CH679578A5

CH679578A5 -

Info

Publication number: CH679578A5
Application number: CH3683/89A
Authority: CH
Inventors: Endre Papp; Istvan Papp; Lajos Szabo; Istvan Apro; Gyula Czepek; Ferenc Toerocsik; Bela Konkoly; Pal Karcagi; Janos Takacs; Tamas Foeldi
Original assignee: Innoterv Ipari Foevallalkozo
Priority date: 1988-08-27
Filing date: 1989-10-09
Publication date: 1992-03-13
Also published as: AU617214B2; NL8902609A; AU4103389A; GB8919479D0; GB2235440A; DE3829089A1; FR2651768A1; BE1004910A5; US5071566A; JPH03118896A; GB2235440B; SE467409B; SE8803300D0; SE8803300L; FR2651768B1

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Abscheidung der festen Phase aus flüssigen Stoffen. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren können schwebende Stoffe, Emulsionen, Suspensionen, Stoffe in gelöstem oder kolloidem Zustand - oder von diesen mehrere oder alle - enthaltende Flüssigkeiten sowie Schlämme und Trüben behandelt werden, d.h. auch Schlämme und Trüben im Rahmen der Erfindung als «flüssige Stoffe» betrachtet werden sollen. Jedoch bezieht sich die Erfindung in erster Linie auf die Behandlung von Abwässern.

Bekanntlich entstehen Abwässer weltweit in laufend grösseren Mengen und auch die Zahl der anfallenden Abwasserarten nimmt zu. Die in den Boden bzw. in lebende Gewässer gelangenden Abwässer verursachen schwere Umweitschäden und deshalb ist deren effektive Reinigung eine wichtige Aufgabe. Trotz aller in dieser Richtung unternommenen Anstrengungen gelangt jedoch nur ein verhältnismässig geringer Teil der Abwässer in Kläranlagen. In einem Teil der Siedlungen stehen bei Erweiterung des Wasserversorgungsnetzes und Anstieg des Wasserverbrauchs die zur Abwasserreinigung erforderlichen Kapazitäten entweder überhaupt nicht oder in unzureichendem Masse zur Verfügung. Die Bemühungen zur Intensivierung der vorhandenen Kapazitäten waren jedoch zum Teil wegen der hohen Investitionskostenaufwendungen, zum Teil wegen der Schwerfälligkeit der vorgeschlagenen Methoden von keinem bedeutendem Erfolg begleitet.

Die zur Reinigung der kommunalen - und andere organische Verunreinigungen enthaltenden - Abwässer angewandten bekannten Verfahren beruhen auf dem biologischen Abbau der Verunreinigungen. Die im Verlaufe der in verschiedenen Anlagen in mehreren Stufen und mehreren Bauwerken (Sandfang, Vorklär-, Belüftungs-, Nachklär-, Schlammbehandlungsanlagen usw.) durchgeführten Behandlungen werden die im Abwasser befindlichen organischen und anorganischen Verunreinigungsstoffe durch die in dem Behandlungssystem vermehrten Mikroorganismen im Verlaufe ihrer Lebensfunktionen umwandelt, verbraucht und in ihren Organismus eingegliedert. Der Grossteil der lebenden Organismen bildet einen Teil der im Verlaufe der Reinigung entstandenen Abwasserschlämme und diese Schlämme erfordern eine weitere anaerobe oder aerobe - biologische - Behandlung. Die durch die anaerobe Behandlung zusätzlich bedingten Bauwerke sind jedoch mit einem wesentlichen Mehraufwand verbunden.

Wegen des ziemlich grossen Zeitbedarfes der biologischen Vorgänge ist jedoch der Aufbau einer das der täglich in die Abwasserkläranlagen eintreffenden Abwassermenge entsprechende Volumen wesentlich überschreitenden Volumenkapazität erforderlich, soweit ein optimaler Reinigungsgrad erreicht werden soll. Gleichzeitig kann jedoch die zur Bereitstellung der zu den biologischen Vorgängen erforderlichen Umstände nötige Bewegung und Belüftung der Abwassermenge nur durch elektrische Energie betätigte maschinelle Hochleistungsanlagen verwirklicht werden. Aus diesen Umständen resultierend sind die auf Abwasser-Kubikmeter bezogenen spezifischen Investitionskosten der biologischen Abwasserkläranlagen sehr hoch, und je kleiner die Reinigungskapazität der aufzubauenden Anlage ist, desto höher liegen die spezifischen Investitionskosten.

Als Ergänzung der biologischen Abwasserklärverfahren pflegt man sekundäre bzw. tertiäre chemische Behandlungen anzuwenden, mit denen mit den die biologisch nicht oder nur zum Teil abbaubaren Komponenten des Abwassers entfernt werden. Auf diese Weise wird z.B. Phosphor aus dem Abwasser ausgefällt. In überwiegendem Masse werden die bei der Trinkwasseraufbereitung verwendeten Chemikalien, z.B. Aluminiumsulfat, Kalkmilch, dreiwertige Eisensalze, Polyelektrolyte usw., auch in der Abwasserreinigung eingesetzt.

