DD293101A5 - Verfahren zur kontinuierlichen neutralisation saurer, feststoffbelasteter abwaesser - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Neutralisation saurer, feststoffbelasteter Abwaesser und ist insbesondere bei Neutralisationsreaktionen vorgesehen, bei denen schwerloesliche Reaktionsprodukte entstehen. In einer ersten Neutralisationsstufe wird hierbei der Hauptanteil der zu neutralisierenden Abwaesser neutralisiert und in einer Endneutralisationsstufe eine End-p H-Wert-Einstellung vorgenommen und dabei erfindungsgemaesz fuer die Umsetzung in der Etappe Hauptneutralisation die Leitfaehigkeit vor der Umsetzung gemessen, entsprechend der gemessenen Leitfaehigkeit, die zur Einstellung eines p H-Werts von * in der Reaktionsloesung erforderliche Menge Neutralisationsmittel zudosiert und in einer Endneutralisationsstufe mittels einer p H-Mesz- und Regeleinrichtung der End-p H-Wert eingestellt.{Neutralisation, kontinuierlich; Abwasser, sauer, feststoffbelastet; Neutralisationsreaktion; Reaktionsprodukt, schwerloeslich; Neutralisationsstufe; Leitfaehigkeit; Neutralisationsmitteldosierung; p H-Mesz- und Regeleinrichtung; End-p -Wert}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Neutralisation saurer feststoffbelasteter Abwässer mit beliebigen Neutralisationsmitteln. Es ist insbesondere für Neutralisationsreaktionen geeignet, bei denen schwerlösliche Reaktionsprodukte entstehen, also z. B. die Neutralisation schwefel- und flußsaufer Abwässer mit Calciumverbindungen wie Ca(OH)₂ oder CaCO₃. Das erfindungsgemäße Verfahren ist aber auch auf alle anderen Neütralisationsreaktionen anwendbar.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Sowohl aus ökonomischen Gründen als auch aus Gründen einer möglichst geringen Abwasserbelastung durch Ausfällung der Säureanionen wie Sulfat und Fluoridionen als schwerlösliche Reaktionsprodukte, finden Calciumverbindungen wie Ca(OH)₂ oder CaC03 bei der Neutralisation industrieller saurer Abwässer eine breite Anwendung.

Zumeist handelt es sich hierbei um diskontinuierliche Verfahren, bei denen eine genaue pH-Konstanz der Reaktionslösungen nicht gewährleistet ist. Vielfach ist auch keine kontinuierliche pH-Kontrolle gewährleistet, so daß die erreichten pH-Werte erheblich schwanken und in subjektiver Weise von den Erfahrungswerten des Bedienungspersonals abhängig sind.

Eine gute pH-Wert-Konstanz ohne subjektive Beeinflussung bieten kontinuierliche Neutralisationsverfahren über pH-Meß- und Regelanlagen. Hierbei muß die Ermittlung des pH-Werts jedoch unmittelbar nach der Vermischung von Säure und Neutralisationsmittel erfolgen; die Anordnung der pH-Elektroden im Reaktionsgemisch ist von diesem Erfordernis bestimmt.

Bei Neutralisationsreaktionen, die mit dem Entstehen von Feststoffen als Reaktionsprodukt verbunden sind, wie z. B. bei der Neutralisation von Schwefelsäure oder Flußsäure mit Ca(OH)₂, ist die Bildung von Ansetzungen und Verkrustungen nicht zu vermindern und vielfach so erheblich, daß schon nach relativ kurzer Zeit eine Ermittlung des tatsächlich vorhandenen pH-Werts nicht mehr möglich ist.

Gemäß Patentschrift DD 247 204 sollen durch Erzeugungeines Ultraschallfeldes an den Elektroden, durch Spülung der Elektroden mit Wasser oder ausreagierter Neutralisationssuspension sowie durch Kreislaufführung Verkrustungen vermindert werden können. Trotzdem ist noch eine manuelle Reinigung der Elektroden nach 4- bis 6stündigem Betrieb erforderlich und sind Verkrustungen an den in diesem Fall notwendigen Einbauten nicht zu vermeiden.

