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DE4036116A1 - Verfahren zur abwasserreinigung oder wasseraufbereitung und schlammentwaesserung - Google Patents

Verfahren zur abwasserreinigung oder wasseraufbereitung und schlammentwaesserung

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Publication number
DE4036116A1
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Authority
DE
Germany
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chloride
waste water
polyaluminium
added
water
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19904036116
Other languages
English (en)
Inventor
Hans Gerhard Leopold
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LEOPOLD, HANS GERHARD, 2110 BUCHHOLZ, DE
Original Assignee
Beiersdorf AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Beiersdorf AG filed Critical Beiersdorf AG
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Publication of DE4036116A1 publication Critical patent/DE4036116A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5236—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
    • C02F1/5245—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents using basic salts, e.g. of aluminium and iron

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  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)

Description

Gegenstand der Erfindung sind Verfahren zur Reinigung von Abwasser oder zur Wasseraufbereitung sowie zur Schlammentwässerung unter Verwendung von Flockungsmitteln.
Zur Entfernung von kolloidal oder echt gelösten Stoffen aus einer wäßrigen Lösung werden durch chemische Fällungsreaktionen nach bekannten Verfahren Hydroxide bzw. Oxidhydrate insbesondere der Elemente Eisen und Aluminium erzeugt, indem zunächst als Säure ein lösliches Salz dieser Metalle und anschließend als Base beispielsweise Kalkmilch oder Ätznatron zugegeben wird. Üblicherweise verwendete Aluminiumsalze sind Aluminiumsulfat und polymeres Aluminiumchlorid (PAC) . Eisen- und Aluminiumsalze werden auch gemeinsam verwendet.
Weiterhin ist bekannt, Natriumaluminat sauren Abwässern zuzugeben, bis ebenfalls eine Hydroxidausfällung auftritt.
Die so erzeugten Hydroxide bzw. Oxidhydrate binden aufgrund unterschiedlicher physikalischer Effekte die zu entfernenden Stoffe.
Nach Zugabe eines polymeren organischen Flockungshilfsmittels - sofern erforderlich - lassen sich die Metallhydroxide mit den angelagerten Stoffen nach bekannten Trennverfahren, wie zum Beispiel Sedimentation, Flotation und Filtration aus dem gereinigten Wasser beispielsweise Abwasser entfernen und als Schlamm einer Entsorgung zuführen.
Die Nachteile der bisher bekannten Verfahren sind, insbesondere bei stark belasteten Abwässern, folgende:
  • - Bedarf an großen Mengen Flockungsmittelchemikalien und einem Neutralisationsmittel
  • - Belastung des gereinigten Abwassers mit großen Mengen an Neutralsalzen
  • - Erzeugung großer Mengen an Schlamm mit hohem Wassergehalt, die als Sondermüll entsorgt werden müssen.
Chemikalien mit hohem Sulfatanteil wie Aluminiumsulfat haben außerdem noch den Nachteil, daß sie in den üblichen Betonrohren Korrosion bewirken und daher aufgrund kommunaler Auflagen oft nicht eingesetzt werden können.
Zur Schlammentwässerung, insbesondere für Klärschlämme, wurden schon vor dem Entwässerungsprozeß anorganische Flockungsmittel wie Eisen(III)-chlorid oder Aluminiumsulfat, anorganische Adsorbentien wie Kieselgur, Bentonit oder Sägemehlprodukte zugegeben, jedoch war die Wirkung nicht immer befriedigend.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zur Reinigung von Abwasser, insbesondere stark belastetem Industrieabwasser, z. B. der chemischen Industrie, Textil-, Papier- und Lebensmittelindustrie, oder zur Aufbereitung von belastetem Wasser für Nutzungszwecke und zur Schlammentwässerung, insbesondere für Klärschlamm zu schaffen.
Diese Wässer enthalten oft Anteile wasserlöslicher oder wasserunlöslicher organischer Verunreinigungen wie Fette, Öle, Tenside und Emulsionen, Lösungsmittel, Chemikalienreste und Polymerisationsrückstände in echter oder kolloidaler Lösung oder auch in suspendierter Form. Sie dürfen daher nicht ungeklärt in Gewässer oder kommunale Kläranlagen gelangen.
