DD205876A1 - Verfahren zur entfernung von truebstoffen und/oder suspendierten organischen farbstoffen aus abwaessern - Google Patents

Abstract

DIE ERFINDUNG BEDRIFFT EIN VERFAHREN ZUR BEHANDLUNG VON ABWAESSERN, DIE TRUEBSTOFFE UND/ ODER SUSPENDIERTE ORGANISCHE FARBSTOFFE ENTHALTEN. DAS ZIEL DER ERFINDUNG IST DER EINSATZ VON HYDROLYSIEREN METALLSALZ-FLOCKUNGSMITTELN (ALUMINIUM - UND EINSALZE ). DIE IN DER ABWASSERBEHANDLUNG ZUR ENTFERNUNG VON TRUEBSTOFFEN UND SUSPENDIERTEN FARBSTOFFEN VEWRWENDET WERDEN, DURCH BILLIGE UND LEICHT ZUGAENGLICHE ABPRODUKTE SOWIE EINHEIMISCHE ROHSTOFFE . DIE AUFGABE BESTAND DARIN, DIESES ZIEL OHNE WESENTLICHEN ZUSAETZLICHEN AUFWAND ZU REALISIEREN. ES WURDE FESTGESTELLT, DASS VERBINDUNG MIT QUELFAEHIGEN DREISCHICHTMINERALIEN ( WIE Z.B. MONTMORILLONIT ) WASSERUNILOELICHE SUSPENDIERTE ORGANISCHE FARBSTOFFE DURCH FLOCKUNGS- UND ADSORPTIONSVORGAENGE EFFEKTIV ENTFERNEN KANN. DIE ZUGABE DER TONMINERALIEN IST NOTWENDIG, UM EINERSEITS DIE SEDIMEMTATIONS- UND SCHLAMMEIGENSCHAFTEN DES METALLHYDROXIDS ZU VERBESSERN UND ANDERERSEITS DIE ELIMINIERUNGSLEISTUNG VON MG(OH)2 ZU STEIGERN. DIE FLOCKUNGSMITTELKOMBINATION MAGNESIUMHYDROXID-BENTONIT KANN UEBERALL DORT ANGEWENDET WERDEN, WO TRUEBSTOFFE, INSBESONDERE SUSPENDIERTE ORGANISCHE FARBSTOFFE, IM ABWASSER ENTHALTEN SIND. WEITER IST EINE ANWENDUNG DORT MOEGLICH, WO GEFAERBTE SUBSTANZEN IN KOLLOIDALER BIS FEINDISPENSER FORM VORLIEGEN.

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur Entfernung von Trübstoffen und/oder suspendierten organischen Farbstoffen aus Abwässern

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Abwässern, die Trübstoffe und/oder organische Farbstoffe in kolloidaler bis feindisperser Verteilung enthalten.

Charakteristik: der bekannten technischen Lösungen

Die Behandlung von Abwässern, in denen Trübstoffe enthalten sind, erfolgt in der Regel mit Hilfe hydrolysierender Flokkungsmittel, wie Salze des Eisens und Aluminiums (z. B. Eisen(III)-sulfat, Eisen(III)-chlorid, Aluminiumsulfat). In einigen Fällen werden auch Ga-haltige Fällmittel wie GaO und Ca(OH)ρ eingesetzt· Weiterhin ist ein Verfahren bekannt, in dem MgCCL als Ausgangsprodukt Verwendung findet. Eine Entfernung färbender Substanzen wird durch Mg(OH)_? erzielt, das durch Umsetzung von MgCO-. mit Ca(OH)^ gebildet wird. Die Wiedergewinnung der Mg-Komponente aus dem Flockenschlamm wird durch Einleitung von C0„ erreicht, wobei sich Mg-Hydrogencarbonat bildet (Judkins, J. F.; Hornsby, J. S.: J. Water Pollut. Contr. Fed. 50 (1978), 2446).

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In der Literatur wird auch angegeben, daß synthetische organische Polymere zur Entfernung wasserunlöslicher Farbstoffe geeignet sind (BRD-PS 2 503 169; BRD-PS 2 321 509).