Verkrustungserscheinungen sind auch bei diskontinuierlichen Neutralisationsverfahren zu verzeichnen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Möglichkeit zur kontinuierlichen Neutralisation saurer feststoffbeladener Abwässer mit entstehenden schwerlöslichen Reaktionsprodukten unter Vermeidung von Verkrustungsbildungen an den Regelelektroden in engen pH-Wert-Grenzen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kontinuierlichen Neutralisation saurer feststoffbeladener Abwässer mit Säurekonzentrationen bis zu 15 Ma.-%, das auch für Neutralisationsreaktionen mit sich bildenden schwerlöslichen Reaktionsprodukten geeignet ist, sich durch gute pH-Wert-Konstanz in der Reaktionslösung auszeichnet und die Verwendung geringer Umsetzungsreaktorgrößen ermöglicht, zu finden.

Erfindungsgemäß wird vor Umsetzung der sauren Abwasser zunächst die Leitfähigkeit des umzusetzenden sauren Mediums ermittelt und diese als Regelgröße für die Dosierung der Neutralisationsmittelmenge zugrunde gelegt. In Abhängigkeit von der jeweils gemessenen Leitfähigkeit erfolgt sodann die Dosierung der notwendigen Neutralisationsmittelmenge zu einem konstanten Strom des sauren Mediums dergestalt, daß die die Hauptstufe verlassende Reaktionslösung nur noch geringe Säuregehalte und einen pH-Wert von 3 bis 6 aufweist.

Die Anordnung der Leitfähigkeitsmeßzelle erfolgt in der Zuführungsleitung der sauren Abwasser zum Hauptneutralisationsgefäß.

Durch die Anordnung der Leitfähigkeitselektroden in der umzusetzenden Säure kann es an diesen zu keinen Ansetz- und Verkrustungserscheinungen kommen.

Bei Verwendung von gegen das saure Medium beständigen Materialien für die Elektroden sind diese praktisch unbegrenzt haltbar und darüber hinaus wartungsfrei. Potentialänderungen, die nachträgliche Kalibrierungen erfordern wurden, treten nicht auf. Als Hauptneutralisationsreaktorgefäße finden einfache Rührreaktoren ohne zusätzliche Einbauten Anwendung.

Die Aufgabe der Reaktionspartner erfolgt in der Mitte des Rührreaktors. Eine nicht gänzlich auszuschließende Bildung von Ansetzungen am Rührer bereitet wegen der leichten Reinigungsmöglichkeit keine Schwierigkeiten und übt außerdem keinerlei Einfluß auf die Regelung aus.

Es wurde gefunden, daß sich Rührreaktoren mit einem über den gesamten Behälterboden reichenden, langsam umlaufenden Rührer, der ein Absetzen von Feststoffen verhindert, sehr gut eignen. Zur Verhinderung der Bildung von Ansetzungen am Rührer kann auch ein Teil der Reaktionslösung im Kreislauf gefahren werden. Das hat außerdem den Vorteil einer Kornvergrößerung bei den entstehenden festen Reaktionsprodukten, woraus eine bessere Filtrierbarkeit resultiert.

Zur Hauptneutralisation können beliebige Neutralisationsmittel in gelöster oder suspendierter Form wie NaOH, Ca(OH)₂, Na₂CO₃ wie auch kostengünstiges CaCO₃ verwendet werden.

Es ist aber auch möglich, über geeignete Feststoffdosiereinrichtungen das Neutralisationsmittel in fester Form einzusetzen.

Die die Hauptneutralisationsstufe verlassende Reaktionslösung wird einer Endneutralisationsstufe zugeführt.

Die Endneutralisation bis in den gewünschten pH-Wert-Bereich erfolgt über an sich übliche pH-Meß- und Regelanlagen.

Auf Grund der dann nur noch sehr geringen Säurekonzentration sind kaum noch Verschmutzungen und Ansetzungen an den pH-Meßelektroden zu verzeichnen. Eine gute Regelbarkeit des Prozesses ist damit gewährleistet.

Erfindungsgemäß kann die eine pH-Meßkette auch am Ausgang des Hauptneutralisationsgefäßes angeordnet sein und die pH-Messung zur Nachregelung des Regelwertes der Leitfähigkeitsmeß- und Regelanlage oder zur Nachregelung des konstanten Säurestromes zu nutzen. In diesem Fall kann auf eine Endneutralisationsstufe verzichtet werden. Auch auf diese Weise wird eine gute pH-Wert-Konstanz der Reaktionslösung gewährleistet.

Ausführungsbeispiel

An Hand eines Ausführungsbeispieles soll die Verfahrensweise näher erläutert werden. Die zugehörige Figur 1 zeigt hierzu ein Schema.

