1. Prinzip und Funktion
Bei der Schlammeindickung wird dem Schlamm durch Schwerkraft oder mechanische Maßnahmen ein Teil des Wassers entzogen, wodurch sich sein Volumen verringert. Bei der Schlammentwässerung wird dem Schlamm durch mechanische Maßnahmen ein Teil des interstitiellen Wassers entzogen, wodurch sich sein Volumen weiter verringert. Der Feuchtigkeitsgehalt von eingedicktem Schlamm liegt im Allgemeinen bei 94–96 %, während der von entwässertem Schlamm im Allgemeinen bei etwa 80 % liegt.
2. Anwendungsgrundsätze
Die Schlammeindickungs- und -entwässerungsprozesse sollten umfassend auf der Grundlage von Faktoren wie dem angewandten Abwasserbehandlungsprozess, den Schlammeigenschaften, den anschließenden Behandlungs- und Entsorgungsmethoden, den Umweltanforderungen, der Standortfläche, den Investitionen und den Betriebskosten bestimmt werden.
3. Konventionelle Eindickung und Entwässerung
3.1 Hauptarten und Merkmale von Eindickungsprozessen
Schlammeindickungsverfahren werden hauptsächlich in Schwerkrafteindickung, mechanische Eindickung und Flotationseindickung unterteilt. Derzeit werden häufig Schwerkrafteindickung und mechanische Eindickung eingesetzt.
Die Schwerkrafteindickung verbraucht weniger Strom und verfügt über eine starke Pufferkapazität, erfordert jedoch eine größere Fläche, ist anfällig für die Freisetzung von Phosphor und erzeugt einen starken Geruch, der zusätzliche Desodorierungseinrichtungen erforderlich macht. Der Schlamm im Vorklärbecken wird durch die Schwerkraft eingedickt, wodurch der Feuchtigkeitsgehalt typischerweise von 97–98 % auf unter 95 % sinkt. Überschussschlamm ist für die alleinige Schwerkrafteindickung grundsätzlich nicht geeignet. Durch Mischen von Vorklärschlamm mit überschüssigem Belebtschlamm und anschließender Eindickung durch Schwerkraft kann der Feuchtigkeitsgehalt von 96 %–98,5 % auf unter 95 % gesenkt werden.
Zur mechanischen Eindickung zählen vor allem die Zentrifugeneindickung, die Bandeindickung, die Drehtrommeleindickung und die Schneckenpresseneindickung, die sich durch geringen Platzbedarf und die Vermeidung einer Phosphorfreisetzung auszeichnen. Im Vergleich zur Schwerkrafteindickung verbraucht sie mehr Strom und erfordert die Zugabe von polymeren Koagulationsmitteln. Durch mechanische Eindickung kann der Feuchtigkeitsgehalt des Überschussschlamms im Allgemeinen von 99,2–99,5 % auf 94–96 % gesenkt werden.
3.2 Haupttypen und Merkmale von Entwässerungsprozessen
Die mechanische Entwässerung umfasst hauptsächlich die Entwässerung durch Bandfilterpressen, die Zentrifugalentwässerung sowie die Entwässerung durch Platten- und Rahmenfilterpressen.
Die Entwässerung durch Bandfilterpressen ist geräuscharm und verbraucht wenig Strom, erfordert jedoch eine größere Stellfläche und mehr Spülwasser, was zu einer schlechteren Werkstattumgebung führt. Die Bandentwässerung erfordert typischerweise einen Feuchtigkeitsgehalt des Zulaufschlamms von unter 97,5 % und einen Feuchtigkeitsgehalt des Abwasserschlamms von typischerweise unter 82 %.
Die Zentrifugalentwässerung benötigt weniger Stellfläche, erfordert kein Spülwasser und bietet eine bessere Werkstattumgebung, verbraucht jedoch mehr Strom, erfordert höhere Chemikaliendosierungen und erzeugt mehr Lärm. Die Zentrifugalentwässerung erfordert typischerweise einen Feuchtigkeitsgehalt des Zulaufschlamms von 95–99,5 %, und der Feuchtigkeitsgehalt des Abwassers erreicht typischerweise 75–80 %.
Die Entwässerung durch Platten- und Rahmenfilterpressen erzeugt Kuchen mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt, erfordert jedoch mehr Bodenfläche und Spülwasser, was zu einer schlechteren Werkstattumgebung führt. Die Entwässerung durch Platten- und Rahmenfilterpressen erfordert typischerweise einen Feuchtigkeitsgehalt des Zulaufschlamms von unter 97 %, und der Feuchtigkeitsgehalt des Abwasserschlamms erreicht typischerweise 65–75 %.
