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Die Erfindung bezieht sich auf ein Abwasserbehandlungsmittel zur Fettbeseitigung und Verfahren zur Abwasserbehandlung mit dem Ziel der Fettbeseitigung.
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Fette und Öle, gleich ob tierischer, pflanzlicher oder mineralischer Herkunft, können im Abwasser in drei Zuständen in Erscheinung treten.
- • Adsorbiert an Feststoffen, die mit dem Primärschlamm abgeschieden werden.
- • Emulgiert im Wasser, aber im Fettabscheider aufschwimmend und so eliminierbar.
- • Als Mikroemulsion, die bis ins Belebungsbecken getragen wird und dort zur vermehrten Bildung von Fadenbakterien, hauptsächlich Microthrix parvicella und nocardioforme Actinomyceten, führt.
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Nur die sehr fein verteilten Fetttröpfchen bereiten Schwierigkeiten in der biologischen Aufbereitung des Abwassers.
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Zur Beseitigung der sehr fein verteilten Fetttröpfchen aus dem Abwasser werden unterschiedliche Mechanismen vorgeschlagen.
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Die fein emulgierten Fetttröpfchen weisen ein großes Verhältnis von Oberfläche zur Masse auf und sind daher an ihrer ausgedehnten Phasengrenze chemischen Abbau-Reaktionen mit akzeptabler Geschwindigkeit zugänglich. Dazu können Permanganate dienen. Das Verfahren ist bekannt und wird zur Reinigung chemischer Glasgeräte von fettigen Belägen angewandt. Im Abwasser ist es nur unter besonderen Bedingungen anwendbar, da im kommunalen Abwasser im Allgemeinen zu viel anderes oxidierbares Material enthalten ist.
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Es können auch so genannte Demulgatoren dem Abwasser beigefügt werden. Pflanzliche und tierische Fette und Öle sowie auch die meisten Mineralöle tragen an der Oberfläche eine negative Ladung. Diese kann durch mehrwertige Kationen kompensiert werden. Dadurch wird gegebenenfalls ein Zusammenfließen der feinen Tröpfchen ermöglicht. Die Bedingungen im fließenden Abwasser sind jedoch nicht derart, dass es zu einer nennenswerten Koagulation zu größeren Tropfen kommt, die im Fettabscheider aufrahmen können.
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Stärker wirksam sind kationaktive Verbindungen, z. B. quaternäre Tenside. Da kationische Tenside nur schwer auf biologischem Wege abgebaut werden, ist deren Einsatz im Abwasser jedoch unerwünscht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Fett bzw. Öltröpfchen so zu binden, dass sie leicht mit dem Primärschlamm ausgetragen werden können.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Abwasserbehandlungsmittel zur Fettbeseitigung, das dadurch gekennzeichnet ist, dass nichtionische Tenside mit einem HLB-Wert 3 bis 7 enthalten sind und einem Verfahren bei dem dem Abwasser ein Abwasserbehandlungsmittel gemäß Anspruch 1 zugesetzt wird.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Eine Ausgestaltung des Abwasserbehandlungsmittels enthält zusätzlich Zusatzstoffe, die Feststoffsuspensionen in Form von Eisensulfid oder unlösliche Hydroxide bilden und/oder ein Faulen des Abwassers bei mangelnder Luftzufuhr verhindern wie Eisensalze, Aluminiumsalze und Nitrate.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des Abwasserbehandlungsmittels ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenionen der Nitrate Natrium-, Kalium-, Magnesium-, Aluminium-, Eisen- und/oder Calcium-Ionen sind.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Abwasserbehandlungsmittels ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer gemeinsamen Lösung 40 bis 50% Metallnitrat, 5 bis 15% Eisensalz und/oder Aluminiumsalz sowie 3 bis 10% eines nichtionischen Tensides mit einem HLB-Wert von 3 bis 7 enthalten sind.
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Eine weitere Ausgestaltung des Abwasserbehandlungsmittels sieht vor, dass in gemeinsamer Lösung 43 bis 46% Calciumnitrat, 6 bis 8% Eisen-III-nitrat und/oder Eisen-III-chlorid und/oder Aluminiumnitrat und/oder Aluminiumchloridsalz sowie 3 bis 5% eines nichtionischen Tensides mit einem HLB-Wert von 3 bis 7 enthalten sind.