Die Behandlung der nicht organische oder zumindest in überwiegendem Masse nicht organische Verunreinigungsstoffe enthaltenden Industrieabwässer erfolgt grundlegend durch die Zumischung von verschiedenen Chemikalien in das Abwasser. Bestimmung der zugemischten Chemikalien ist die Neutralisierung und Bindung der im Verlaufe der verschiedenen Industrieprozesse in das Abwasser gelangenden chemischen Stoffe.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Abscheidung der festen Phase aus flüssigen Stoffen, insbesondere zur Reinigung der verschiedenen Abwässer sowie zur Behandlung von Trüben, Schlämmen und schlammartigen Stoffen bereitzustellen, mit dessen Hilfe die Phasentrennung innerhalb einer sehr kurzen Zeit effektiv durchgeführt werden und dadurch die Menge des in dem gegebenen Bauwerkvolumen während der Zeiteinheit zu behandelnden Abwassers oder sonstigen flüssigen Materials im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahren in wesentlichem Masse erhöht werden kann; bzw. - von der anderen Seite her gesehen - die spezifischen Investitionskosten in einem grossen Masse herabgesetzt werden können.

Die Erfindung beruht auf folgenden Erkenntnissen:

- die Effektivität der Koagulations- und Flockungsvorgänge beeinflussende Oberflächenladung und das ZETA-Potential können durch Erzeugung eines Adsorptionskemes intensiv vermindert werden;

- ein entsprechend ausgewähltes Koagulationsmittel vollführt neben der Begünstigung der Koagulation zugleich auch ein Brechen der Emulsion;

- die im Verlaufe des Vorganges entstehenden Flocken können - mit Hilfe eines entsprechenden Hilfs-klärmittels - gut um den adsorptiven Kern stabilisiert werden.

Eine weitere Erkenntnis besagt, dass der erwähnte Adsorptionskern durch Zugabe des eine sehr grosse spezifische Oberfläche und Dichte aufweisenden Zements zu der in intensiver Mischung gehal2

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tenen Flüssigkeit am günstigsten erzeugt werden kann. Hierbei macht der Zement das zu behandelnde flüssige Material schwachbasisch (8-9 pH), wodurch günstige Bedingungen zur Venwendung von Ei-sen(lll)-Ch!orid-Sulfat als Grundklärmittel (Koagulations-Flockungsmittel) und von anionischen Poiyelektrolyt als Hilfsklärmittel. Als Ergebnis der Zugabe dieser Chemikalien kommt die Koagulation und die Flockung fast im gleichen Schritt zustande. Die Zementkörnchen sind - neben der Ausübung ihrer Absorptionswirkung - auch in der Lage, die Ladung der im Abwasser schwebenden Materialteiichen zu verändern. Während des ständigen intensiven Mischvorganges prallen die Schmutzstoffteilchen mit einer grossen Bewegungsenergie aneinander und an die Zementkörnchen und in dessen Ergebnis werden die zum grössten Teil bereits adsorbierten Schmutzstoffteilchen durch das FeCISC>4 und den Poiyelektrolyt mit einem sehr guten Wirkungsgrad geflockt. Der grossen Dichte des in die Flocken eingebauten Zements kommt es - mit der Verminderung der Intensität und hiernach mit der Einstellung des Mischvorganges - sehr schnell zu einem Absetzen der Flocken, wobei die Flocken auch bei hohen Rühr- und Strömungsgeschwindigkeiten stabil bleiben und hiernach die flüssige Phase z.B. durch Dekantieren oder Schnellfiltrieren effektiv von der festen Phase getrennt werden kann.

Aufgrund dieser Erkenntnisse wurde die gestellte Aufgabe im Sinne der Erfindung durch ein Verfahren gelöst, in dessen Verlaufe dem flüssigen Stoff Zement, Flokkulationsmittel und Koagulationsmittel beigemischt werden, wobei für das Verfahren kennzeichnend ist, dass dem flüssigen Stoff während seiner kontinuierlichen turbulenten Strömungsphase an in Strömungsrichtung nacheinander folgende Stellen gleichzeitig Zement an einer ersten Stelle, Eisen(lll)-Chlorid-Sulfat an einer zweiten Stelle und anionischer Poiyelektrolyt an einer dritten Stelle zugegeben werden. Im allgemeinen wird dem zu behandelnden Stoff Zement in einer Menge von 0,1-20,0 kg/m3 zugemischt und Eisen(lll)-Chlorid-Su!fat in einer Menge von 67 g/m3-3350 g/m3 sowie anionischer Poiyelektrolyt in einer Menge von 1-100 g/m3 zugegeben.

Nach einem vorteilhaften Erfindungsmerkmal wird das Eisen(lll)-Chlorid-Sulfat innerhalb von einer Zeitspanne von 10 Sekunden nach Beginn der Zementbeimengung zugegeben.

Kennzeichnend für eine vorteilhafte Verwirklichungsart des Verfahrens ist, dass der anionische Poiyelektrolyt innerhalb einer Zeitspanne von 10 Sekunden nach Beginn der Beimengung des Eisen(lll)-Chlorid-Sulfats zugegeben wird. Der Zeitbedarf für die ganze Chemikalienbeimengung beträgt im allgemeinen 30-60 Sekunden.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal werden der zu behandelnde flüssige Stoff, der Zement, das Eisen(lll)-Chlorid-Sulfat und der Poiyelektrolyt nach Abschluss des Beimengungsvorganges des als letzter zugegebenen Polyelektrolyts über eine Zeitdauer von höchstens 120 Sekunden zusammengemischt und hiernach die entstandenen Flocken absetzen gelassen. Nach Abschluss der Chemikalienbeimengung werden die zu diesem Zeitpunkt bereits entstandenen Riesenflocken demgemäss - bei langsamem Rühren - weiter im allgemeinen über eine Zeitdauer von 1-2 Minuten aneinander prallen gelassen.