Die Entwässerung durch Schneckenpressen und die Entwässerung durch Walzenpressen benötigen weniger Stellfläche, erfordern weniger Spülwasser, erzeugen weniger Lärm und bieten eine bessere Werkstattumgebung, haben jedoch kleinere Kapazitäten für einzelne Einheiten, einen höheren Feststoffgehalt im Überstand und ihre Anwendungsbeispiele in China sind immer noch begrenzt. Der erforderliche Feuchtigkeitsgehalt des Schlamms für die Entwässerung durch Schneckenpressen beträgt im Allgemeinen 95–99,5 % und der Feuchtigkeitsgehalt des Ausgangsschlamms kann typischerweise 75–80 % erreichen.
4. Tiefentwässerung des Schlamms
Unter Tiefentwässerung versteht man Schlamm mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 55–65 % nach der Entwässerung, unter besonderen Bedingungen kann der Feuchtigkeitsgehalt sogar noch niedriger sein. Derzeit verfügen die meisten städtischen Kläranlagen in meinem Land nicht über primäre Sedimentationstanks und werden keiner anaeroben Vergärungsbehandlung unterzogen. Daher liegt der Feuchtigkeitsgehalt von entwässertem Schlamm meist zwischen 78 % und 85 %. Dieser hohe Feuchtigkeitsgehalt stellt erhebliche Herausforderungen an die anschließende Schlammbehandlung, den Transport und die Entsorgung. Daher kann in Gebieten mit geeigneten Bedingungen eine Tiefentwässerung des Schlamms durchgeführt werden.
Vor der Tiefentwässerung sollte der Schlamm wirksam konditioniert werden. Der Konditionierungsmechanismus besteht hauptsächlich darin, die organische Substanz auf der Oberfläche von Schlammpartikeln zu modifizieren oder die Zell- und Kolloidstruktur des Schlamms zu zerstören, wodurch die Wasserbindungskapazität des Schlamms verringert wird. Gleichzeitig wird die Kompressibilität des Schlamms verringert, sodass dieser die Anforderungen von Entwässerungsprozessen mit hoher -Trockenheit erfüllen kann.
Es gibt drei Haupttypen von Schlammkonditionierungsmethoden: chemische Konditionierung, physikalische Konditionierung und thermische Konditionierung.
Bei der chemischen Konditionierung werden hauptsächlich anorganische Metallsalze, organische Polymere und verschiedene Schlammmodifikatoren zugesetzt.
Bei der physikalischen Konditionierung werden dem Schlamm Stoffe zugesetzt, die keine chemischen Reaktionen hervorrufen, um seine Kompressibilität zu verringern oder zu verbessern. Zu diesen Stoffen zählen vor allem Rauchgasasche, Kieselgur, Asche aus verbranntem Klärschlamm und Flugasche.
Die thermische Konditionierung umfasst Gefrieren, Erhitzen bei mittlerer{0}}Temperatur und Hochtemperatur-, wobei die thermische Konditionierung bei hoher-Temperatur am häufigsten vorkommt. Die thermische Hochtemperaturkonditionierung kann in zwei Arten unterteilt werden: Heißhydrolyse und Nassoxidation. Durch die thermische Hochtemperaturkonditionierung wird eine tiefe Entwässerung erreicht und gleichzeitig bis zu einem gewissen Grad das Volumen reduziert.
5. Mögliche sekundäre Verschmutzungs- und Kontrollanforderungen durch die Eindickungs- und Entwässerungseinheit
Bei der Schlammeindickung und -entwässerung entstehen große Mengen an Geruchsgasen, hauptsächlich aus Schlammlagertanks, Eindickungstanks, Maschinenräumen zur Schlammentwässerung und Schlammlagerschuppen oder -silos. Der Entwässerungsraum ist ein wichtiger Bereich für die Geruchskontrolle während des Schlammeindickungs- und Entwässerungsprozesses, da sich Geruchsgase nur schwer ableiten lassen.
Maßnahmen zur Geruchsbekämpfung sollten gemäß den Anforderungen der Umweltverträglichkeitsprüfung umgesetzt werden. Neue Kläranlagen sollten geschlossene Maßnahmen für Eindickungstanks, Schlammlagertanks, Entwässerungsräume sowie Schlammlager- und -transportbereiche implementieren und durch Absaugung Luft in das System saugen und zur Geruchskontrolle aufbereiten, um die Einhaltung der Emissionsnormen sicherzustellen. Bei Renovierungsprojekten mit Geruchskontrolle sollten Bauwerke je nach Zustand abgedeckt oder umschlossen sowie zusätzliche Abluftkanäle und Geruchskontrollsysteme installiert werden. Im Allgemeinen werden biologische Desodorierungsmethoden verwendet, bei Bedarf können jedoch auch chemische Desodorierungsmethoden eingesetzt werden.