Eine Reihe von Verfahren sind bekannt, in denen verschiedene Substanzen kombiniert angewandt werden. So wird ein Verfahren beschrieben, in denen anorganische Metallsalz-Flockungsmittel in Kombination mit einem hochmolekularen organischen Plockulanten eingesetzt werden (BRD-PS 2 428 928) Auch die Anwendung von aktivierten quellfähigen Dreischicht-Tonmineralien gemeinsam mit organischen Polymerflockulanten ist in der Patentliteratur erwähnt (BRD-PS 1 642 ööb; BRD-PS 1 107 607).

Gefärbte Abwässer können auch mit Na-Aluminat, Magnesiumchlorid und Natriumhydroxid behandelt werden (Jap.-PS 7 771 859). Beschrieben wird ein Verfahren, in dem ein Flokkungsmittel, zusammengesetzt aus AIp(SO, K, MgCl₂ und Na₂SpO., dem trübstoffhaltiges Abwasser zugesetzt wird (BRD-PS 2 323 600). Weiterhin ist ein Verfahren bekannt, wo ein Feststoffgemisch - bestehend aus Al-Mg-Silikat und Mg(OH)₂ - zur Adsorption von Farbstoffen dient. Das Adsorbens wird thermisch vorbehandelt (Jap.-PS 7 327 987)1

Die Verfahren, in denen hydrolysierende Metallsalze angewandt werden, zeichnen sich in der Regel durch hohe Chernikalienkosten aus. Weiterhin ist zu bemerken, daß der Reinigungseffekt stark pH-Wert-abhängig ist. Der optimale pH-Wert kann auf Grund der ständig wechselnden Abwasserqualität oftmals nur mit großen Aufwendungen eingestellt werden.

In .der Literatur werden Aktivkohleadsorptionsverfahren (Rüb, F.; Technik der industriellen Abwasserbehandlung, 0. Krauskopf-Verlag, Mainz 1974, S. 328), Oxydationsverfahren mit Bleichlauge (Randolf, R.: Kanalisation und Abwasserbehandlung, VEB V_erlag für Bauwesen, Berlin 1970, S. 431), Ionenaustausch und Extraktion mit verschiedenen organischen Lösungsmitteln (Mangold, K.-H.; Kaeding, J.; Lorenz, K.; Schuster, H.: Abwasserreinigung, VEB Deutscher

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Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1973, S. 189) sowie thermische und biologische Behandlungsmethoden (Autorenkollektiv; Abwasserreinigungsverfahren der stoffwandelnden Industrie, Technik und Umweltschutz, Luft, V/asser, Boden, Lärm, Nr, 13, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1976, S. 61) beschrieben· Diese Verfahren sind aber hauptsächlich zur Entfernung von wasserlöslichen Farbstoffen geeignet. Suspendierte Farbstoffe werden nur mit ungenügender Effektivität eliminiert· Außerdem ist ein erheblicher technischer Aufwand erforderlich.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die herkömmlichen anorganischen hydrolysierenden Flockungsmittel sowie die PoIymerflockulanten, die zur Entfernung von organischen Farbstoffen verwendet werden, durch preisgünstige, leicht zugängliche Abprodukte bzw. einheimische Rohstoffe zu ersetzen· Das Verfahren soll weiterhin problemlos anwendbar sein und geringe technische Aufwendungen erfordern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung bestand darin, Trübstoffe und/ oder suspendierte unlösliche organische Farbstoffe durch geeignete Substanzen aus Abwässern zu eliminieren. Als Flockungs- bzw. Adsorptionsmittel sollten solche Substanzen verwendet werden, die gut verfügbar und preisgünstig sind und in ausreichender Menge als Abprodukte bzw· einheimische Rohstoffe zur Verfügung stehen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Mg(0H)„ als Flockungsmittel Anwendung findet. Bei der Verarbeitung carnallitischer Rohsalze fällt als Abprodukt eine stark magnesiumchloridhaltige Endlösung (ca. 375 g MgGl₂/!, ferner ca. 20 g MgSO./l u. a. Bestandteile) an,