Insbesondere betrifft die Erfindung daher ein Reinigungsverfahren für Abwässer mit gelösten Emulgatoren und Tensiden oder Emulsionen, Emulgatoren, Tensiden und emulgierten wasserunlöslichen Stoffen wie Metallseifen, Seifen, Ölen, Fetten, Wachsen, Verdickungsmitteln, Konservierungsmitteln, Bakteriziden, Monomer- und Polymerresten.
Solche Abwässer entstehen auch bei Reinigungsverfahren in Industrie und Gewerbe wie Waschanlagen für Fahrzeuge, Behälter und Flaschen, bei der Metallverarbeitung mit Kühl- und Reinigungsmitteln und in der Elektroindustrie, z. B. bei der Herstellung elektronischer Bauteile, sowie bei der Kunststoffverarbeitung oder in der Mineralölindustrie und in der Lebensmittelindustrie.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung von Abwasser oder zur Wasseraufbereitung oder zur Schlammentwässerung unter Verwendung von Flockungsmitteln und nachfolgendem Abtrennen von Verunreinigungen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß als Flockungsmittel dem Abwasser, dem Wasser oder dem Schlamm Aluminiumchlorid oder Polyaluminiumchlorid (PAC) oder Polyaluminiumsulfat oder Polyaluminiumchloridsulfat oder Gemische davon und ein Aluminat zugegeben werden.
Besonders bevorzugt ist ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß den genannten Wässern oder dem Schlamm Polyaluminiumchlorid (PAC) oder Polyaluminiumchloridsulfat und ein Aluminat zugegeben werden.
Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen Verbindungen oder Flockungsmittel in löslicher, insbesondere in wasserlöslicher Form eingesetzt und besonders bevorzugt werden Lösungen dieser Verbindungen, insbesondere wäßrige Lösungen verwendet. In dieser Form werden erfindungsgemäße Verbindungen auch als Handelsprodukte angeboten.
Das Verfahren kann beispielsweise durch die folgenden Reaktionsgleichungen beschrieben werden:
AlX₃ + 3 YAlO₂ + 6 H₂O → 4 Al(OH)₃ + 3 YX
AlOHX₂ + 2 YAlO₂ + 4 H₂O → 3 Al(OH)₃ + 2 YX
Al(OH)₂X + YAlO₂ + 2 H₂O → 2 Al(OH)₃ + YX
worin
X = einwertiges Chlorid-Anion bzw. äquivalenter Anteil eines Sulfat-Anions und
Y = einwertiges Kation bzw. äquivalenter Anteil eines mehrwertigen Kations
bedeutet. Es entsteht eine Aluminiumhydroxidausfällung.
Die Zugabe der Flockungsmittel erfolgt vorteilhafterweise nacheinander. Dabei ist es besonders günstig, zunächst eine saure Komponente, wie eine Aluminiumchloridverbindung oder Polyaluminiumsulfat dem zu behandelnden Wasser zuzugeben und danach als alkalische Komponente das Aluminat. Es ist aber auch möglich, in umgekehrter Reihenfolge vorzugehen oder beide Komponenten gleichzeitig zuzugeben.
Das verwendete Aluminiumchlorid und das komplexe polymere Aluminiumchlorid oder PAC sind an sich bekannte Flockungsmittel und in der Literatur (z. B. Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 5. Auflage, Vol. A1, S. 538-541 und teilweise der DIN-Norm 19 634) beschrieben. PAC ist auch unter der Bezeichnung basisches Aluminiumchlorid oder Aluminiumhydroxidchlorid bekannt.
Polyaluminiumchloridsulfate enthalten neben den Chloridionen Sulfationen und sind auch bekannte Flockungsmittel (z. B. M. Jekel, R. Ließfeld, "Flockung in der Wasseraufbereitung", DVGW-Schriftenreihe, Wasser Nr. 42, 1985, Seite 81, ZfGW-Verlag, Frankfurt/Main).
Basische oder polymere Aluminiumsulfate sind ebenfalls bekannt (z. B. C. Dobrev, D. Trendafelov und P. Dobreva, Freiberger Forschungshefte, A, 653 (1981), Leipzig: VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie).
