AT506037A1

AT506037A1 - Mittel für die schlammentwässerung und schlammeindickung

Info

Publication number: AT506037A1
Application number: AT0183107A
Authority: AT
Original assignee: Kubinger Ulrich Ing
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2007-11-13
Publication date: 2009-05-15
Also published as: AT506037B1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Mittel für die Schlammentwässerung und Schlammeindickung, insbesondere Flockungshilfsmittel zur Behandlung von gewerblichen, industriellen und kommunalen Schlämmen, auf der Basis synthetischer wasserlöslicher Polymere, insbesondere Polyacrylamide, Polyamine oder Poly-Dialyldimethylamoniumchlorid.

Zum Einsatz kommen Flockungshilfsmittel unter anderem bei der Entwässerung und Eindickung kommunaler und industrieller Schlämme in Kläranlagen, bei der Aufbereitung von Prozess- und Kreislaufwasser und der Klärung Nutz- oder Trinkwasser.

Mit Fällungsmitteln können selbst kleinste Wasserinhaltsstoffe aus dem zu reinigenden Wasser entfernt werden. Entspricht die Dichte der feinen Wasserinhaltsstoffe der des Wassers, halten sich diese in Schwebe und können nicht sedimentieren. Eine weitere Störung der Sedimentation ist durch eine gegenseitige Abstoßung der einzelnen Teilchen untereinander gegeben, was wiederum eine gegenseitige Zusammenballung der Schwebeteilchen verhindert. Eben dies soll mit Flockungs- und Flockungshilfsmitteln ermöglicht werden. Mit Flockungsmitteln und Flockungshilfsmittels werden die Schwebstoffe zu größeren Flocken zusammengeballt, wodurch diese eine größere Dichte erhalten, und letztendlich sedimentieren. Als Flockungsmittel werden zumeist Eisensalze und Aluminiumsalze verwendet. Flockungsmittel bilden aus den Schwebstoffen Mikroflocken, die sich bereits gut durch Filtration entfernen lassen. Ist eine Feststoffentfernung durch Sedimentation oder Flotation

NACHGEREICHT Μ · ·» ·· ···· ·· • · ft · ·· ·· · · • · · · · · ··· · • · · · · · · · · • · · · · · · -2- gewünscht, kommt zusätzlich zum Flockungsmittel ein Flockungshilfsmittel zum Einsatz, das aus den Mikroflocken größere Makroflocken bildet.

Organische Flockungshilfsmittel werden zur Abwasserbehandlung, zur Schlammentwässerung und zur Schlammeindickung im kommunalen Bereich eingesetzt. Sie werden nach ihrem Ladungscharakter unterteilt in nichtionische, kationische und anionische Flockungshilfsmittel. Letztere werden auch als Polyelektrolyte bezeichnet. Die Verwendung organischer Polymere führt insbesondere zu Einsparungen an anorganischen Fällungsmitteln und zur Verminderung der anfallenden Schlammmengen.

Flockungshilfsmittel finden insbesondere dort Verwendung, wo eine Fest-Flüssig-Trennung gewünscht ist und beschleunigen die Sedimentation von suspendierten Feststoffteilchen. Zur Abwasserbehandlung und Schlammentwässerung im kommunalen Bereich werden heute überwiegend synthetische wasserlösliche Polymere verwendet, wie beispielsweise Poly-Dialyldimethylamoniumchlorid, Polyamine, Polyacrylamide u. dgl. in fester und flüssiger Form. Natürliche Flockungshilfsmittel kommen nur in speziellen Anwendungsbereichen zum Einsatz. Durch den Einsatz von Fällungs- und Flockungshilfsmitteln kommt es zu einer vermehrten Schlammproduktion sowie zu einer weitgehenden Einbindung partikulärer Wasserinhaltsstoffe.

