DE2016494C2 - Verfahren zur Herstellung von mit Zusatzstoffen beladenem Fasermaterial aus faserstofführendem Abwasserschlamm - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von mit Zusatzstoffen beladenem Fasermaterial aus Faserstoff führendem Abwasserschlamm, nach dem die im — aus dem Fasermaterial hergestellten beziehungsweise ihm beigemengten — Endprodukt gewünschten pulverförmigen Zusatzstoffe, d. h. Metalle und Metallsalze, Kunststoffdispersionen und Harz flammhemmende und glasflußbildende Mineralien oder Borsäure, an den einzelnen Fasern des Fasermaterials anzulagern sind, so daß sie durch Adhäsionskräfte an den Fasern gehalten werden, wobei der Abwasserschlamm geflockt, eingedickt und getrocknet wird.

Die Abwasserreinigung wurde als vordringliches Problem der zivilisierten Menschheit erkannt. Insbesondere in dicht besiedelten Gebieten, wie beispielsweise in Europa, hat die Abwasserverschmutzung bereits derart um sich gegriffen, daß sogar für den Trinkwasserbedarf Befürchtungen laut werden. Das es soweit kommen konnte, ist nicht zuletzt darauf zurückzuführen, daß die Abwasserreinigung sehr viel Geld kostet und auch, daß die dem Abwasser entzogenen Stoffe nicht mehr einer Wiederverwertung zugeführt werden können. Eine wirtschaftlich kaum ins Gewicht fallende Ausnahme bildet biologisch aufbereiteter Abwasserschlamm, der zur Lockerung von Böden verwendet werden kann. Die teure Abwasserreinigung wurde daher stets nachlässig behandelt, bis jetzt die Verseuchung der Gewässer zu energischen Maßnahmen aufruft. Es wurden auch in der Folge mehrere Klärverfahren für Abwässer bekannt, die alle tatsächlich das Abwasser in einen biologisch unbedenklichen Zustand bringen, die jedoch stets die Frage offen lassen, was mit dem den Abwässern entnommenen Schlamm geschehen soll.

Zur Reduzierung der Schlamm-Menge wird er vielfach getrocknet und verbrannt; die unverbrennbaren Rückstände betragen jedoch in aller Regel immer noch 30% der getrockneten Massen, die se'bstverständlich auch wieder irgendwie untergebracht werden müssen.

Die Deponie dieser getrockneten Stoffe scheitert im allgemeinen an Raummangel beziehungsweise birgt wiederum Gefahren iür die Trinkwasserverseuchung.

Eine Lösung dieses Problems und gleichzeitig eine Lösung, die die Erstellung von Kläranlagen wirtschaftlich interessanter macht kann also nur dann gefunden werden, wenn der den Abwässern entzogene Schlamm wieder einer sinnvollen Verwertung zugeführt wird.
Nach einem noch nicht zum Stande der Technik

ίο gehörenden Verfahren gelingt es, Fein- und Feinstfasern synthetisch herzustellenden Stoffen, wie beispielsweise Spanholz, in etwa 30 Gew.-% beizumengen, ohne daß darunter die physikalischen Eigenschaften dieser Stoffe leiden. Die großtechnische Anwendung dieses Verfahrens scheitert jedoch an der wirtschaftlichen Beschaffung der zu dem Verfahren notwendigen Fein- und Feinstfasern beziehungsweise an der kostspieligen, jedoch notwendigen Anlagerung der zur Wiederverwertung notwendigen Stoffe an diese Fasern.