Zur Begünstigung der Verminderung des Chemikalienverbrauchs kann vorteilhaft sein, einen Teil der abgeschiedenen festen Phase dem zu behandelnden flüssigen Material zu rezirkulieren. Hierbei ist zu bemerken, dass der Chemikalienverbrauch des Prozesses schmutzstoff- und ausbeuteproportional ist, was eben dadurch optimalisiert werden kann, dass ein Teil des bereits abgesetzten Schlammes in die Koagulations- und Flockungszone der zur Verwirklichung des Verfahrens dienenden Anlage rezirkuliert wird.

Die Erfindung wird im weiteren anhand der beigelegten Zeichnung detailliert beschrieben, wobei diese das allgemeine Blockschema des Verfahrens darstellt, mit dessen Hilfe über die Reinigung des Abwassers die Technologie vorgeführt wird.

Das rohe Abwasser wird zum Entfernen der die Korngrösse von etwa 10 mm überschreitenden Schmutzstoffteilen, Schwebstoffen usw. sowie des Sandes den Pfeilen a und ç entsprechend durch das Gitter 1 und den Sandfang 2 geführt und dann entsprechend dem Pfeil e in das Zubringebecken 6 geleitet. Das Entfernen der durch das Gitter 1 aufgehaltenen Schmutzstoffteile wird durch den Pfeil b, das Entfernen des Sandes durch den Pfeil d veranschaulicht.

Aus dem Saugraum des Zubringebeckens 6 wird das Abwasser durch die in die Leitung 11 eingebaute Zubringepumpe 12 - mit annähernd gleicher Intensität - in den im ganzen mit der Bezugsnummer 9 bezeichneten Reaktor befördert (Pfeil Ì). Die Zuführung des Zements zu dem durch die Betätigung der Pumpe intensiv gemischten Abwasser erfolgt entweder nach dem Zubringebecken 6 auf die Saugseite der Pumpe 12 oder unmittelbar vor dem Reaktor 9 in die Zuführleitung 11 aus der mit der unterbrochenen Linie bezeichneten Leitung 13. Der Zement wird im Silo 3 gelagert und gelangt von dort in Richtung des Pfeiles f in den Pulverdosierer 4 und von hier in der jeweils erforderlichen Menge in die Aufschwemmeinheit 5 (Pfeil a), wo aus dem Zement durch Zugabe von Wasser eine Suspension zubereitet und der Zement in dieser Form nach dem Pfeil h oder s in die in den Reaktor 9 mündende Leitung 11 weitergeleitet wird.

Eine zur Verwirklichung des erfindungsgemässen Verfahrens dienende Anlage gegebener Kapazität ist hinsichtlich der mengenmässigen und qualitätsmässigen Änderungen in ihrem Verhalten grundsätzlich elastisch, wobei jedoch das zu behandelnde rohe Abwasser im Interesse der Vereinfachung der Betriebsführung weiterhin der Sicherung des Erreichens eines optimalen Wirkungsgrades zweckmässig mit einer konstanten oder zumindest annähernd konstanten Intensität der Anlage zuzuleiten ist, was durch die vorstehend beschriebene Zubringerpumpe gewährleistet wird. Zu einer günstigen Betriebs3

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führung ist nach Möglichkeiten ein langer, mindestens eine Stunde umfassender kontinuierlicher Betrieb zu sichern und deshalb ist der Saugraum der Zubringerpumpe in dem Zubringebecken 6 diesem einstündigen stetigen Betrieb entsprechend zu dimensionieren. Als sekundäre Wirkung dieser Dimensionierungs-massnahme können eventuelle Spitzen des Schmutzstoffanfalles gemässigt werden. Infolge der ausgleichenden Wirkung des Speicherraumes muss die Chemikaliendosierung den Schwankungen der Qualität des rohen Abwassers nicht folgen, wodurch der Betrieb in wesentlichem Masse vereinfacht wird, da die einmal einregulierten Chemikaliendosen nur im Falle einer wesentlichen Veränderung der mengenmässi-gen und/oder die Beschaffenheit betreffenden Parameter des rohen Abwassers korrigiert bzw. verändert werden müssen.