Die erfindungsgemäßen Aluminiumsalze oder basischen polymeren Aluminiumverbindungen reagieren in wäßriger Lösung sauer.
Es können auch Mischungen von zwei oder mehreren dieser sauren Komponenten oder ihren speziellen Varianten, die im folgenden beschrieben sind, verwendet werden.
Polymere Verbindungen der Systeme Al2O3-HA-H2O, worin HA für HCl und/oder H2SO4 steht, können beispielsweise mit den in der Literatur angegebenen allgemeinen Formeln Al2(OH)6-nAn·x H2O oder Aln(OH)mA3n-m beschrieben werden, worin A ein Anion oder Anionäquivalent (Chlorid, Sulfat) bedeutet. Sie bilden polynukleare, stabile Komplexe.
Der Stoffmengenanteil an Hydroxid der polymeren Verbindungen, der auch mit dem in der Literatur definierten Begriff "Basizität" bezeichnet wird, kann in weiten Grenzen variieren.
Bevorzugt werden basische Aluminiumchloride, Aluminiumsulfate und Aluminiumchloridsulfate, bei denen 10 bis 90 Molprozent, insbesondere 20 bis 80 Molprozent, besonders bevorzugt aber 30-70 Molprozent der entsprechenden Chlorid- und Sulfat-Anionen bzw. der Anionenäquivalente durch Hydroxylgruppen substituiert sind, wobei sich hier wie auch im folgenden Molangaben wie Molprozente und Molverhältnisse für die Sulfate immer auf ein Äquivalent Sulfatanionen beziehen.
Weiterhin werden die genannten Aluminiumverbindungen bevorzugt, deren Quotient des molaren Chlorid/Sulfatverhältnisses größer als 1 ist, insbesondere aber größer als 10 ist. Besonders bevorzugt beträgt der Sulfatanteil etwa 0,1 bis 50 Molprozent bezogen auf die gesamte Molmenge der Chlorid- und Sulfat-Anionen, insbesondere aber etwa 0,1 bis 10%.
Besonders geeignet sind basische, kondensierte Polyaluminiumchloride, -sulfate und -chloridsulfate mit einem Quotienten des molaren Chlorid/Sulfatverhältnisses der größer als 1 ist, insbesondere mit einem Sulfatanteil von 1-50% wie oben angegeben, bei denen jeweils 30 bis 70 Molprozent der entsprechenden Chlorid- und Sulfat-Anionen bzw. Anionenäquivalente durch Hydroxygrupen ersetzt sind.
Insbesondere geeignet sind basische, kondensierte Polyaluminiumchloride, -sulfate und -chloridsulfate mit einem Quotienten des molaren Chlorid/Sulfatverhältisses der größer als 10 ist, insbesondere mit einem Sulfatanteil von 0,1-10% wie angegeben, bei denen jeweils 30 bis 70 Molprozent der entsprechenden Chlorid- und Sulfat-Anionen bzw. der Anionenäquivalente durch Hydroxygruppen ersetzt sind.
Die vorstehend genannten Verbindungen werden zweckmäßigerweise in wäßriger Lösung verwendet. Sie sind im Handel als "Sachtoklar" (Sachtleben, Deutschland), "PAX" (boca Wassertechnik, Deutschland) oder "WAC" (Atochem, Frankreich) erhältlich.
Als alkalisches Aluminat wird vorzugsweise ein Alkalialuminat, insbesondere Natriumaluminat (NaAlO2) verwendet, zweckmäßigerweise in wäßriger Lösung.
Wäßrige Lösungen des Natriumaluminates werden im allgemeinen durch einen geringen Alkaliüberschuß und durch organische Hilfsstoffe in Lösung gehalten und stabilisiert. Sie sind z. B. unter dem Produktnamen "Alton" (Nalco, Deutschland) im Handel erhältlich.
Weiterhin kann es zweckmäßig sein, und auch dies ist Gegenstand eines Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung sowie der erfinderischen Verwendung der Flockungsmittel, zusätzlich ein organisches Flockungshilfsmittel, vorzugsweise in wäßriger Lösung, zu verwenden. Es kann gemeinsam mit den sauren oder alkalischen Flockungsmitteln, beispielsweise in Form von Kombinationsprodukten eingebracht werden.
