AT392635B - Verfahren zur entsorgung der abwaesser von zellstoffabriken - Google Patents

Description

AT 392 635 B

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entsorgung der Abwässer von Zellstoffabriken, welche an sich bekanntlich eine große Umweltbelastung darstellen.

Die Abwässer einer Papier- und Zellstoffabrik haben, je nach ihrer Herkunft, verschiedene Zusammensetzungen und fallen darüberhinaus in unterschiedlichen Mengen an. Wenn man dabei die insgesamt zu entsorgende Abwassermenge mit etwa 70 000 m^/Tag annimmt, die sich perzentuell etwa wie folgt aufteilen:

Brüdenkondensate 7,0% Bleichereiäbwasser 24,8% Sortierung und Zellstoffentwässerung 34,3% Papierfabrik 25,7 % Kommunale Anlage 8,2 % dann ergibt sich für die oben angeführten Teilstränge folgender chemischer Sauerstoffbedarf (CSB): 27000 kg/Tag 75000 kg/Tag 6000 kg/Tag 6000 kg/Tag 1000 kg/Tag

Brüdenkondensate

Bleichereiabwasser

Sortierung und Zellstoffentwässerung

Papierfabrik

Kommunale Anlage

Dieses Abwasser wird nun mit einer CSB-Tagesfracht von 115 000 kg/Tag und in einer Menge von 68500 m^/Tag in eine aerobe Abwasserreinigungsanlage eingeleiteL

Bei einem derartigen Betrieb treten verschiedene Probleme auf. Erstens wird durch die chemische Schadstoffbelastung der Abwässer die Funktion der biologischen Kläranlage beeinträchtigt, was sich einerseits in einem langsameren Ablauf der Klärung selbst auswirkt (wodurch die Gefahr besteht, daß die Schadstoffe teilweise ungeklärt im Ausfluß der Kläranlage noch vorhanden sind) und wodurch andererseits außerdem der in der biologischen Anlage anfallende Klärschlamm seinerseits verunreinigt ist und weder als Düngemittel verwendet noch ohne besondere Schutzmaßnahmen verbrannt werden kann, da sonst bei der Verbrennung chlor- bzw. schwefelhaltige Abgase entstehen.

In der DD-PS 227 423 wurde bereits vorgeschlagen, die bei der Zellstoffherstellung entstehenden Abwässer zu trennen und die aus der Bleiche kommenden Abwässer getrennt zu reinigen.

Es ist unschwer zu erkennen, daß bei dem dort beschriebenen Verfahren lediglich angestrebt wird, die Abwässer selbst in der chemischen Reinigungsstufe soweit wie möglich zu klären; diese Klärung wird durchgeführt, ohne einen Gedanken darauf zu verschwenden, was mit den erhaltenen Schlämmen dann eigentlich geschehen soll: die Verwertung der Schlämme ist ja nicht Gegenstand der Erfindung. Es wird darüberhinaus relativ kompliziert gearbeitet: die Bleichereiabwässer werden getrennt und in zwei Teilströmen getrennt behandelt. Als wesentliches Fällungsmittel wird außerdem Magnesiumchlorid zugesetzt; dies ohne zu berücksichtigen, daß dadurch die Chlormenge im Schlamm erhöht und bei entsprechend hohem Zusatz von Magnesiumchlorid bei einer eventuellen Verbrennung des Schlammes Salzsäure in den Abgasen an die Umluft abgegeben wird. Es ergibt sich, daß die Autoren tatsächlich wohl eine möglichst weitgehende Reinigung der Abwässer, wenn auch mit relativ komplizierten Methoden, im Auge hatten, jedoch nicht an die endgültige Entsorgung der bei ihrem Verfahren anfallenden Schlämme gedacht haben.

Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine tatsächliche Entsorgung im umweltfreundlichen Sinne. Bei der Reinigung der Abwässer wurde prinzipiell ein anderer Weg beschritten, als die DD-PS 227 423 lehrt: es wurde nämlich festgestellt, daß in Kombination mit einer nachfolgenden biologischen Reinigung eine Kalkfällung ohne jeden Magnesiumchloridzusatz völlig ausreichend ist. Darüberhinaus wurde festgestellt, daß diese kalkhaltigen Schlämme der chemischen Reinigung dann, wenn sie mit den Schlämmen der biologischen Reinigung gemischt und nach Trocknung verfeuert werden, eine unerwünschte Emission von Chlor- und Schwefelverbindungen in den Abgasen sicher vermeiden können.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren wesentlich einfacher durchzuführen ist als das oben beschriebene Verfahren und daß darüberhinaus das erfindungsgemäße Verfahren im Unterschied zu dem Obgenannten eine tatsächliche Endentsorgung der bei der Zellstoffherstellung anfallenden Abfallprodukte gewährleistet

