungsnetz sammelt das Wasser , das zum Kopf der Anlage zurückgepumpt wird. Nach ungefähr sechs Wochen trocknen kann der Schlammkuchen, wie er genannt wird, einen Feststoffgehalt von etwa 40 Prozent haben. Es kann dann mit einer Tonhöhe oder einem Front-End-Lader aus dem Sand entfernt werden. Um die Trocknungszeit bei nassem oder kaltem Wetter zu verkürzen, kann über den Sandbetten ein Glasgehäuse gebaut werden. Da für Trocknen von Betten viel Landgebiet benötigt wird, wird diese Entwässerungsmethode häufig in ländlichen oder vorstädtischen Städten verwendet und nicht in dicht besiedelten Städten.

Zu den Alternativen zu Schlammentrocknungsbetten gehören der Drehtrommelvakuumfilter, die Zentrifuge und die Gürtelfilterpresse. Diese mechanischen Systeme erfordern weniger Platz als schlamm trocknende Betten und bieten ein größeres Maß an operativer Kontrolle. Sie müssen jedoch normalerweise einen Schritt namens Schlammkonditionierung vorausgehen, bei dem der Flüssigkeitsschlamm Chemikalien hinzugefügt werden, um Feststoffe zu koagulieren und die Abflussfähigkeit zu verbessern.

Entsorgung

Das endgültige Ziel des behandelten Klärschlammes ist normalerweise das Land. Entwässerter Schlamm kann auf einer hygienischen Deponie unterirdisch begraben werden. Es kann auch auf landwirtschaftlichem Land verbreitet werden, um seinen Wert als Bodenkonditionierer und Dünger zu nutzen. Da Schlamm giftige Industriechemikalien enthalten kann, wird er nicht auf Land verteilt, in dem die Pflanzen für den menschlichen Verbrauch angebaut werden.

Wenn ein geeignetes Standort zur Landentsorgung nicht verfügbar ist, wie in städtischen Gebieten, kann der Schlamm verbrannt werden. Die Verbrennung verdampft die Feuchtigkeit vollständig und wandelt die organischen Feststoffe in inerte Asche um. Die Asche muss entsorgt werden, aber das reduzierte Volumen macht die Entsorgung wirtschaftlicher. Die Kontrolle der Luftverschmutzung ist eine sehr wichtige Überlegung, wenn Abwasserschlamm verbrannt wird. Geeignete Luftverreinigungsgeräte wie Wäschern und Filter müssen verwendet werden.

Das Dumping von Schlamm im Ozean, sobald eine wirtschaftliche Entsorgungsmethode für viele Küstengemeinschaften ist, gilt nicht mehr als praktikable Option. Es ist jetzt in China und vielen anderen Küstenländern verboten.