DE10059441A1 - Verfahren zur Flotation von Wasser - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Flotation von Wasser zur Reinigung des Wassers von Inhaltsstoffen, bei dem Druckgas mittels einer Flotationseinrichtung in das zu reinigende Wasser eingetragen wird, wobei mittels der durch das im Wasser dispergierte Gas gebildeten hydrophilen Gasblasen die sich an die Gasblasen anlagernden hydrophoben Inhaltsstoffe an die Wasseroberfläche transportiert und als Schaum entfernt werden. DOLLAR A Dadurch, daß reiner Stickstoff durch mindestens einen Schlauchbegaser in das zu reinigende Wasser eingetragen wird, ist kein Fremdenergieeinsatz erforderlich und damit eine kostengünstige Wasserreinigung möglich. Zudem wird durch die Schlauchbegasung das zu reinigende Wasser nicht mit weiteren Schadstoffen, wie beispielsweise Öl, verunreinigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Flotation von Wasser zur Reinigung des Wassers von Inhaltsstoffen, nach den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

Die Verwendung von Druckluft zur Flotation von Wasser zur Reinigung des Wassers von unerwünschten Inhaltsstoffen ist allgemein bekannt.

Bei der nach dem Flotationsprinzip erfolgenden Wasserreinigung werden ungelöste Inhaltsstoffe aus dem Wasser abgeschieden. Dazu wird Druckluft aus einer Druckgasquelle über eine Produktleitung einer mechanischen oder hydraulischen oder pneumatischen Flotationseinrichtung unterschiedlicher Anordnung und Ausbildung zugeführt und mittels dieser Flotationseinrichtung in das zu reinigende Wasser eingebracht. An die sich infolge der im Wasser dispergierten Druckluft bildenden hydrophilen Gasblasen lagern sich die im Wasser ungelösten hydrophoben Inhaltsstoffe an und werden mittels der Gasblasen an die Wasser­ oberfläche transportiert und als Schaum entfernt. Aus dem Schaum nach einer weiterer Nachbehandlung gewonnener Abfallstoff wird auf unterschiedliche Weise, beispielsweise durch Deponielagerung oder durch Verbrennung, entsorgt.

Bei der Reinigung von gewerblichen oder industriellen Abwässern wird das vorbeschriebene Flotationsverfahren zur Abtrennung von faserigen, flockigen, fettigen oder öligen Stoffen eingesetzt.

Innerhalb der biologischen Abwasserreinigung findet die Flotation zur Abtrennung und Aufkonzentrierung des Klärschlamms Verwendung.

Bei der sogenannten Begasungsflotation wird ein aus einem angesaugten oder eingepumpten Gas, in der Regel aus Druckluft, bestehender Gasstrom mittels mechanisch betriebener Rotor/Stator-Systeme oder hydraulisch betriebener Flüssigkeitspumpe oder pneumatisch betriebenen Gaskompressoren, Düsen oder porösen Begasungsflächen in das Wasser eingetragen.

Speziell für die Wasserreinigung werden bevorzugt hydraulische oder pneumatische Flotationseinrichtungen zur Erzeugung von Blasengrößen um 100 µm bis zu einigen 100 µm eingesetzt.

Bei der speziell für die Abwasserreinigung in der chemischen Industrie eingesetzten Entspannungsflotation wird zur Erzeugung von Blasen in einem Größenbereich von etwa 50 µm bis 100 µm das Wasser mit einem Druckgas gesättigt und anschließend dieses Gas auf einen gegenüber dem Eintragsdruck geringeren Druck in der Flotationseinrichtung entspannt.

Da die Löslichkeit eines Gases in einer Flüssigkeit gemäß dem Henryschen Gesetz dem Druck proportional ist, werden bei der Gasentspannung in dem Wasser hydro­ phile Gasblasen erzeugt, an welche sich die aus dem Wasser zu entfernenden Inhaltsstoffe in Form von hydrophoben Partikeln anlagern und mit den zur Wasseroberfläche aufsteigenden Gasblasen an die Wasseroberfläche transportiert und als Schaum entfernt werden.