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aus der Magnesiumhydroxid (Mg(OH)₂) durch Fällung mit einer alkalischen Komponente (z„ B.Calciumhydroxid) einfach herstellbar ist. Mg(OH)₂ verfügt wie die traditionellen Metallsalz-Flockungsmittel über gute Flockungseigenschaften und wird deshalb für diese Aufgabenstellung interessant. Mg(OH)₂ weist jedoch bei geringen Trübstoffkonzentrationen im Abwasser nachteilige Sedimentations- und Schlammeigenschaften auf. Ss wird deshalb bei niedrigen Trübstoffkonzentrationen zur Verbesserung dieser Eigenschaften ein Bentonit zugefügt. Dieser Ton enthält als Hauptbestandteil Montmorillonit, ein quellfähiges Dreischichtmineral. Die Verwendung dieser Substanzkombination aus Magnesiumhydroxid und Bentonit ist außerdem vorteilhaft, da das quellfähige Dreischickitmineral eine sehr hohe Adsorptionsfähigkeit für gelöste organische Substanzen und große Reaktionsfähigkeit mit Kolloiden besitzt.

Die Behandlung des Abwassers erfolgt in zwei Stufen. In der ersten Stufe werden dem Abwasser die im folgenden aufgeführten Chemikalien zudosoert. Bei niedrigen Trübstoffkonzentrationen erhält das Abwasser zuerst die Tonsuspension, danach zur pH-Wert-Einstellung die alkalische Komponente und zum Schluß die MgCl₂-Lösung.

Bei hohen Trübstoffkonzentrationen erfolgt zuerst die Zugabe der alkalischen Lösung und danach die Dosierung der MgClg-Lösung.'

In einer zweiten Stufe wird der gebildete Flockenschlamm nach bekannten Verfahren, wie Sedimentation und Filtration, abgetrennt.

Ausführungsbeispiele

Es werden drei verschiedene Abwasserproben behandelt. Die erste Probe enthielt einen mineralischen Trübstoff in einer

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Konzentration von 50 mg/1· Die· beiden anderen Abwasserproben waren mit ca· 40 mg/1 eines wasserunlöslichen suspendierten Azofarbstoffe verunreinigt.

Die Plockungsversuche wurden in einem Rührgefäß mit quadratischer Grundfläche und 2 1 Passungsvermögen durchgeführt (Reaktorabraessungen: 100 χ 100 χ 290 mm). Als Rührer wurde ein doppelter Rahmenrührer (Flügelbreite 70 mm, Flügelhöhe: 35 mm; Durchmesser der Rahmenstäbe: 10 mm; Abstand der beiden Rahmen: 35 mm) verwendet. Folgende Bedingungen wurden für die Ausführung der Versuche gewählt:

- Mischphase

Nach Zugabe der Chemikalien, auf deren Dosierbedingungen im folgenden näher eingegangen werden soll, wurde die Abwasserprobe 10 Sekunden bei einer Rührerdrehzahl von ca. 100 min" gerührt.

- Flockungsphase

Die Abwasserprobe wurde anschließend mit einer reduzierten Rührergeschwindigkeit von 40 min" gerührt. Die Flockungsphase iat nach einer Zeit von 10 bis 15 min beendet.

- Sedimentationsphase

Wach einer Absetzzeit von 30 min erfolgte die Klarwasserentnahme. Der gebildete Flockenschlamm wurde mit Hilfe bekannter mechanischer Stofftrennoperationen, wie Sedimentation und Filtration, abgetrennt.