Heute kommen fast ausschließlich Polymere oder Copolymere auf der Basis von Acrylamid zum Einsatz. Die Acrylamidderivate weisen zwar in der Regel Restmonomergehalte von weniger als 0,1% auf. Als Nachteil ist den bekannten Fällungsmitteln aber zu eigen, dass sie zu den wassergefährdenden Stoffen zählen, weshalb sie nur in geringem Maß verwendet werden sollten.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Mittel für die Schlammentwässerung und Schlammeindickung der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, dass die Entwässerungs- und Schlammeindickungsleistung bei möglichst geringem

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Einsatz von synthetischen wasserlöslichen Polymeren wirkungsvoll gesteigert werden kann.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass dem Flockungshilfsmittel synthetische Nanopartikel zudosiert sind. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass die Entwässerungs- und Eindickungsleistung durch die Zugabe synthetischer Nanopartikel erheblich gesteigert werden kann. Dabei kommen beispielsweise nanostrukturierte Metalloxide, na-nostrukturierte Kohlenstoffverbindungen, nanostrukturierte Halbmetalle, nanostrukturierte Halbmetalloxide und/oder nanostrukturiertes SiC>2 mit einer durchschnittlichen Korngröße von rund 10'9 Metern zum Einsatz, welche Nanopartikel in die Flockungshilfsmittelmatrix verteilt eingebunden ist. Damit ergibt sich aufgrund der verbesserten Entwässerungs- und Eindickungsleistung zudem eine mögliche Einsparung stofflicher Ressourcen, insbesondere an der erforderlichen Menge von Flockungshilfsmitteln auf der Basis von synthetischen wasserlöslichen Polymeren.

Durch das Einbringen der Nanopartikel in das als Matrix wirkende Flockungshilfsmittel kommt es insbesondere auch aufgrund der großen Oberfläche der Nanopartikel zu einem erhöhten Ladungsausgleich zwischen den Schwebeteilchen, was die Zusammenballung der Schwebeteilchen erheblich beschleunigt und wodurch gegebenenfalls die eingesetzte Menge an Flockungshilfsmittel aufgrund der erheblich erhöhten Flockungsleistung verringert werden kann. Nanopartikel haben das Potential zur Bindung funktioneller Gruppen. Aufgrund des verbesserten Ladungsausgleiches ergibt sich auch ein stabileres Agglomerat, das in einfacher Weise eine klare Trennung von fester und flüssiger Phase ermöglicht. Das erfindungsgemäße Mittel eignet sich insbesondere zur Entwässerung- und Eindickung von Schlämmen jeder Art, wobei ein erhebliches Potential zur Einsparung der umweltgefährdenden synthetischen wasserlöslichen Polymere bei gleicher bzw. verbesserter Entwässerungs- und Eindickungsleistung gegeben ist.

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Eine besonders gute Entwässerungs- und Eindickungsleistung ergibt sich, wenn einem Liter Flockungshilfsmittel wenigstens eine Menge von 1pg, vorzugsweise 1mg, synthetische Nanopartikel zudosiert sind, wobei sich herausgestellt hat, dass sich Nanopartikel auf der Basis von metallischen Oxiden, nanostrukturierten Kohlenstoffverbindungen, Halbmetallen, Halbmetalloxiden und/oder Si02 besonders gut zu diesem Zweck eignen.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Schlammentwässerung und Schlammeindickung, beispielsweise von gewerblichen, industriellen und kommunalen Schlämmen, durch Zugabe von Flockungshilfsmitteln in einem Verfahrensschritt und einer statischen oder maschinellen Entwässerung und Eindickung der Schlämme. Nach der Zugabe des Gemisches erfolgt eine Entwässerung und Eindickung der Schlämme. Um die Entwässerungs- und Eindickungsleistung des Flockungshilfsmittels zu erhöhen wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass dem außerhalb der Verfahrensschritte vorbereiteten Flockungshilfsmittel synthetische Nanopartikel zudosiert werden, bevor das Gemisch dem Schlamm zudosiert wird.