Es ist nun Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren vorzusehen, bei welchem die Abwässer problemlos einer biologischen Kläranlage zugeführt werden können, ohne daß deren Wirksamkeit wesentlich beeinträchtigt wird, so daß es möglich ist, in einer Großkläranlage nicht nur die Abwässer der Zellstoffabrik, sondern auch -2-

AT 392 635 B kommunale Abwässer gemeinsam zu klären, wobei dariiberhinaus der bei dem Reinigungsverfahren anfallende Rückstand problemlos entsorgt werden kann, ohne die Umwelt zu belasten.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entsorgung der Abwässer von Zellstoffabriken, wobei die Abwässer mit CaO bzw. Ca(OH)2 behandelt werden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Bleichereiabwässer durch Zugabe von CaO bzw. Ca(OH>2 in einer Menge von 500 bis 3000 mg, bezogen auf CaO, pro Liter

Abwasser auf einen pH-Wert von 11 bis 12 gebracht werden; der dadurch gebildete Niederschlag (Kalkschlamm), der die organischen chlorhaltigen Stoffe enthält, gegebenenfalls nach Zusatz von 0,2 bis 1,0 mg/1 anionischem Polyelektrolyt, abgetrennt wird; das vom Kalkschlamm befreite Abwasser, gegebenenfalls nach Neutralisieren mit einer für die biologische Klärung nützlichen bzw. unschädlichen Säure, zusammen mit den anderen Abwässern der Fabrik und gegebenenfalls auch mit Kommunalabwässern einer biologischen Klärananlage zugeführt wird; der in der biologischen Kläranlage anfallende Schlamm (Klärschlamm) abgetrennt und mit dem Kalkschlamm vereinigt wird, wobei die beiden Schlammarten vor oder nach der Vereinigung auf einer Entwässerungsanlage auf vorzugsweise 40 bis 50 % Trockensubstanz entwässert werden; und schließlich, gegebenenfalls nach weiterem Zusatz von Säurebindemitteln wie CaO, verbrannt werden.

Erfindungsgemäß wird somit der Kalkschlamm, der die organischen chlorhaltigen Stoffe enthält, durch Zugabe von 0,2 bis 1 mg/1 eines anionischen Polyelektrolyten zur Verbesserung der Sedimentation des Kalkschlammes abgetrennt. Der anfallende Kalkschlamm wird mit dem in der biologischen Kläranlage anfallenden Schlamm (Klärschlamm) vereinigt, wobei die beiden Schlammarten vor oder nach der Vereinigung auf einer Entwässerungsanlage auf 40 bis 50 % Trockensubstanz entwässert werden. Schließlich werden die beiden Schlammarten (Kalk- und Klärschlamm) verbrannt, wobei der im Kalkschlamm vorhandene Kalk die bei der Verbrennung anfallenden schädlichen Abgase (insbesondere Chlor- und Schwefelverbindungen) bindet und unschädlich macht. Gegebenenfalls kann es zweckmäßig sein, die vereinigten Schlammarten zusätzlich noch mit Säurebindemitteln, wie Kalk, zu versetzen, um sicherzustellen, daß keine schädlichen Abgase in die Luft entweichen.

Das vom Kalkschlamm befreite Abwasser wird gegebenenfalls nach dem Neutralisieren mit einer für die biologische Klärung nützlichen bzw. unschädlichen Säure zusammen mit den anderen Abwässern der Fabrik und gegebenenfalls auch mit Kommunalabwässem einer biologischen Kläranlage zugeführt.

Wie oben dargelegt, werden somit vom Gesamtabwasser der Zellstoff- und Papierfabrik aus dem Teilabwasserstrom der Bleicherei die Organochlorverbindungen mit Kalk durch Fällung entfernt und der gereinigte Anteil dem Gesamtabwasser aus der Zellstoff- und Papierfabrik wieder zugegeben; der vereinigte Abwasserstrom wird dann einer aeroben biologischen Reinigung zugeführt Durch diesen Verfahrensschritt kann die Abbaubarkeit des Gesamtabwassers in der biologischen Reinigungsanlage signifikant angehoben werden. Bei einer CSB-

Raumbelastung bis zu 4 kg/m^/Tag konnte eine Reduzierung des CSB bzw. organischer Chlorverbindung (AOX) von rund 70 %, ein Abbau des biochemischen Sauerstoffbedarfes (BSB) von 95 % und eine Verminderung der Färbung um 50 % erreicht werden. Die Abwässer aus der biologischen Kläranlage können problemlos natürlichen Gewässern zugefiihrt werden.