An einer Stelle, die sich - die Strömungsrichtung betrachtet - nach der Stelle der Zuführung des mit dem Zement vermischten Abwassers befindet, wird in den Chemikaiienzuführraum 9a des Reaktors 9 aus dem Behälter 7 dem Pfeil k entsprechend das FeCISCU (das vorteilhafterweise der Wirkstoff eines flüssigen Klärmittelpräparats ist), und gleichzeitig aus dem Behälter 8 dem Pfeil j entsprechend das Po-lyelektrolyt ebenfalls in der Form einer Lösung zugeführt. Hier befindet sich die aufwärts strömende Flüssigkeit (Pfeil p) in einer intensiven turbulenten Bewegung, der Zement und die Chemikalien vermischen sich effektiv mit dem Abwasser und miteinander, und die Koagulation und Flokkulation verlaufen innerhalb einer sehr kurzen Zeit (einige Sekunden). Der gemischte Stoff tritt in den Nachflokkulations-raum 9b des Reaktors 9 ein. In diesem Raum findet in einer Zeitdauer von etwa 120 sec das Flockungswachtum. Endlich im Reaktorraum 9c (Absetzraum) - auch hier sehr schnell - erfolgt das Absetzen. Von hier gelangt der Schlamm dem Pfeil m entsprechend zum Schlammentwässerer 10, wogegen das gereinigte Wasser in Richtung des Pfeiles I austritt. Ein Teil des Schlammes kann entsprechend Pfeil n aus dem Reaktorraum 9c in den Chemikalienzuführ-Reaktorraum 9a zurückgeleitet (rezirkuliert) werden, was - durch Nutzung der Aktivität des im Schlamm befindlichen eventuellen Chemikalienüberflusses - zu einer Chemikalieneinsparung Möglichkeit bietet. Die Zement/Zementsuspension gelangt -wie bereits erwähnt - mit Wasser geschwämmt auf die Saugseite der in die das Zubringebecken 6 mit dem Reaktor 9 verbindende Leitung 10 eingebauten Zubringepumpe 12, oder durch mit unterbrochener Linie bezeichnete Leitung 13 in die Leitung 11 vor dem Reaktor 9; die Zuführung von FeCIS04 und Poiyelektrolyt in den Reaktor 9 erfolgt mit Hilfe von Zuführpumpen (Pfeile j. und k).

Aus dem Schlammentwässerer 10 wird der entwässerte Schlamm dem Pfeil o entsprechend entfernt.

Die Zubringepumpe läuft von dem sich im Zubringebecken 6 (im Zubringeschacht) einstellenden Wasserspiegel gesteuert automatisch an und gleichzeitig laufen - ebenfalls ohne Eingriff einer Bedienungsperson - auch die Zement- und Chemikalienzuführpumpen an. Die Bestimmung und Einstellung des Chemikalienbedarfes erfolgt bei Aufnahme des Probebetriebes. Nach Einstellen der Zement- und Chemikali-enzuführmargen kann der Reinigungsarbeitsgang unverzüglich aufgenommen, die Anlage in Gang gesetzt werden, eine Einfahrzeit ist nicht erforderlich, da bei richtigen Chemikalienzuführmengen die Qualität des gereinigten Wassers sofort zufriedenstellend wird.

Aus der vom Wasserspiegel her erfolgenden Pumpenbetätigung ergibt sich ein genaues zu behandelndes Flüssigkeitsteilvolumen, dem genaue Zement- und Chemikalienmengen in Abhängigkeit von der Flüssigkeit (Abwasser)-Zusammensetzung zugeordnet werden können.

Die Untersuchung der Trenn- bzw. Aufspaltbarkeit des jeweils zu behandelnden flüssigen Materials im allgemeinen Abwasser und die Bestimmung der optimalen Menge des Zementzuschlages sowie der beiden zur Verwendung gelangenden Chemikalien erfolgt zweckmässig unter Zugrundelegung von Laboruntersuchungen. Unter Einhaltung der vorstehend detaillierten Zuführungsreihenfolge werden der Zement und die Chemikalien bei intensiver Mischung des zu behandelnden flüssigen Materials zugegeben, praktisch ohne Zeitverzug oder zumindest mit einer minimalen zeitlichen Verschiebung (von einigen Sekunden).

Zur Ermittlung der erforderlichen Behandlungszusätze können z.B. Ein-Liter-Bechergläser verwendet werden, in welche Proben aus dem zu behandelnden flüssigen Material gefüllt werden, wonach dann zu jeder Probe in verschiedenen Mengen Zement zugegeben wird. Dem folgt die Beimengung von Ei-sen(lll)-Chlorid-Sulfat in verschiedenen Mengen, während kräftigen Rührens und als abschliessende Phase wird das Poiyelektrolyt dem Inhalt der Bechergläser zugemischt.

Das Eisen(lll)-Chlorid-Sulfat (FeCISCU) kann z.B. mit dem im Handel unter dem Namen «ONGROFLOK» bekannten Klärmittel dem zu behandelnden Stoff zugeführt werden. Der Wirkstoff dieses eine flüssige Konsistenz und eine Dichte von 1,5-1,6 to/m3 aufweisenden Präparats ist FeCIS04. Der Gesamt-Fe-Gehalt des Präparats beträgt etwa 200 kg/m3, der Fe(III)-Gehalt hingegen min. 196 kg/m3.

Zurückkehrend zu den Serienproben kann bereits bei einer Augenscheinnahme derselben schon visuell in Erfahrung gebracht werden, bei welchen Chemikalien- und Zementzuschlägen sich der beste Klärungswirkungsgrad (Farbton, Transparenz usw.) ergibt. Der genaue Wert der zum optimalen Wirkungsgrad gehörenden Chemikalien- und Zementzuschläge wird durch eine analytische Auswägung erhalten.