Die Erfindung behebt diesen Mangel und gibt, ausgehend von den in Abwässern mitgeführten Stoffen, ein Verfahren an, wie an diese Stoffe bereits im Abwasser die notwendigen Zusatzstoffe angelagert werden können und wie aus diesen Stoffen dann das > fasrige Endprodukt hergestellt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß bei der Flockung die für das Endprodukt gewünschten Zusatzstoffe mit entgegengesetzter Ladung (entgegengesetzt geladenen Ionen) bei der Eindickung beigefügt werdin und daß das sich ergebende, auf eine Feuchte um 60% mittels an sich bekannter Trocknungseinrichtungen und durch weiter bekannte Trocknungseinrichtungen zu einem blasfähigen Granulat mit einer Restfeuchte von 5%, getrocknete Granulate in Anwesenheit von für das Endprodukt gewünschten pulverförmigen Anlagerungsstoffen zerfasert wird.

Neu an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, daß bereits bei der Flockung entgegengesetzt geladene Ionen der Zusatzstoffe beigegeben werden, die im Wasser nicht lösbar und für das Endprodukt erwünscht sind. Dies können beispielsweise Kunststoffdispersionen sein, wenn das Endprodukt auf dem Kunststoffsektor weiterverarbeitet werden soll oder Metalle zur definierten Leitfähigkeit eines synthetisch herzustellenden Materials. Da im allgemeinen die Abwässer einen pH-Wert aufweisen, der unter 7 liegt, wird durch diese Maßnahme nicht nur die Anlagerung der Zusatzstoffe im Sinne des Verfahrens erreicht, sondern auch eine Neutralisierung der Abwässer, die erst eine Flockung der gelösten Stoffe ermöglicht. Unterstützt kann diese Flockenführung selbstverständlich werden durch Zugabe von an sich bekannten Metallsalzen oder auch durch Polyelektrolyte, die noch den Vorteil mit sich bringen, daß sie die fadenförmige Aneinanderreihung durch Haupt- und Nebenbindungen vorzeichnen bzw. unterstützen.

Sollten die Abwässer neutralisiert vorliegen, so besteht die Möglichkeit einer Verringerung des pH-Wertes dadurch, daß eine Zersetzung durch Verlangsamung der Strömungsgeschwindigkeit bei Temperaturen zwischen 10⁰C und 35° C herbeigeführt wird. Damit gelingt es, den pH-Wert bis etwa 5,5 abzusenken; eine weitere Erniedrigung dieses Wertes

b5 ist wegen der dann beginnenden Schwefelwasserstoffentwicklung mit einer außerordentlichen Geruchsbelästigung verbunden. Da sich auch bis zu diesem Wert bereits störende Gerüche bemerkbar machen, empfiehlt

es sich, diese Prozedur in einem geschlossenen Behälter bzw. Kreislauf durchzuführen. Gleichzeitig können in diesem Primärschlamm Bakterien bzw. Bestandteile der Abwasser gebunden und der Hauptmasse des Schlammes zugeführt werden.

Im letzten Verfahrensschritt findet wiederum, diesmal jedoch auf trockenem Wege, eine Anlagerung von solchen Stoffen statt, die für das Endprodukt wichtig sind, die jedoch auf nassem Wege, da sie im Wasser lösbar sind und daher mit ihm abgeführt würden, nicht angelagert werden können. Hierzu zählt beispielsweise Harz, das an die Fasern angelagert erlaubt, die synthetischen Stoffe auf trockenem Wege zu beharzen oder auch Borsäure, die, Spanholz beigemischt, daraus gefertigte Spanholzerzeugnisse unbrennbar macht.

Das Endprodukt eines nach diesem Verfahren geklärten Abwassers ist einerseits reines Abwasser, das selbstverständlich auf konventionelle Art und Weise noch nachbehandelt werden kann, andererseits jedoch ein fasriges Produkt, das mit verschiedenen Zusatz- bzw. Anlagerungsstoffen beladen wieder dem Verwertungskreislauf zugeführt werden und überdies noch die Kosten der Klärung zumindest zu einem Teil decken kann. Damit ist auch ein Anreiz zum Arbeiten nach diesem Verfahren gegeben, so daß es auch finanzschwachen Betrieben bzw. Gemeinden möglich ist, ein Klärwerk einigermaßen wirtschaftlich zu betreiben.