Erfindungsgemäß wurde ein saures Abwasser 1 mit wechselnden Säuregehalten von 3 bis 8Ma.-% H₂SO₄ sowie 0,5 bis 1 M.-% HF aus einer Säurepolieranlage mit einer 10%igen CaCOrSuspension 2 in der Hauptneutralisation und mit 2%iger Kalkmilch 3 in einer Endneutralisation neutralisiert. Entsprechend der erfindungsgemäßen Verfahrensweise wurde zunächst die Leitfähigkeit mit Hilfe einer Leitfähigkeitsmeßzelle 4, und zwar in der Säurezuführungsleitung gemessen, durch die ein konstanter Säurestrom dem Hauptneutralisationsreaktor 5 zufloß.

Gemäß der jeweils gemessenen Leitfähigkeit der Säure wurde über eine Regelanlage 6 und eine Dosierpumpe als Stellglied 7 die CaC0₃-Suspension zudosiert. Ein fast den gesamten Behälterboden überstreichender Rührer 8 verhindert das Absetzen fester Reaktionsprodukte. Die Abführung der Reaktionslösung erfolgt, über ein schräg angeordnetes Ablaufrohr 9, in dem ein weiterer Rührer 10 ein Verstopfen verhindert. Der Behälterboden des Hauptneutralisationsreaktors ist zum besseren Austrag des Feststoffes etwas nach innen gezogen. Zwecks Reduzierung eventueller Ansetzungen am Rührer wurde ein Teil der Reaktionslösung 11 im Kreislauf gefahren. Am Rührerwaren nur geringfügige Ansetzungen zu verzeichnen, die ohne Schwierigkeiten beseitigt werden konnten.

Für die Neutralisation der Hauptsäuremenge hat sich deren Regelung über die Messung der Leitfähigkeit in der umzusetzenden Säure als sehr gut geeignet erwiesen. Ohne jegliche Alterungserscheinungen an den Elektroden konnte auf diese Weise der pH-Wert der ablaufenden Reaktionslösung 12 im Bereich von 3 bis 5 gehalten werden.

Zur Endneutralisation wurde die Reaktionslösung dem Endneutralisationsbehälter 13 zugeführt. Dort erfolgt die endgültige Umsetzung der Reaktionslösung mit 2%iger Kalkmilch in den Neutralbereich. Die Reaktionslösung wurde dazu im Mittelrohr 14 des Endneutralisationsbehälters mit Kalkmilch vermischt. Ein darin angeordneter Rührer 15 bewirkte zum einen die Mischung der Reaktionspartner und verhinderte zum anderen ein Absetzen der Feststoffe im Endneutralisationsbehälter. Die pH-Meßkette 16 wurde im Mischraum der Reaktionspartner angeordnet, der durch die Befestigung einer Stauplatte 17 an der Rührerwelle entstand.

Mit Hilfe der Endneutralisation konnte der geforderte End-pH-Wert im Bereich von 7 bis 8 eingestellt werden. Verkrustungserscheinungen an den pH-Elektroden waren nicht zu verzeichnen.

Claims (3)

1. Verfahren zur kontinuierlichen Neutralisation saurer, feststoffbelasteter Abwässer mit an sich bekannten Neutralisationsmitteln, bei deren Reaktion auch Feststoffe als Reaktionsprodukte entstehen können, in einer ersten Neutralisationsstufe, in derder Hauptteil derzu neutralisierenden Abwässer neutralisiert wird sowie in einer Endneutralisationsstufe zur End-pH-Werteinstellung, gekennzeichnet dadurch, daß für die Umsetzung in der Etappe der Hauptneutralisation die Leitfähigkeit der umzusetzenden sauren Abwässer vor der Umsetzung gemessen, entsprechend der gemessenen Leitfähigkeit die zur Einstellung eines pH-Werts von 3 bis 5 in der Reaktionslösung erforderliche Neutralisationsmittelmenge zudosiert und daß in einer Endneutralisationsstufe über eine pH-Meß- und Regelanlage der abschließend geforderte End-pH-Wert eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch !,gekennzeichnet dadurch, daß der pH-Wert der Reaktionslösung an deren Austritt aus dem Hauptneutralisationsbehälter mittels einer pH-Wert-Meßkette ermittelt und daß entsprechend dem dort gemessenen pH-Wert der Regelwert der Leitfähigkeitsmeß- und -regelanlage oder auch die Durchflußmenge der sauren Abwässer nachgeregelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Zugabe der Neutralisationsmittel in der Hauptneutralisation als Suspension oder direkt als Feststoff erfolgt.