Der dem zu reinigenden (zu klärenden) flüssigen Stoff in der dem zeichnungsgemässen Blockschema entsprechenden Einrichtung während intensiven Mischens zugeführte - in seiner Menge nach vorstehenden Ausführungen bestimmte - grosse Oberfläche und Dichte aufweisende Zement prallt an die im Wasser schwebenden emulgierten, in Suspension befindlichen oder/und gelösten Stoffteilchen, die unterschiedliche Korngrösse und Dichte aufweisen. Im Ergebnis der Beimengung und teilweisen Auflösung

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des Zements wird das flüssige Material, z.B. das rohe Abwasser, schwachbasisch und nimmt einen pH-Wert von 8-9 an; dieses Medium sichert besonders günstige Bedingungen zur Ausübung der optimalen Klärwirkung des FeCISCV. Wie bereits erwähnt, kommt es unmittelbar nach Beimengung des Zements -bei Aufrechterhaltung des intensiven ununterbrochenen Rührens - zur Zuführung des FeGISCU in den Reaktoraum 9a und unmittelbar hiernach wird hierher anionisches Poiyelektrolyt geführt. Der Mischvorgang wird fortgesetzt, wobei sich Makroflocken bilden und schnell absetzen. Der Zement - der ein grosses spezifische Oberfläche und Dichte aufweisendes Material ist - verändert nämlich die elektrische Ladung der mit ihm im Ergebnis des ununterbrochenen Rührvorganges zusammenprallenden Schmutzteilchen und adsorbiert hierbei auch diese Teilchen, demzufolge noch vor der Zumischung der Koagula-tions- und Flockungsmittel sozusagen ein Vorfiockungsprozess eintritt und die sich bildenden kleineren Flocken durch das FeCIS04 und den Poiyelektrolyt sehr schnell zu grossen Makroflocken anwachsen lässt. Im Verlaufe des Mischvorganges und der vorstehend beschriebenen Behandlung mit den Chemikalien kommt es zum Einbau der im Abwasser befindlichen gelösten Stoffe, der schwebenden festen Schmutzstoffteilchen und der emulgierten oder suspendierten Komponenten in die Makroflocken. Die Erklärung für das schnelle Absetzen der Makroflocken besteht darin, dass die Dichte der in diese eingebauten Zementkörnchen die Dichte der sonstigen Komponenten der Makroflocken wesentlich überschreitet. Mit Rückgang der Intensität oder Aussetzen des Mischvorganges setzen sich die Flocken mit einer hohen, 5-10 m/sec erreichenden Geschwindigkeit ab, so dass die Absetzdauer in herkömmlichen Reaktoren üblicher Grösse nur einige Sekunden dauert. Die Phasentrennung hat zugleich auch eine Klärung des Abwassers zur Folge. Der pH-Wert des behandelten Abwassers ist praktisch neutral. Hiernach kann das reine Wasser (Flüssigkeitsphase) z.B. durch Dekantieren oder Schnellfiltern von der abgesetzten festen Phase getrennt werden. Labormessungen bestätigen, dass ein Teil der Parameter des nach dem erfindunsggemässen Verfahren gereinigten Wassers günstiger als diese Parameter des mit dem herkömmlichen biologischen Verfahren gereinigten Abwassers ist.

Der durch den im Schlammentwäessrer 10 vorgenommenen Phasentrennarbeitsgang erhaltene Chemikalien enthaltende Schlamm gibt seinen Wassergehalt schnell ab und kann deshalb nach einer herkömmlichen Schammentwässerungsmethode - z.B. auf einem Schlammtrockenbeet - effektiv getrocknet werden. Das getrocknete Gut erfordert keine Kompostierung, da es fast vollkommen geruchlos, in seiner Konsistenz bröckelig und mit landwirtschaftlichen Bodenbestellungsgeräten gut in den Boden eingearbeitet werden kann, im Gegensatz zu den aus herkömmlichen biologischen Kläranlagen kommenden schmierige Konsistenz aufweisenden übelriechenden Schlämmen.

Die Erfindung wird im weiteren anhand von Beispielen detailliert beschrieben.

Aufgesaugtes kommunales Abwasser wird nach dem erfindungsgemässen Verfahren behandelt. Die hinsichtlich der Reinigungstechnologie wichtigsten Parameter des rohen Abwassers sind folgende:

Das rohe Abwasser wird - z.B. durch eine mittels Pumpen hervorgerufene turbulente Strömung - intensiv gemischt und dabei auf das zu behandelnde Abwasservolumen berechnet 1,5 kg/m3 Zement zugegeben. Nach Ablauf von 5 Sekunden nach Beginn der Zementzugabe wird die Zugabe des im Handel unter der Bezeichnung «ONGROFLOK» bekannten flüssigen Klärmittels in einer Menge von 0,7 l/m3 eingeleitet. Der FeCIS04-Gehalt des Klärmittels «ONGROFLOK» beträgt 670 g/l, d.h. zu jedem m3 des Abwassers werden 489 g Eisen (III)-Chiorid-Su)fat zugemischt. Nach Ablauf von 5 Sekunden von dem Beginn der Zugabe desselben gerechnet wird dem Abwasser das anionische Poiyelektrolyt in der Form des im Handel unter dem Namen «TEPROFLOK» bekannten flüssigen Klärmittels zugegeben, dessen Wirkstoffgehalt 5 g/l beträgt. Von dem Klärmittel «TEPROFLOK» wird jedem Kubikmeter des zu behandelnden Abwassers ein Liter, d.h. 5 g Wirkstoff zugegeben. Das den Zement und auch die Kiärmittel enthaltende Abwasser wird nach Abschluss der Zuführung des Polyelektrolyts weitere 30 Sekunden lang weiter gemischt. Nach Abschluss dieses Mischvorganges setzen sich die koagulierten und flockulier-ten Makroflocken - in die sich auch die Schmutzteile des kommunalen Abwassers eingefügt haben - mit einer Geschwindigkeit von ca. 5-10 cm/s, d.h. sehr schnell ab. Das Entfernen des abgesetzten Schlammes kann sofort beginnen. Dieser Arbeitsgang kann periodisch oder stetig vorgenommen werden.