Vorzugsweise wird es aber nach den sauren und alkalischen Flockungsmitteln zugegeben. Es dient in an sich bekannter Weise zur Erzeugung von besonders gut abscheidbaren Makroflocken.
Diese Flockungshilfsmittel sind bekannte nichtionische Polymere oder Polyelektrolyte, die die Zusammenballung von Feststoffpartikeln zu großen abscheidbaren Flocken bewirken. Es handelt sich hierbei z. B. um organische makromolekulare Verbindungen mit unterschiedlich geladenen ionogenen Anteilen auf der Basis von Polyacrylamid, Polyacrylat, Polyethylenimin, Polyethylenoxid.
Als handelsübliche Flockungshilfsmittel seien die folgenden genannt: "Sedipur" (BASF, Deutschland), "Praestol", "Oilbreak" (Stockhausen, Deutschland), "Zetafloc", "Magnafloc", (Allied Colloids, Deutschland).
Das zu reinigende Abwasser oder aufzubereitende Wasser kann die vorstehend genannten Verunreinigungen besitzen und von den obengenannten Produktionsprozessen und von den genannten Industrien stammen. Wasserunlösliche, bzw. bedingt lösliche Stoffe können in emulgierter Form enthalten sein, beispielsweise Fette und Öle wie Paraffinöl, Mineralöl oder Wachse, tierische und pflanzliche Fette, Proteine und Proteinhydrolysate und Huminstoffe. Sonstige Verunreinigungen sind organische und anorganische Trübstoffe wie z. B. Carbonate, Silikate oder Farbstoffe.
Weitere Verunreinigungen sind Netzmittel oder stark schäumende Tenside und Emulgatoren aus der Kunststoff- und Kosmetikproduktion, lösliche oder solubilisierte oder dispergierte Harze, Polymere wie Acrylate, Latices und Farbstoffe aus der Polymer- und Farbstoffproduktion und der Textilindustrie sowie unpolare, insbesondere halogenierte Lösungsmittel oder Mineralöle.
Der pH-Wert der Wässer kann sauer, neutral oder alkalisch sein, da erfindungsgemäß sowohl Säure als auch Base zugegeben und neutralisiert wird.
Es können beispielsweise Flockungsmittelmengen von 1 g Al2O3/m3 Abwasser bis 10 kg Al2O3/m3 Abwasser bzw. Wasser oder Schlamm eingesetzt werden, wobei der Al2O3-Gehalt als Summe aus den in der sauren und der alkalischen Flockungsmittelkomponente enthaltenen Anteilen resultiert. Bevorzugt werden Mengen von 10 g-1000 g Al2O3/m3 Abwasser, insbesondere aber 100 g-700 g Al2O3/m3. Kleinere Mengen sind für die Brauch- und Trinkwasseraufbereitung zweckmäßiger.
Wässer aus Vorflutern und Abwässer mit üblichen Anteilen an Verunreinigungen aus Industrie und Haushalt, insbesondere aber Abwässer der Pharma- und Kosmetikproduktion oder Produktion von kosmetischen oder pharmazeutischen Grundstoffen, lassen sich mit den oben bevorzugten Flockungsmittelmengen hervorragend reinigen. Für extreme Verschmutzungen können auch größere Mengen eingesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl diskontinuierlich (Batchbetrieb) als auch kontinuierlich durchgeführt werden und erfolgt in für die Abwassertechnik an sich bekannter Weise mit an sich bekannten Vorrichtungen und Anlagen.
Es wird zuerst die saure oder basische Flockungsmittelkomponente dem zu reinigenden Medium und danach die entsprechend komplementäre Komponente (basische oder saure) bis zum Erreichen eines mittleren pH-Wertes, vorzugsweise zwischen etwa pH 6 und 8, zugegeben oder bis eine deutliche Trübung oder Ausfällung oder ein Niederschlag erkennbar ist, was aber im allgemeinen in diesem pH-Bereich der Fall ist.