Im allgemeinen werden die Abwasser vor dem Absetzbecken Zerkleinerungseinrichtungen zugeführt, die aus Zerkleinerungspumpen oder »Rechenwölfen« und dergleichen bestehen. Da in diesen Einrichtungen eine turbulente Strömung herrscht, ist es ohne weiteres möglich, hier die Zusatzstoffe einzubringen, da sie sich mit Sicherheit anlagern. Unterstützt wird dies dadurch, daß bei der Zerkleinerung viele Flächen frei werden, an die sich die Zusatzstoff-Mcleküle durch Adhäsionskräfte anlagern können.

Um ein Abführen der Zusatzstoffe mit dem vom Schlamm befreiten Abwasser zu vermeiden, können die Zusatzstoffe auch dem bereits abgesetzten Schlamm zweckmäßigerweise in speziellen Mischpumpen beigefügt werden. In diesen Mischpumpen wird der Schlamm bei Bedarf auch mehrmals zerkleinert bzw. zerfasert, wodurch auch wiederum Flächen frei werden, an denen sich durch Adhäsionskräfte die Zusatzstoff-Moleküle anlagern.

Der so vorbereitete »Primärschlamm« kann dann direkt einer Filtriereinrichtung oder einer Zentrifuge zugeführt werden oder kann auch, wie dies in einigen Klärwerken bereits durchgeführt wird, gekocht werden. Bei dem Kochen werden die Stoffe noch weiter aufgeschlossen, so daß sie leicht entwässerbar sind. Das Kochen des Primärschlammes bringt weiterhin den Vorteil, daß der Schlamm steril wird, so daß danach nicht nur sämtliche pathogenen Erreger, sondern auch die besonders resistenten Spulwurmeier vernichtet werden. Außerdem werden dadurch die thermisch empfindlichen Stoffe zerstört, was wiederum der Wiederverwertung nach dem Verfahren dienlich ist, da diese leicht entzündlichen Stoffe evtl. den weiteren eo Einsatz stören könnten.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll an dem Beispiel der Abwasserreinigung und Schlammbeseitigung der Abwässer einer Papierfabrik dargelegt werden: <,s

Das anfallende Abwasser hat in aller Regel einen Feststoffgehalt von ca. 0,2—0,3%, der sich aus Zellstoff-Fasern und diesen angelagerten Farbstoffpartikelchen und Mineralien zusammensetzt Da der aufbereitete Schlamm aus diesem Abwasser Spanholz beigefügt werden soll, um die fertigen Spanholz-Produkte schwer entflammbar zu machen, müssen die Feststoff-Teilchen des Abwassers bereits jetzt mit schwer entflammbaren Zusatzstoffen versehen werden. Zur Flotation wird daher vorzugsweise Kalkmilch beigefügt oder aber auch Metallsalze, die den Mineralbzw. Metallgehalt der Feststoff-Teilchen in erwünschter Weise erhöhen und gleichzeitig die Lösung so entstabilisieren, daß eine Flockung stattfinden kann. Das mit dem Flotationsmittel versetzte Abwasser wird einem Absetzbecken zugeleitet, worin sich bei langsamer Bewegung des Gemisches der Abwasserschlamm am Boden des Beckens absetzt. Das über dem Abwasserschlamm stehende Klarwasser kann durch einen Überlauf direkt einem Gewässer oder einer weiteren an sich bekannten aeroben bzw. anaeroben Reinigung zugeführt werden.

Der nunmehr vorliegende Schlamm mit einem Feststoffgehait von etwa 3 bis 5% wird in eine Mischbütte gepumpt, wo er wiederum dem späteren Verwendungszweck entsprechend behandelt, auf jeden Fall in Konsistenz und Farbe eingestellt werden kann. Dieses Einstellen kann selbstverständlich dann entfallen, wenn die Papierfabrik immer gleiche Papiere führt, infolgedessen auch ein stets gleichbleibender Schlamm anfällt.