Die charakteristischen biologischen Parameter der gereinigten Flüssigphase sind folgende:

Beispiel 1

pH

CSBcr (Chemischer Sauerstoffbedarf) BS Bs (Biologischer Sauerstoffbedarf) Fe

7,8

3240,0 mg/l 870,0 mg/l 3,2 mg/l

OLE (Organisches Lösungsmittelextrakt) 82,0 mg/l

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pH

7,3

CSBcr

187,0 mg/I

BSBs

52,0 mg/I

Fe

3,7 mg/l

OLE

8,0 mg/l

Beispiel 2

Durch das Abwasser-Kanalisationsnetz gesammeltes kommunales Abwasser wird nach dem erfin-dungsgemässen Verfahren gereinigt, wobei die wichtigsten renigungstechnoiogischen Parameter des Abwassers folgende sind:

pH

7,3

CSBcr

570,0 mg/I

BSBs

120,0 mg/l

OLE

35,0 mg/l

Fe

0,65 mg/l

In jeder Hinsicht wird nach dem in Beispiel 1 Beschriebenen verfahren, jedoch mit der Abweichung, dass die Behandlungsmittel in folgenden Mengen zugegeben werden:

Zement

0,8 kg/m3

FeClS04 (Wirkstoff)

201 g/m3

(0,3 l/m3 Ongrofiok)

Poiyelektrolyt (Wirkstoff)

5 g/m3

(1I/m3TeprofIok)

Die wichtigsten charakteristischen Parameter des nach der Phasentrennung erhaltenen gereinigten Wassers sind folgende:

pH

7,2

CSBcr

80,0 mg/l

BSBo

22,0 mg/l

OLE

2,5 mg/I

Fe

0,71 mg/I

Beispiel 3

Schlachthofabwasser wird nach dem erfindungsgemässen Verfahren behandelt. Die wichtigsten reinigungstechnologischen Parameter dieses Abwassers sind folgende:

pH

6,9

CSBcr

5150,0 mg/l

BSBs

1060,0 mg/I

OLE

350,0 mg/I

Fe

0,58 mg/l

Dem durch eine turbulente Strömungseinwirkung in intensiver Mischung gehaltenen Abwasser wird Zement in einer Menge von 2,5 kg/m3 zugegeben. Nach Ablauf von 3 Sekunden nach Beginn der Zementzugabe wird bereits das Klärmittel «ONGROFLOK» in einer Menge von 0,8 l/m3 (dies bedeutet eine

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FeCIS04-Wirkstoffmenge von 536 g/m3) zugeführt, und nach Abiauf von 6 Sekunden nach Zugabe des Klärmittels «ONGROFLOK» wird «TEPROFLOK» in einer Menge von 2,0 l/m3 (d.h. Polyelektrolytwirk-stoff in einer Menge von 10 g/m3) dem in intensiver Mischung gehaltenen Abwasser beigemengt. Das Abwasser und die aufgezählten Komponenten werden weitere 40 Sekunden lang intensiv weiter gemischt und hiernach die sich bildenden Makroflocken absetzen gelassen.

Die durch die Phasentrennung erhaltene gereinigte Flüssigkeit weist folgende Parameter auf:

pH

6,5

CSBcr

380,0 mg/l

BSB5

75,0 mg/l

OLE

15,0 mg/l

Fe

0,71 mg/l

Beispiel 4

Durch nachstehende Parameter gekennzeichnetes Molkereiabwasser wird nach dem erfindungsge-mässen Verfahren gereinigt:

pH

6,4

CSBcr

4750,0 mg/l

BSBs

1100,0 mg/l

OLE

270,0 mg/I

Fe

0,6 mg/l

Die bei Beispiel 3 beschriebenen Arbeitsgänge werden mit der Abweichung vorgenommen, dass die Reinigungsmittel (Klärmittel) in folgenden Mengen zugegeben werden:

Zement

4,0 kg/m3

FeCIS04 (Wirkstoff)

1005,0 g/m3

(1,5l/m3Ongroflok)

Poiyelektrolyt (Wirkstoff)

10,0 g/m3

(2,0 l/m3 Teproflok)

Die Parameter der durch die Phasentrennung erhaltenen reinen Flüssigkeit sind folgende:

pH

6,2

CSBcr

640,0 mg/l

BSBs

105,0 mg/l

OLE

20,0 mg/l

Fe

0,9 mg/I

Beispiel 5

Eine trübenartige Konsistenz aufweisende Schweinegülle wird nach dem erfindungsgemässen Verfahren behandelt. Die hinsichtlich der Reinigungstechnoiogie wichtigen Eigenschaften der Schweinegülle werden durch folgende Parameter charakterisiert:

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pH

6,2

CSBcr

4370,0 mg/l

BSB5

1075,0 mg/l

OLE

170,0 mg/l

Fe

0,9 mg/l

In jeder Hinsicht wird gemäss dem in Beispiel 3 Beschriebenen vorgegangen, ausgenommen die Menge der Reinigungsmittel, die wie folgt zur Verwendung gelangen:

Zement

3,5 kg/m3

FeClS04 (Wirkstoff)

1005,0 g/m3

(1,5 l/m3 Ongroflok)