Danach wird - sofern erforderlich - die wäßrige Lösung eines geeigneten organischen Flockungshilfsmittels zur Erzeugung von gut abscheidbaren Makroflocken zugegeben. Das Einbringen des Flockungshilfsmittels ist auch durch das gemeinsame Einbringen mit der sauren oder basischen Komponente, z. B. in Form von Kombinationsprodukten möglich.
Im diskontinuierlichen Betrieb ist die Einbringung und das Vermischen der Mittel in das zu reinigende Medium u. a. in einem Rührwerksbehälter durchführbar. Die Reihenfolge der Zugabe wird - wie oben beschrieben - vorgenommen. Es ist nach jeder Zugabe auf eine effektive Vermischung und auch auf die Einhaltung eventuell notwendiger Reaktionszeiten zu beachten. Die Durchmischung geschieht mit Rührern in Rührwerksbehältern, wie sie u. a. in "Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie", 4. Auflage, Band 2, S. 260-262 im Kapitel "Rührtechnik" beschrieben wird.
Im kontinuierlichen Betrieb kann die Einbringung der Flockungsmittel und des Flockungshilfsmittels - sofern erforderlich - auch in einem kontinuierlichen Rohrreaktor durchgeführt werden. Die Reihenfolge der Zugabe erfolgt wie oben beschrieben. Nach der Zugabe jeder Komponente ist die intensive Vermischung derselben mit dem zu reinigenden Medium durch Einrichtungen, wie z. B. statische Mischer, zweckmäßig (siehe "Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie", 4. Auflage, Band 2, S. 267).
Weiterhin ist die kontinuierliche Durchführung des Verfahrens in kontinuierlich arbeitenden Rührkesseln, die eventuell in Serie angeordnet sein können, möglich. Wird in einer Rührkesselserie gearbeitet, so ist die Zugabe jeder der obengenannten Komponenten in einem dieser Rührkessel möglich, wobei die Anzahl der eingesetzten Rührkessel der Anzahl der zugegebenen Komponenten entspricht. Die Zugabe der Flockungsmittel und des Flockungshilfsmittels - so fern nötig - ist jedoch auch in verschiedenen hintereinander angeordneten Zonen eines einzigen Rührwerksbehälter möglich.
Die Zugabe der Flockungsmittel bzw. des Flockungshilfsmittel kann auch durch eine Anordnung aus unterschiedlichen Mischertypen erfolgen.
Zudem kann die kontinuierliche oder diskontinuierliche Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens - wie oben beschrieben - dergestalt durchgeführt werden, daß die insgesamt eingesetzten Flockungsmittelmengen in mehreren Schritten zugegeben werden (Kaskadenbetrieb), wobei, wie oben beschrieben, in jedem Schritt sowohl die saure als auch die alkalische Komponente zugegeben wird. Beide Komponente reagieren miteinander wie angegeben.
Insbesondere kann nach diesen erfindungsgemäßen Verfahren bei Abwässern, deren Verunreinigungen zum größten Teil aus echt gelösten Verbindungen bestehen, eine weitere Senkung des Chemikalienverbrauchs bei gleichzeitiger Steigerung der Reinigungsleistung erreicht werden. Hierbei werden Teilmengen der Flockungsmittel in mehreren Stufen zugegeben (Kaskadenverfahren). In jeder dieser Stufen wird wie im erfindungsgemäßen Verfahren durch Zugabe der Flockungsmittel vorzugsweise ein pH-Wert zwischen pH 6 und pH 8 eingestellt. Gegebenenfalls nach Zugabe eines anionischen bzw. nichtionischen Flockungshilfsmittels kann nach der letzten Stufe - wie allgemein üblich - die Abtrennung der Feststoffe erfolgen.
So kann es sinnvoll sein, zunächst beispielsweise 1/3 des sauren Flockungsmittels zuzugeben, danach mit der alkalischen Komponente einen pH-Wert von pH 6-8 einzustellen und diesen Vorgang zweimal zu wiederholen. Danach wird in einem weiteren Schritt das Flockungshilfsmittel - sofern nötig - zugegeben und anschließend werden die abgeschiedenen Verunreinigungen abgetrennt.