Das folgende Beispiel soll die Erfindung erläutern, ohne daß diese hierauf beschränkt sein soll.

Beispiel: Im Zeitraum Mai bis Juli 1988 wurden aus dem Teilstrom da- Bleicherei einer Zellstoffabrik die organischen Inhaltsstoffe mittels Kalziumhydroxid entfernt und der gereinigte Anteil dem Gesamtabwasser zugegeben und einer aeroben biologischen Reinigung zugeführt. Die optimale Kalkfällung mit Bleichereiabwasser erfolgt in einem pH-Bereich zwischen 11,5 und 12,0 (3 g CaO/1). Nach Zumischen des gereinigten Bleichereiabwassers zu den anderen Abwasserteilströmen mußte vor Einleiten in die biologische Reinigung das noch stark alkalische Gesamtabwasser mit Schwefelsäure auf einen pH-Wert von 7,0 bis 7,5 gebracht werden.

Dieses Abwasser wurde dann mit Stickstoff und Phosphor als Nährsubstrat im Verhältnis BSB mg O2/I: N: P = 100 : 5 :1 versetzt. Ebenso kann die in der Biologie als Nährsubstrat benötigte Phosphormenge bereits bei der pH-Einstellung auf 7,0 bis 7,5 durch Zusatz einer hinreichenden Menge Phosphorsäure anstelle der sonst verwendeten Schwefelsäure erreicht werden. Als Vergleich wurde Gesamtabwasser ohne Kalkfällung des Bleichereistranges in einer Parallelanlage aerob biologisch gereinigt.

Beide Anlagen wurden mit einer CSB-Raumbelastung von 3 bis 5 kg/nrfyd gefahren. Die Ergebnisse gehen aus den Tabellen I und II hervor.

Die durchschnittlichen CSB-Werte des der biologischen Reinigung zufließenden unbehandelten Abwassers bewegten sich während des Versuchszeitraumes bei 1700 mg/1, die Zulaufwerte des behandelten Abwassers bei durchschnittlich 1300 mg/1. Durch eine Kalkfällung des Bleichereiabwassers konnte, bezogen auf Gesamtzulaufwasser, der CSB-Wert um rund 25 % erniedrigt werden.

Die AOX-Werte (Organochlorverbindungen) des zufließenden Gesamtabwassers konnten durch die Kalkfällung um rund 55 % erniedrigt werden. Die BSB-Werte zeigten durch die Kalkfällung, verglichen am Gesamtzulauf, keine signifikante Änderung. Wie die nachfolgende Tabelle zeigt, wurden demnach in der biologischen Reinigungsanlage folgende Abbauwerte erreicht: -3-

AT 392 635 B CSB-Abbau % AOX-Abbau % BSB-Abbau % Farbabbau % Gesamtabwasser (unbehandelt) 47 26 87 nn Gesamtabwasser (behandelt) 55 30 97 nn

Vergleicht man allerdings den Zulauf des unbehandelten Gesamtabwassers mit den Ablaufwerten des behandelten Gesamtabwassers - Kalkfällung und biologische Reinigung - ergeben sich folgende Werte: CSB- AOX- BSB- Farbabbau

Abbau % Abbau % Abbau % % 68 68 97 53

Daraus ist zu ersehen, daß durch eine Kalkfällung der Bleichereiabwässer, welche die Qrganochlorverbindungen weitestgehend entfernt, die Abbaubarkeit des Gesamtabwassers in der biologischen Reinigungsanlage signifikant angehoben wird. Bei CSB-Raumbelastungen von rund 3 - 3,5 kg/m^/Tag kann ein CSB- und ein AOX-Abbau von rund 69 %, ein BSB-Abbau von 97 % und eine Farbreduktion von 50 % »reicht werden. Der Schlamm im Nachklärbecken erhöht sich durch die Kalkbehandlung (50 - 60 ml/g auf 100 -120 ml/g).

In Tabelle ΙΠ sind jene Werte zusammengefaßt, die durch eine Kalkfällung im Bleichereiabwasser entstehen. Durch 3 g CaO pro Liter Bleichereiabwasser wird der pH-Wert von 1,8 auf 11,9 angehoben.

Der CSB-Abbau beträgt 40 %, der AOX-Abbau 67 %; der BSB-Wert wird durch die Kalkfällung nahezu nicht beeinflußt. Durch Zumischen der behandelten Bleichereiabwässer zu den übrigen Abwässern wird der pH-Wert auf rund 10 vermindert. Vor der Zuleitung in die biologische Reinigungsvorrichtung wurde mit Schwefelsäure (konz.) ein pH-Wert von 7 bis 7,5 eingestellt (0,15 ml H2SO4 konz.A Abwasser).