Dosierbedingungen

a) Dosierbedingungen bei geringen Trübstoffkonzentrationen

Zu 2 1 der Abwasserprobe wurde zuerst das Tonmineral (50 mg Bentonit "K"/D zugesetzt. Die V/irksamkeit der Tonmineralkomponente hängt entscheidend vom Quellungszustand des Tons ab. Deshalb muß zur Herstellung der zu dosierenden Tonsuspension (5 g/l) eine Quellungszeit von 24 h ein-

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gehalten werden. Unmittelbar nach der Tonzugabe erfolgt die Dosierung bzw. Fällung des Mg(OH)p nach den im folgenden beschriebenen Bedingungen·

50 mg Mg /1 wurden in Gegenwart des organischen Farbstoffs und des Tonminerals zum Mg(OH)_? umgesetzt, indem die stöchiometrisch notwendige Menge Hydroxidionen zugegeben wurde. Die MgCl_o-Stammlö'sung (Verwendung von MgCl₉ . 6 H„O)

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enthielt 10 g Mg /1. Zur vollständigen Fällung des Hydroxids ist es notwendig, einen Überschuß von 2,5 mmol 0H~/l zuzugeben. Als alkalische Komponente wurde zur genauen pH-Wert-Einstellung eine 1 η NaOH-Lösung verwendet. Mit Ga(0H)p, das bei der technischen Realisierung verwendet werden sollte, wurden die gleichen Ergebnisse wie mit NaOH erzielt.

b) Dosierbedingungen bei hoher Trübstoffkonzentration

Beim Vorliegen hoher Trübstoffkonzentrationen in der Abwasserprobe wird auf die Zugabe des Bentonite verzichtet. Mg(OH)₂ wird nach den unter a) angegebenen .Dosierbedingungen zugegeben.

Die Reinigungsleistung von Mg(0H)„ wird an folgenden Beispielen demonstriert:

1.) Entfernung eines mineralischen Trübstoffs

Trübstoffkonzentration in der Abwasserprobe: 50 mg/1 Reinigungsleistung: 9&,5 %

2.) Entfernung suspendierter organischer Farbstoffe

1. Farbstoff: Fantagenrot BRL (Molmasse 406,4 g/mol) Farbstoffkonzentration in der Abwasserprobe: 39,2 mg/1

2. Farbstoff: Fantagenrubin RL (Molmasse 348,4 g/mol) Farbstoffkonzentration in der Abwasserprobe: 41,1 mg/1

Die Reinigungsleistungen von Mg(0H)_? ohne und mit Tonzusatz sind in Tabelle 1 angegeben.

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Tabelle 1: Reinigungsleistungen von Mg(OH)ρ ohne und mit Tonzusatz

Mg(OH)₂ Mg(OH)₂

ohne Tonzusatz mit Tonzusatz

Farbstoff 1 84,1 91,6

Farbstoff 2 71,6 88,6

Aus Tabelle 1 ist zu entnehmen, daß die ReinÄgungsleistungen von Mg(OH)„ mit und ohne Tonzusatz ähnlich sind. Es könnte auf den Zusatz des Tonminerals verzichtet werden. Jedoch werden auf Grund nicht vorhandener Trübstoffe in der Abwasserprobe bei Mg(OH)_? ohne Tonzusatz geringe Sedimentationsgeschwindigkeiten der gebildeten Flocken sowie ein hohes Schlammvolumen registriert. Durch Zugabe des Tonminerals werden die Sedimentations- sowie Schlammeigenschaften wesentlich verbessert (vgl. Tabelle 2).

Tabelle 2: Mittlere Sedimentationsgeschwindigkeit und Endsedimentvolumen von Mg(OH)₂ ohne und mit Tonzusatz

mittlere Sedimenta- Endsedimenttionsgeschwindigkeit volumen

g [cm/minj

Mg(OH)

ohne Tonzusatz 1,32 JO,0

Mg(OH)₂

mit Tonzusatz 2,15 14,5

Claims (3)

240848 3 -β- Erf indungsanspruch

1. Verfahren zur Entfernung von Trübstoffen und/oder wasserunlöslichen suspendierten Farbstoffen, gekennzeichnet dadurch, daß Magnesiumhydroxid in Kombination mit Tonmineralien als Flocku.ngs- und Adsorptionsmittel verwendet wird.

2. Verfahren nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß als Ausgangsstoff für die Mg(0H)₂-Herstellung die ma^nesiumchloridhaltige Endlösung aus der Verarbeitung carnallithaltiger Kalirohsalze eingesetzt und mit einer
alkalischen Komponente gefällt wird.

3· Verfahren nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß als Tonkomponente quellfähige Dreischichtmineralien dienen.