Die Fasersuspension wird nun einem Drehfilter zugeführt, der den Schlamm auf einen Feststoffgehalt von etwa 40% eindickt. Sollte das Produkt hierbei keine krümelige Form erhalten, kann dem Drehfilter noch ein Pastenverformer oder eine ähnliche Einrichtung nachgeschaltet sein, die ein entsprechendes Ausgangsprodukt liefert.

Die nun entstandenen ungleichmäßig geformten und ungleichmäßig großen graniilatähnlichen Feststoffkörperchen werden einer Trockeneinrichtung zugeleitet, die das Wasser bis zu einer Restfeuchte von etwa 5% ausscheidet. Nach dieser Verarbeitungsstufe liegen also Feststoffkörperchen in Granulatform mit einer Feuchte von 5% vor, die etwa im Verhältnis 60:40 aus Zellulosefasern und diesen angelagerten Mineralien bestehen. Die Mineralien sind hierbei bereits bei der Flotation so ausgesucht, daß sie an sich schon flammhemmend wirken und auch teilweise — in dieser Form allerdings erst bei höheren Temperaturen — Glasfluß bilden können. Um jedoch auch bereits bei niedrigen Temperaturen die flammhemmende Wirkung zu erzielen, muß dem Material noch Borsäure beigemengt werden, was in einer als Mahl- und Mischvorrichtung dienenden Pralltellermühle geschieht. Dieser Pralltellermühle wird das Granulat genau dosiert gemeinsam mit Borsäure zugeleitet, beispielsweise im Verhältnis 1 :1, so daß sich im Endeffekt eine Faser ergibt, die aus etwa 30 Gewichtsteilen Zellulose, 20 Gewichtsteilen Mineralien und 50 Gewichtsteilen Borsäure besteht. Die Borsäure kann nicht dem nassen Schlamm beigegeben werden, da sie wasserlöslich ist und bei der Trocknung das die flammhemmende Wirkung mit bewirkende Kristallwasser abgeben würde. Bei dem Zermahlen des Granulats zu faserigem Stoff werden jedoch wieder Bindungsflächen frei, die durch Borsäurepartikel in Haupt- oder Nebenvalenzbindung besetzt werden können. Bei entsprechender Vergrößerung ist auch tatsächlich eine Faser erkennbar, die in ihrer Grundstruktur aus einer Zellulosefaser mit angelagerten mineralischen Teilchen — Mineralien von

der Papierherstellung her bzw. angelagerte Borsaure — bestehen.

Dieses Endprodukt kann nun abgesackt oder in Silos gelagert und dann bei der Spanholzherstellung dem Spanholz zur Schwerentflammbarmachung beigemengt werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von mit Zusatzstoffen beladenem Fasermaterial aus Faserstoff führendem Abwasserschlamm, nach dem die im — aus dem Fasermaterial hergestellten bzw. ihm beigemengten — Endprodukt gewünschten pulverförmiger! Zusatzstoffe, d. h. Metalle und Metallsalze, Kunststoffdispersionen und Harz, flammhemmende und glasflußbildende Mineralien oder Borsäure, an den einzelnen Fasern des Fasermaterials anzulagern sind, so daß sie durch Adhäsionskräfte an den Fasern gehalten werden, wobei der Abwasserschlamm geflockt, eingedickt und getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Flokkung die für das Endprodukt gewünschten Zusatzstoffe mit entgegengesetzter Ladung (entgegengesetzt geladenen Ionen) bei der Eindickung beigefügt werden und daß sich ergebende, auf eine Feuchte um 60% mittels an sich bekannter Trocknungseinrichtungen und durch weiter bekannte Trocknungseinrichtungen zu einem blasfähigen Granulat mit einer Restfeuchte von 5%, getrocknete Granulat in Anwesenheit von für das Endprodukt gewünschten pulverförmigen Anlagerungsstoffen zerfasert wird.