Die Abtrennung der Feststoffe aus dem zu reinigenden Medium kann nach bekannten Verfahren, wie z. B. Sedimentation, Flotation erfolgen. Das so gereinigte Medium kann danach der entsprechenden Verwendung zugeführt werden. Der bei der Reinigung anfallenden Dünnschlamm kann nach bekannten Verfahren, wie z. B. Filtration, Zentrifugieren und Eindampfen entsprechend aufkonzentriert und einer Wiederverwendung oder Entsorgung zugeführt werden.
Wie dem Fachmann der Abwasserreinigungs- und Wasseraufbereitungstechnik bekannt ist, sind die zur Reinigung einzusetzenden Flockungsmittelmengen von der Art der Abwasser abhängig. Sie werden üblicherweise zur Minimierung durch einen praxisnahen Versuch mit den hierzu bestimmten Geräten ermittelt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist hervorragend zur Reinigung der oben beschriebenen Abwässer und für die genannten Verwendungen geeignet, wodurch die gestellten Aufgaben gelöst werden.
Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, wie auch aus den Beispielen ersichtlich, der wesentlich geringere Verbrauch an Flockungsmitteln bei gleichzeitiger Verbesserung der Reinigungsleistung, d. h. geringere Schadstoffkonzentration im gereinigten Abwasser. Des weiteren zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren aufgrund der geringeren Mengen an eingesetzten Flockungsmitteln durch eine geringere Salzbelastung im gereinigten Abwasser (geringere Aufsalzung) und durch eine geringere Menge an erzeugtem Schlamm (geringeres Entsorgungsproblem) aus.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Flockungsmittel z. B. im Anschluß an das erfindungsgemäße Abwasserreinigungsverfahren und nach dem Abtrennen der Feststoffe als Klärschlamm bewirkt eine weitere erhebliche Reduzierung des Wasseranteiles. Dazu werden die Flockungsmittel dem Klärschlamm zugegeben, wie im Abwasserreinigungsverfahren beschrieben. Gegebenenfalls können auch die Flockungshilfsmittel zugegeben werden, bevor die Feststoffe wieder isoliert werden.
Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung der erfindungsgemäßen sauren und alkalischen Flockungsmittel für die Abwasserreinigung oder Wasseraufbereitung sowie für die genannten Zwecke und Abwässer oder Wässer sowie bei der Schlammentwässerung, insbesondere der Klärschlammentwässerung.
Besonders bevorzugt werden das Verfahren sowie diese Verwendung für vorzugsweise stark verschmutzte Wässer, die insbesondere Emulsionen und Verunreinigungen wie Tenside, Emulgatoren, Fette, Öle, Wachse und Harze enthalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren der Schlammentwässerung, insbesondere Klärschlammentwässerung, erfolgt in der für die Abwasserreinigung beschriebenen Weise, indem z. B. den Dünnschlämmen die Flockungsmittel in den angegebenen Mengen zugesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch seine universelle Anwendungsmöglichkeit für Abwässer sehr unterschiedlicher Herkunft, zur Wasseraufbereitung bis zur Trinkwasserqualität sowie der Schlammentwässerung aus.
Alle Mengenangaben, Anteile und Prozentanteile sind, soweit nicht anders angegeben, auf das Gewicht bezogen.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiele 1-19 und Vergleichsversuche
In ein Becherglas wird 1 l des zu reinigenden Abwassers eingemessen. Mit einer Rührvorrichtung (JAR-Tester, Floc-Tester, Firma Hach, Deutschland) werden die Flockungsversuche wie folgt durchgeführt:
  • a) Zugabe einer Grammenge des in Wasser gelösten Flockungsmittels PAC (gegebenenfalls mit Sulfatanteil) entsprechend dem in den Tabellen 1-3 angegebenen Verbrauch (g/l Abwasser) unter starkem Rühren.
  • b) Zugabe einer Grammenge des in Wasser gelösten Flockungsmittels Natriumaluminat ("Alton P1", Nalco) entsprechend dem in den Tabellen 1-3 angegebenen Verbrauch (g/l Abwasser) unter starkem Rühren bis Erreichen eines pH-Wertes von ca. 7.