Poiyelektrolyt (Wirkstoff)

10 g/m3

(2,0 l/m3 Teproflok)

Die Parameter der nach Abscheidung der festen Phase erhaltenen flüssigen Phase sind folgende:

pH

6,2

CSBcr

860,0 mg/l

BSBs

98,0 mg/l

OLE

28,0 mg/l

Fe

1,1 mg/l

Beispiel 6

Eine im Maschinenbau vorkommende Emulsion wird nach dem erfindungsgemässen Verfahren behandelt. Die charakteristischen reinigungstechnologischen Parameter der Emulsion sind folgende:

pH

6,9

CSBcr

35000,0 mg/l

Fe

4,8 mg/I

OLE

5200,0 mg/I

Während kräftigen Mischens der Emulsion werden 5,0 kg/m3 Zement zugegeben. Nach Ablauf von 8 Minuten nach Zugabe des Zements erfolgt die Zufuhr von FeCISCU-Wirkstoff in einer Menge von 1340 g/m3 (2,0 l/m3 Ongroflok). Nach Ablauf von 6 Sekunden nach Beginn der Zugabe dieses Materials wird der Emulsion der Poiyelektrolyt in einer Menge von 20 g/m3 (4,0 l/m3 Teproflok) zugegeben. Nach Zugabe des letztgenannten Mittels wird das Mischen der Emulsion noch 50 Sekunden lang fortgesetzt. Die im Ergebnis entstehenden Makroflocken setzen sich nach dem Abstellen des Mischvorganges sehr schnell ab. Die Kennwerte der durch die Phasentrennung entstandenen Flüssigkeit sind die folgende:

pH ' 6,2 CSBcr 580,0 mg/l Fe 5,3 mg/l OLE 35,0 mg/l

Im Falle der vorgenannten Beispiele erfolgt die Behandlung in jedem Fall nach Abscheidung der durch das Gitter zurückgehaltenen groben Schmutzteile, jedoch ohne Vorabsetzen, wobei jedoch höchstens der Einsatz von einem Sandfang erforderlich werden kann. Aus den Beispielen ist gut ersichtlich, dass die Menge der zur Verwendung gelangenden Chemikalien und Zementzuschläge in Abhängigkeit von dem Ursprung des der Behandlung unterzogenen Abwassers und den Kennwerten des Schmutzstoffes

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unterschiedlich ist, wobei jedoch auch festgestellt werden kann, dass die Wirksamkeit der Reinigung annähernd die gleiche ist. Hierbei ist zu unterstreichen, dass im Falle sämtlicher Beispiele frische (nicht ge-fäulte) Abwasser behandelt werden, was hinsichtlich der Effektivität der Reinigung keineswegs belanglos ist, da gefäulte Abwasser leichter behandelt werden können).

Der Schmutzstoffe enthaltende Schlamm setzt sich im allgemeinen innerhalb von 1-2 Minuten ab und seine Masse beträgt meistens 20-50 ml/l. Nach der durch Gravitation erfolgenden Entwässerung weist der Schlamm einen Trockengehalt von ca. 30% auf.

Die mit der Erfindung verbundenen vorteilhaften Effekte sind folgende:

der technologische Zeitaufwand der erfindungsgemässen mit Chemikalien erfolgenden Reinigung ist um Grössenordnungen geringer als der der biologischen Prozesse und daraus folgend ist auch der Kostenaufwand an Bauwerken und sonstigen Investitionen wesentlich geringer als der der biologischen Abwasserreinigung. Sinngemäss ist auch der zur Reinigung erforderliche Raum sowie der Bedarf der zur Verwirklichung der erfindungsgemässen Technologie erforderlichen Anlage an Platz und Bauwerken wesentlich geringer als die der zurzeit bekannten ähnlichen Ausführungslösungen.

Das Verfahren kann mit auf einfache Weise und mit minimalem Aufwand an lebendiger Arbeit inbe-triebhaltbaren Einrichtungen verwirklicht und die Bedienung leicht automatisiert werden. Der zum Verfahren unbedingt erforderliche Mischarbeitsgang kann mit mechanischen Mitteln, aber auch mit Druckluft verwirklicht werden und auch das Strömenlassen des flüssigen Materials gilt als natürlicher Mischvorgang; in dem in den Reaktor zugeführten Flüssigkeitsstrom können der Zement und die Flockungsmittel sehr gut verteilt werden.

Dem geringen Platzbedarf der technologischen Einrichtung zufolge kann eine verhältnismässig grosse Kapazität aufweisende Abwasserreinigungseinheit auch innerhalb eines Gebäudes ökonomisch eingerichtet werden, wodurch die Umwelt störende Einflüsse der Abwasserreinigung auf einen Mindestwert herabgesetzt werden können. Die Abwasserreinigung kann nahe zur Siedlungsgrenze - eventuell auch innerhalb der Siedlung - verwirklicht werden und daraus folgend eine wesentliche Verminderung der zum Bau des Kanalisationsnetzes nötigen Kosten erreicht werden (die herkömmlichen biologischen Abwasserkläranlagen müssen im allgemeinen fern von den Siedlungen angelegt werden).