Der durch eine Schaum-Nachbehandlung gewonnene Abfallstoff wird auf unterschiedliche Weise, beispielsweise durch eine Deponielagerung oder mittels einer Verbrennung, entsorgt.

Bei der bisher praxisüblichen Flotation von Wasser erfolgt der zur Blasenerzeugung erforderliche Eintrag von Druckluft in das Wasser mit zusätzliche Betriebskosten verursachendem Energieaufwand, zudem kann dabei eine zusätzliche Verunreini­ gung des Wassers, insbesondere mit ölhaltigen Substanzen, nicht ausgeschlossen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, mittels dem eine kostengünstige Wasserreingung bei Vermeidung einer zusätzlichen Wasserverunreinigung durch Öleintrag ermöglicht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß reiner Stickstoff mittels mindestens eines in dem zu reinigenden Wasser in der Flotationskammer der Flotationseinrichtung angeordneten Schlauchbegasers eingetragen wird.

Erfindungsgemäß wird tiefkalter Flüssigstickstoff mit einem Stickstoffanteil von mindestens 99,5 Vol.-% einem Kryo-Flüssigbehälter zugeführt. Der in dem Druckbehälter unter einem Druck von 10 bis 16 bar zwischenlagernde tiefkalte reine Flüssigstickstoff wird bei Bedarf über eine Produktleitung einem mit Prozeß- oder mit Fremdenergie betriebenen Verdampfer zu geführt und zu gasförmigem Reinstickstoff verdampft. Der nunmehr gasförmig vorliegende Reinstickstoff wird über eine Produktleitung in eine Mengen- und Druck-Regeleinrichtung eingebracht und auf einen Betriebsdruck von 2 bis 8 bar geregelt. Der nach der Druck- und Mengenregelung eine Temperatur von ca. 15°C und einen Druck von 2 bis 8 bar aufweisende Reinstickstoff wird durch mindestens einen in dem zu reinigenden Abwasser der Flotationskammer einer Flotationseinrichtung angeordneten Begasungsschlauch großflächig und feinblasig in das zu reinigende Wasser eingetragen.

An die sich durch die Dispersion des gasförmigen Stickstoffs in dem Wasser gebildeten hydrophilen Gasblasen lagern sich die im Wasser ungelösten hydro­ phoben Feststoffteilchen an und werden mit den Gasblasen an die Wasserober­ fläche transportiert und von dieser als Schaum entfernt.

Der durch eine Nachbehandlung des von der Wasseroberfläche entfernten Schaums erzeugte Abfallstoff wird beispielsweise durch Deponielagerung oder Verbrennung entsorgt.

Die Haftung der hydrophoben Feststoffteilchen an die hydrophilen Gasblasen wird durch Zugabe von geeigneten Flotationsmitteln eingestellt.

Der erfindungsgemäß zur Begasung des in der Flotationkammer der Flotationsein­ richtung enthaltenen Abwassers eingesetzte Schlauchbegaser besteht aus einem, mit einer Vielzahl von Poren perforierten, dickwandigen Schlauch aus Gummi (EPDM) mit einem variablen Durchmesser, unterschiedlicher Wandstärke und Länge, der als Einzelschlauch oder in einer Vielzahl von Schläuchen auf unterschiedliche Weise in dem Abwasser angeordnet ist. Die sich erst bei einem Überdruck von 0,5 bar öffnenden Schlauchporen verhindern ein Verstopfen des Schlauches auch bei längeren Stillstandszeiten. Durch den hohen Druckverlust in der Schlauchwand ist das Druckgefälle in dem Schlauch infolge der Strömung praktisch bedeutungslos. Das bewirkt ein gleichmäßiges Ausgasen auch bei einer Schlauchlänge von mehr als 100 m.

Der zwischen 2 und 8 bar liegende Betriebsdruck des in das Wasser einzugasenden Stickstoffs ergibt sich aus der Summe des Druckverlustes in der Versorgungsleitung zu den Begasungsschläuchen, dem zum Öffnen der Schlauchporen notwendigen Überdruck und dem zur Überwindung des hydrostatischen Druckes über dem Begasungschlauch notwendigen Druck.