    In den Vergleichsversuchen wurde nur PAC als Flockungsmittel verwendet und anstelle von Natriumaluminat Natronlauge (40%ig) eingesetzt.
  • c) Anschließend Zugabe von jeweils 10 mg Flockungshilfsmittel auf der Basis von Polyacrylamid ("Praestol 2540", Stockhausen, Deutschland) in 0,05%iger wäßriger Lösung unter mäßigem Rühren.
Nach Absetzen des entstandenen Schlammes werden die Proben durch ein Weißband-Faltenfilter filtriert und entsprechend den in DIN 38 409 bzw. "Deutsches Einheitsverfahren zur Abwasser-, Wasser- und Schlammuntersuchung" beschriebenen Vorschriften auf ihre abwassertechnischen Kenndaten untersucht. Es sind dies der chemische Sauerstoffbedarf (CSB) und der Gehalt an schwerflüchtigen lipophilen Stoffen und Kohlenwasserstoffen.
In den Beispielen 1-19 (Tabelle 1-3) sind die Versuchsergebnisse und die Flockungsmittelmengen aufgeführt, die mindestens benötigt wurden, um ein klares Abwasser zu erhalten, das - wie die abwassertechnischen Kenndaten zeigen - den Anforderungen des ATV-Arbeitsblattes A 115 vom Januar 1983 für schwerflüchtige lipophile Stoffe, Kohlenwasserstoffe und Sulfat entsprechen.
Es werden unterschiedliche Abwässer verwendet (Tabelle 1a, 2a, 3a), und zwar für
Beispiel 1-7: stark fetthaltiges Abwasser aus der Produktion von Cremes und Emulsionen,
Beispiel 8-11: stark tensidhaltiges Abwasser (insbesondere mit schäumenden Tensiden), aus der Produktion von Shampoos und Schaumbädern,
Beispiel 12-15: Produktionsabwasser aus Dispersionskleberfertigung,
Beispiel 16-19: stark tensidhaltiges Kosmetik-Produktionsabwasser.
Als Flockungsmittel werden in den Beispielen die folgenden Produkte eingesetzt:
PAC-Lösung mit Sulfatanteil von 3% bezogen auf die Lösung, Gehalt an Al2O3 10,2 Gew.-%, Basizität 45%, "Sachtoklar" (Sachtleben), in den Beispielen 1-15,
PAC-Lösung, Gehalt an Al2O3 11,4 Gew.-%, Basizität 65% (Fa. E.H. Biesterfeld, Deutschland) in den Beispielen 16-19.
Natriumaluminatlösung, Gehalt an Aluminium 7 Gew.-%, ("Alton P1", Fa. Nalco) in den Beispielen 1-19.
Tabelle 1a
Tabelle 1b (Vergleichsversuche)
Abwasser nach Fällung/Flockung mit PAC und Natronlauge
Tabelle 1c
Abwasser nach Fällung/Flockung mit PAC- und Natriumaluminat
Tabelle 2a
Tabelle 2b (Vergleichsversuche)
Flockung mit PAC und Natronlauge
Tabelle 2c
Flockung mit PAC und Natriumaluminat
Tabelle 3a
Tabelle 3b
Einstufige Flockung mit PAC und Natriumaluminat
Tabelle 3c
Dreistufige Flockung
Beispiel 20
Durch eine Rohrreaktorstrecke aus PVC-Rohr mit einer Gesamtlänge von 100 m und einem Innendurchmesser von 15 mm werden mit einer Exzenterschneckenpumpe stündlich 0,5 m3 eines stark fetthaltigen Kosmetikabwassers durchgesetzt.
Mit je einer mengenregulierbaren Kolbenmembranpumpe werden 1 m nach dem Beginn des Rohreaktors 0,8 l/h Polyaluminiumchloridlösung (Sachtoklar, Al2O3-Gehalt 10,2 Gew.-%) und 31 m hinter dem Beginn des Reaktors 0,2 l/h Natriumaluminatlösung (Alton P1 - Al-Gehalt 7 Gew.-%) zudosiert. Die Natriumaluminatzugabe geschieht pH-gesteuert; es wird ein pH-Wert von 7 (im Bereich von pH 6-8) eingestellt. Nach 79 m der Reaktorstrecke - gemessen vom Anfang (Sitz der Exzenterschneckenpumpe) - werden mit einer Kolbenmembranpumpe 2 l/h einer 0,2%igen wäßrigen Lösung des Flockungshilfsmittels auf der Basis von Polyacrylamid (Praestol 2300, Fa. Stockhausen) zudosiert. Direkt hinter - in Fließrichtung gesehen - jeder dieser Dosierstellen ist zur Durchmischung ein statischer Mischer mit 6 Mischelementen und einem Innendurchmesser von 15 mm angeordnet (Lieferant: Fa. Sulzer, Schweiz).