Dank dem erfindungsgemässen Verfahren können zu effektiven Reinigung und geringen Abwassermengen geeignete Anlagen aufgebaut werden, was bereits aus dem Grunde vorteilhaft ist, da bekanntlich im Falle der herkömmlichen Systeme die spezifischen Anlagekosten desto niedriger liegen, je grösser die täglich zu reinigende Abwassermenge ist. Das Verfahren ist auf mengenmässige Schwankungen und Änderungen der Zusammensetzung des eintreffenden Abwassers nicht empfindlich, da die Schwankungen und Zusammensetzungsänderungen mit der Änderung der Zement- und Flockungsmitteimengen gut ausgeglichen werden können. Das erfindungsgemässe Verfahren kann zum Ausgleich der Spitzenbelastungen bereits bestehender Kläranlagen im allgemeinen biologischer Abwasseranlagen auch mit den herkömmlichen Reinigungsmethoden kombiniert eingesetzt werden. Wie darauf bereits hingewiesen wurde, besitzt der nach diesem Verfahren erhaltene Schlamm - die feste Phase - vorzügliche Eigenschaften, insoweit leicht entwässert werden kann und nach dem Trocknen fast vollkommen geruchlos, in den Boden leicht einarbeitbar ist, und da der bei diesem Verfahren verwendete Zement kein umweltfremdes Material ist, kann sich der Schlamm in agronomischer Hinsicht bei gewissen Bodenarten zufolge seiner strukturverbessernden Wirkung auch als vorteilhaft erweisen. Der Schlamm kann natürlich auch in kommunalen Mülldeponien untergebracht werden, wo er sich aufgrund seiner Struktur und Handhabbarkeit zum Bedecken von Mülldeponien eignet.

Der auf KOI bezogene Gesamtreinigungswirkungsgrad der Erfindung erreicht im allgemeinen 80%, wogegen der in Szoe ausgedrückte Wirkungsgrad des Entfernens von Öl und Fett meistens mindestens 95% beträgt. Zufolge der Verwendung von Chemikalien gelangen die Verunreinigungen in den Niederschlag, und im wässrigen Eluat des sich bildenden Niederschlages ist die Schmutzstoffkonzentration ziemlich gering.

Die Qualität des nach dem erfindungsgemässen Verfahren gereinigten Wassers kann durch Oxydation weiter verbessert und dieses kann - gegebenenfalls nach einer Desinfizierung - in lebende Gewässer geleitet werden.

Bei der Bemessung der zur Verwirklichung des erfindungsgemässen Verfahrens dienenden Anlage kann die Oberflächenbelastung mit einem Wert von mindestens 5 m3/m2h berücksichtigt werden, was eine ausserordentlich günstige Zahl ist.

Wird mit dem erfindungsgemässen Verfahren die Reinigung von gefährliche Stoffe, z.B. Schwermetall-Ionen enthaltenden Industrieabwassern vorgenommen, so ermöglicht die Qualität der erhaltenen Wasserphase zumindest deren Zuleitung in das öffentliche Kanalisationsnetz oder es kann die Wasserphase z.B. im Falle von Kraftfahrzeug-Waschanlagen durch Rezirkulation erneut verwendet werden.

Die Erfindung beschränkt sich natürlich keineswegs auf die im vorstehenden angeführten Verfahrensbeispiele, sondern kann innerhalb des durch die Ansprüche definierten Schutzumfanges auf vielerlei Weise verwirklicht werden. Das Verfahren eignet sich zur Behandlung von sämtlichen flüssigen Stoffen, in denen die Verunreinigungen Schwebstoffe sind oder in denen die Verunreinigungen in Kolloidform, Emulsion, Suspension oder in gelöstem Zustand vorkommen. Aus den Abwassern kann neben dem hocheffektiven Entfernen der schwebenden und kolloidalen zustandaufweisenden Stoffe auch die Entfernung von Ölen, Detergenten, Fetten, Pigmenten, Phosphaten usw. mit einem hohen Wirkungsgrad

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vorgenommen werden. Gleichzeitig eignet sich die Erfindung auch zur Behandlung von Schlämmen und Trüben.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Abscheidung der festen Phase aus flüssigem Stoff, insbesondere zur Reinigung von Abwassern, in dessen Verlaufe dem flüssigen Stoff Zement, Flokkulationsmittel und Koagulationsmittel beigemischt werden, dadurch gekennzeichnet, dass dem flüssigen Stoff während seiner kontinuierlichen, turbulenten Strömungsphase an in Strömungsrichtung nacheinander folgenden Stellen gleichzeitig Zement an einer ersten Stelle, Eisen(lll)-Chlorid-Sulfat an einer zweiten Stelle und anionischer Poiyelektrolyt an einer dritten Stelle zugegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem zu behandelnden flüssigen Stoff Zement in einer Menge von 0,1-20,0 kg/m3 zugemischt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem zu behandelnden flüssigen Stoff Eisen(III)-Chlorid-Sulfat in einer Menge von 67 g/m3-3350 g/m3 zugegeben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass dem zu behandelnden flüssigen Stoff ein anionischer Poiyelektrolyt in einer Menge von 1-100 g/m3 zugegeben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der abgeschiedenen festen Phase zu dem zu behandelnden flüssigen Stoff rezirkuliert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass nach Abschluss des Bei-men gungsarbeitsganges des zuletzt zugegebenen Polyelektrolyts für eine Zeitdauer von höchstens 120 sec der zu behandelnde flüssige Stoff, der Zement, das Eisen(III)-Chlorid-Sulfat und der Poiyelektrolyt gemeinsam gemischt und die sich bildenden Flocken hiernach absetzen gelassen werden.

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