Der Begasungsschlauch kann beispielsweise mit 0,1 bis 0,9 m³ Stickstoff (N₂) je Meter Schlauchlänge und Stunde beaufschlagt werden und muß in daraus resultierender Gesamtlänge in dem in der Flotationskammer der Flotationsein­ richtung eingebrachten Abwasser angeordnet werden.

Die Abwasserbegasung mittels Begasungsschlauch mit reinem Stickstoff erfolgt ohne Fremdenergieeinsatz und ermöglicht somit eine kostengünstige Wasserreinigung.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Schlauchbegasung von Wasser mit reinem Stickstoff besteht darin, daß ein unerwünschter Öleintrag zumindest weitestgehend ausgeschlossen ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der einzigen Figur der Zeichnung ist aufgezeigt, wie ein tiefkalter Flüssigstickstoff mit einem Stickstoffgehalt von mindestens 99,5 Vol.-% einem vakuum- und/oder perliteisolierten Flüssiggas-Druckbehälter 1 zugeführt wird. Der in dem Flüssiggas- Druckbehälter 1 unter einem Druck von 10 bis 16 bar zwischengelagerte tiefkalte Flüssigstickstoff wird einem mit dem Flüssiggas-Druckbehälter 1 durch eine Produktleitung verbundenen Verdampfer 2 zugeführt und in diesem mit Prozess- oder Fremdenergie betriebenen Verdampfer 2 zu gasförmigem Stickstoff verdampft, welcher in einer mit dem Verdampfer 2 durch eine Produktleitung verbundenen Mengen- und Druck-Reglereinheit 3 auf einen Betriebsdruck von 2 bis 8 bar gebracht wird. Der nunmehr mit einer Temperatur von 15°C und mit einem Druck von 2 bis 8 bar vorliegende Reinstickstoff wird über mindenstens einen Schlauchbegaser 4 in das in einer Flotationskammer 5 einer Flotationseinrichtung eingebrachte, von Inhaltsstoffen zu reinigende Wasser großflächig und feinblasig eingetragen. An die sich aufgrund der Dispersion des gasförmigen Stickstoffs in dem Abwasser bildenden hydrophilen Gasblasen lagern sich die hydrophoben Feststoffteilchen an und werden mit den Gasblasen an die Wasseroberfläche transportiert und von dort als Schaum entfernt. Der aus dem Schaum im Ergebnis einer Nachbehandlung gewonnene Abfallstoff wird beispielsweise durch eine Deponielagerung bzw. einer Verbrennung entsorgt.

Die mit einer Vielzahl von feinen Poren perforierten, dickwandigen und aus Gummi (EPDM) bestehenden und einzeln oder in einer Vielzahl auf unterschiedliche Weise in dem zu reinigenden Abwasser angeordneten Begasungsschläuche weisen variable Durchmesser, unterschiedliche Wandstärken und Längen von mehr als 100 m auf. Die sich erst bei einem Überdruck von 0,5 bar öffnenden Schlauchporen verhindern ein Verstopfen der Begasungsschläuche auch bei längeren Stillstandszeiten.

Claims (5)

1. Verfahren zur Flotation von Wasser zur Reinigung des Wassers von Inhalts­ stoffen, bei dem Druckgas mittels einer Flotationseinrichtung in das zu reinigende Wasser eingetragen wird, wobei mittels der durch das im Wasser dispergierte Gas gebildeten hydrophilen Gasblasen die sich an die Gasblasen anlagernden hydrophoben Inhaltsstoffe an die Wasseroberfläche transportiert und von dieser als Schaum entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß reiner Stickstoff in das zu reinigende Wasser eingetragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in das in einer zu reinigende Wasser eingetragene gasförmige Reinstickstoff aus tiefkaltem Rein- Flüssigstickstoff erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der reine Stickstoff durch mindestens einen in dem zu reinigenden Wasser einer Flotationskammer (5) angeordneten Schlauchbegaser (4) in das zu reinigende Wasser eingetragen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der reine Stickstoff bevorzugt mit einer Temperatur von 15°C in das zu reinigende Abwasser eingetragen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der reine Stickstoff vorzugsweise unter einem Druck von 2 bis 8 bar in das zu reinigende Wasser eingetragen wird.