Ein Teilstrom von 200 l/h des so erhaltenen geflockten Abwassers wird einer kontinuierlich arbeitenden Druckentspannungsflotation zugeführt. Verhältnis Abwasser/Recyclewasser = 1 : 0,8; Druck im Recyclewasserbehälter ca. 3,5 bar. Es wird ein gut entwässerbarer Schlamm mit einem Feststoffgehalt von 6,3% und ein Abwasser, das den Anforderungen des ATV-Arbeitsblattes A 115 entspricht, erhalten:
Aus den Beispielen ist ersichtlich, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit geringen Flockungsmittelmengen ein einwandfrei gereinigtes Abwasser erhalten wird (Tabelle 1c, 2c, 3c). In Vergleichsversuchen (nicht erfindungsgemäß) mit PAC und Natronlauge, die analog durchgeführt werden, ergibt sich dagegen höherer Flockungsmittelverbrauch für die gleichen Abwässer (Tabelle 1b, 2b, 2c). Insgesamt zeigt sich, daß das Verfahren der vorliegenden Erfindung ein vergleichbar gut oder sogar besser gereinigtes Abwasser ergibt, dafür aber nur etwa die halbe Flockungsmittelmenge erforderlich ist. Mit dem dreistufigen Verfahren läßt sich zusätzlich der Restanteil anionischer WAS halbieren (Beispiel 16-19, Tabelle 3c).

Claims (8)

1. Verfahren zur Reinigung von Abwasser oder zur Wasseraufbereitung oder zur Schlammentwässerung unter Verwendung von Flockungsmitteln und nachfolgendem Abtrennen von Verunreinigungen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Abwasser, dem Wasser oder dem Schlamm Aluminiumchlorid oder Polyaluminiumchlorid (PAC) oder Polyaluminiumsulfat oder Polyaluminiumchloridsulfat oder Gemische davon und ein Aluminat zugegeben werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Polyaluminiumchlorid oder Polyaluminiumchloridsulfat und Natriumaluminat zugegeben werden.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein organisches Flockungshilfsmittel zugegeben wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst Aluminiumchlorid oder Polyaluminiumchlorid (PAC) oder Polyaluminiumsulfat oder Polyaluminiumchloridsulfat oder Gemische davon und anschließend ein Aluminat zugegeben werden.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Kaskadenbetrieb die insgesamt eingesetzten Flockungsmittelmengen als Teilmengen in mehreren Schritten zugegeben werden, wobei in jedem Schritt sowohl die saure als auch die alkalische Komponente eingesetzt wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Kaskadenbetrieb die insgesamt eingesetzten Flockungsmittelmengen als Teilmengen in 2 oder 3 Schritten zugegeben werden, wobei in jedem Schritt sowohl die saure als auch die alkalische Komponente eingesetzt wird.
7. Verwendung von Aluminumchlorid oder Polyaluminiumchlorid (PAC) oder Polyaluminiumsulfat oder Polyaluminiumchloridsulfat oder Gemischen davon und einem Aluminat zur Reinigung von Abwasser oder zur Wasseraufbereitung oder zur Schlammentwässerung.
8. Verwendung der Verbindungen gemäß Anspruch 7 für Abwässer, die Verunreinigungen der Kosmetik-Produktionen, Emulsionen, Emulgatoren , Tenside, Öle, Fette, Wachse, und/oder Harze enthalten.
DE19904036116 1990-11-13 1990-11-13 Verfahren zur abwasserreinigung oder wasseraufbereitung und schlammentwaesserung Withdrawn DE4036116A1 (de)

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