Eine erheblich verbesserte Reinigungswirkung für das Wasser ergibt sich, wenn das Gemisch aus Flockungshilfsmittel und Nanopartikeln dem zu reinigenden Schlamm in einer auf die Schlammmenge bezogenen Menge von 0,1 bis 2000 g/m3 beigemengt wird.

Des Weiteren betrifft die Erfindung die Verwendung eines mit synthetischen Nanopartikeln, versehenen Flockungshilfsmittels, insbesondere auf der Basis synthetischer wasserlöslicher Polymere, wie Polyacrylamide, Polyamine oder Poly-Dialyldimethylamoniumchlorid, zur Schlammentwässerung und Schlammeindickung, wobei die synthetischen Nanopartikel vorzugsweise Partikel auf der Basis von metallischen Oxiden, nanostrukturierten Kohlenstoffverbindungen, Halbmetallen, Halbmetalloxiden und/oder Si02 sind.

NACHGEREICHT 1

Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. Helmut Hübscher Dipl.-Ing. Karl Winfried Hellmich Spittelwiese 7, 4020 Linz (35 638) hei Patentansprüche: 1. Mittel für die Schlammentwässerung und Schlammeindickung, insbesondere Flockungshilfsmittel zur Behandlung von gewerblichen, industriellen und kommunalen Schlämmen, auf der Basis synthetischer wasserlöslicher Polymere, insbesondere Polyacrylamide, Polyamine oder Poly-Dialyldimethylamoniumchlorid, dadurch gekennzeichnet, dass dem Flockungshilfsmittel synthetische Nanopartikel zudosiert sind.
2. Mittel für die Schlammentwässerung und Schlammeindickung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einem Liter Flockungshilfsmittel wenigstens eine Menge von 1 pg synthetische Nanopartikel zudosiert sind.
3. Mittel für die Schlammentwässerung und Schlammeindickung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einem Liter Flockungshilfsmittel wenigstens eine Menge von 1mg synthetische Nanopartikel zudosiert sind.
4. Mittel für die Schlammentwässerung und Schlammeindickung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gemisch synthetische Nanopartikel auf der Basis von metallischen Oxiden, nanostrukturierten Kohlenstoffverbindungen, Halbmetallen, Halbmetalloxiden und/oder Si02 zudosiert sind.
5. Verfahren zur Schlammentwässerung und Schlammeindickung, beispielsweise von gewerblichen, industriellen und kommunalen Schlämmen, durch Zugabe von Flockungshilfemitteln in einem Verfahrensschritt und einer statischen oder maschinellen Entwässerung und Eindickung der Schlämme, dadurch gekennzeichnet, dass dem außerhalb der Verfahrensschritte vorbereiteten Flockungshilfemittel synthetische Nanopartikel zudosiert werden, bevor das Gemisch dem Schlamm zudosiert wird. NACHGEREICHT 4 4 ·· • ·« ·· ···· ·· • · • · • · ·· • • • · · · • · · • · · · • · · ··· · • · • · • • · • · -2-
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch aus Flockungshilfemittel und Nanopartikeln dem zu reinigenden Schlamm in einer auf die Schlammmenge bezogenen Menge von 0,1 bis 2000 g/m3 beigemengt wird.
7. Verwendung eines mit synthetischen Nanopartikeln, versehenen Flockungshilfsmittels, insbesondere auf der Basis synthetischer wasserlöslicher Polymere, wie Polyacrylamide, Polyamine oder Poly-Dialyldimethylamoniumchlorid, zur Schlammentwässerung und Schlammeindickung, wobei die synthetischen Nanopartikel vorzugsweise Partikel auf der Basis von metallischen Oxiden, nanostrukturierten Kohlenstoffverbindungen, Halbmetallen, Halbmetalloxiden und/oder S1O2 sind. Linz, am 13. November 2007 Ing. Ulrich Kubinger durch: Patentanwälte Dipl.-Ing. Helmut Hübscher Dipl.-Ing. Karl Winfried Hellmich Spittelwiese 7, A-4020 Linz NACHGEREICHT