Tabelle I

Gesamtabwasser unbehandelt

Datum MAI 1988 JUNI 1988 JULI 1988 CSB-Raumbelastung (kg/m^/d) 3,7 4,9 4,6 CSB-Abbau (%) 48,1 44,0 49,0 BSB-Abbau (%) - 79,5 96,0 AOX-Abbau (%) 31,4 18,2 28,0 Farbabbau (%) - - - Trockensubstanz TS (g/1) 7,5 7,0 13,3 Schlammindex IS (ml/g) 57,6 56,0 51,3 -4-

AT 392 635 B

Tabellen

Gesamtabwasser behandelt

Datum MAI 1988 JUNI 1988 JULI 1988 CSB-Raumbelastung (kg/m^/d) 2,8 3,3 3,4 CSB-Abbau (%) 54,5 56,0 55,0 BSB-Abbau (%) 95,4 97,0 97,0 AOX-Abbau (%) 13,0 31,4 14,0 Farbabbau (%) - - - Trockensubstanz TS (gfl) 6,45 7,8 10,7 Schlammindex IS (ml/g) 107,7 134,0 134,0

Tabelle ΠΙ

Einfluß der Kalkfällung auf das Bleichereiabwasser und Gesamtabwasser

GESAMTABWASSER pH-Wert U B COD in mg/1 U B % Abbau AOX in mg/1 U B % Abbau pH-Wert U B Verbrauch an konz. H2SO4 zurNeutr. in μΐ/ΐ - - 3503 1772 49 - - - 6,0 10,5 177 1,8 - 3959 2106 47 - - - - 9,5 70 1,9 11,9 4585 2084 55 331 93 72 - 9,9 100 1,9 12,0 3710 2251 39 - - - 4,4 - 122 1,8 11,8 - - 385 134 65 3,6 8,4 88 1,7 11,7 3933 2803 29 397 135 66 - - - 1,7 12,0 3636 2397 34 - - - 5,2 11,0 167 1,7 11,9 3862 2424 37 362 135 63 2,6 7,5 33 - - - - - - - - - 11,1 144 2,2 12,4 3786 2470 35 - - - 6,3 10,6 213 1,9 11,7 3738 2300 39 310 103 67 - - - -5-

Claims (1)

1. AT 392 635 B Tabelle ΙΠ (Fortsetzung) GESAMTABWASSER pH-Wert U B COD in mg/1 U B % Abbau AOX in mgA U B % Abbau pH-Wert U B Verbrauch an konz. H2SO4 zur Neutr. in μΐ/ΐ 1,8 11,7 3679 2535 31 342 111 68 3,1 10,4 149 10 9 10 10 10 6 6 6 7 9 10 1,8 11,9 3839 2314 39,5 354,5 118,5 66,8 4,5 9,9 126,3 0,1 0,2 281 269 7,9 30,2 17,0 2,8 1,3 1,2 51,6 100 Mikroliter konz. H2SO4 = 184 mg = 11040 kg / 60.000 Abwasser U=unbehandelt B=behandelt PATENTANSPRUCH Verfahren zur Entsorgung der Abwässer von Zellstoffabriken, wobei die Abwässer mit CaO bzw. Ca(OH)2 behandelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleichereiabwässer durch Zugabe von CaO bzw. Ca(OH)2 in einer Menge von 500 bis 3000 mg, bezogen auf CaO, pro Liter Abwasser auf einen pH-Wert von 11 bis 12 gebracht werden; der dadurch gebildete Niederschlag (Kalkschlamm), der die organischen chlorhaltigen Stoffe enthält, gegebenenfalls nach Zusatz von 0,2 bis 1,0 mg/1 anionischem Polyelektrolyt, abgetrennt wird; das vom Kalkschlamm befreite Abwasser, gegebenenfalls nach Neutralisieren mit einer für die biologische Klärung nützlichen bzw. unschädlichen Säure, zusammen mit den anderen Abwässern der Fabrik und gegebenenfalls auch mit Kommunalabwässem einer biologischen Kläranlage zugeführt wird; der in der biologischen Kläranlage anfallende Schlamm (Klärschlamm) abgetrennt und mit dem Kalkschlamm vereinigt wird, wobei die beiden Schlammarten vor oder nach der Vereinigung auf einer Entwässerungsanlage auf vorzugsweise 40 bis 50 % Trockensubstanz entwässert werden; und schließlich, gegebenenfalls nach weiterem Zusatz von Säurebindemitteln wie CaO, verbrannt werden. -6-