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Eine Weiterbildung des Abwasserbehandlungsmittels ist dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Lösungsvermittler aus der Gruppe der niederen Alkohole, Glycole, Polyglycole und/oder der Fettalkohole mit einem Ethoxylierungsgrad von 12 bis 18 enthalten ist.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Abwasserbehandlungsmittel in Form einer Lösung oder Suspension dem Abwasser zugesetzt wird.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt durch den Zusatz von Tensiden mit niedrigem HLB-Wert eine Hydrophobierung von Schwebteilchen im Abwasser, so dass sich an deren Oberfläche die fein verteilten Fett- und Öltröpfchen anlagern und mit dem Primärschlamm ausgetragen werden können. Es genügt die Ausbildung einer monomolekularen Schicht auf der Festkörperoberfläche, um deren Eigenschaften zu verändern.
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Aus der analytischen Chemie ist bekannt, dass hydrophobierte Oberflächen von stationären Phasen in Chromatographie-Säulen, z. B. hydrophobierte Substanzen wie Aktivkohle, Aluminiumoxid, Zellulosepulver oder Kieselgel, sehr wirksam zur Abscheidung öliger und fettiger Verbindungen eingesetzt werden. Das Verfahren wird als Festphasen-Extraktion bezeichnet.
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Als grenzflächenaktive Stoffe zur Modifizierung der Oberfläche haben sich Ethoxylierungs-Addukte von Fettalkoholen, Fettaminen und/oder Fettsäuren bewährt. Erfindungsgemäß können auch quaternäre Tenside eingesetzt werden, wenn sie biologisch abbaubar sind. In der
EP 0 876 222 sind z. B. biologisch abbaubare Esterquats beschrieben.
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Falls es sich in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Abwassers als notwendig erweist, eine schaumarme Tensidkombination zu verwenden, können Ethylenoxid-Addukte eingesetzt werden, deren endständige OH-Gruppe z. B. zu einem Butylether umgesetzt wurde. Es können auch sogenannte Blockpolymere, Copolymerisate von Ethylenoxid und Propylenoxid, Anwendung finden.
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Obgleich sich im kommunalen Abwasser bereits viele Schwebstoffe befinden, arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren besonders effektiv, wenn durch Zusätze weitere Schwebstoffe mit großer Oberfläche geschaffen werden. Das sind z. B. das bei Zusatz von Eisensalzen in einem faulenden Abwasser sich bildende unlösliche Eisensulfid, aber auch Flocken von Eisenhydroxid und Aluminiumhydroxid.
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Da neben der Entfernung von Fetten und Ölen auch ein nicht faulendes Abwasser angestrebt wird, erfolgt der Einsatz der genannten Verbindungen oft gemeinsam mit dem Zusatz von Nitraten, um bei Mangel von Luftsauerstoff ein anoxisches Milieu aufrecht erhalten zu können. Als Gegenionen der Nitrate können Natrium-, Kalium-, Calcium-, Magnesium-, Aluminium- und/oder Eisen-Ionen eingesetzt werden.
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Besonders vorteilhaft in Bezug auf Lagerhaltung und bedarfsgerechter Dosierung erweist sich eine gemeinsame Lösung von allen vorgesehenen Zusatzstoffen. Die Tenside mit niedrigem HLB-Wert können in diesem Fall besonders bei niederen Temperaturen eine zu geringe Löslichkeit in konzentrierten Salzlösungen aufweisen. Dann sind weitere Verbindungen zuzusetzen, deren einzige Aufgabe in der Vermittlung einer ausreichenden Löslichkeit aller Inhaltsstoffe in einer einzigen Lösung liegt.
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Das sind z. B. niedere Alkohole, Glycole, Polyglycole und/oder Fettalkohole mit einem Ethoxylierungsgrad von 12 bis 18.
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Fettalkoholethoxylate mit einem Ethoxylierungsgrad von 12 bis 18 führen zu einer beträchtlichen Erniedrigung der Grenzflächenspannung der mit Öl und/oder Fett benetzten hydrophobierten Oberfläche der Feststoffteilchen gegenüber der wässrigen Lösung. Das ermöglicht die Ausbildung eines Dreiphasenkontaktes mit im Wasser enthaltenen feinen Gasbläschen. Solcherart Bläschen bilden sich bei der Reduktion des zugesetzten Nitrates zum elementaren Stickstoff.
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Die gebildete Stickstoffmenge kann Schwierigkeiten in der Förderleistung der Pumpe hervorrufen, wenn es durch Höhenunterschiede im Verlauf der Druckrohrleitung zur Ansammlung von Gas an den höchsten Stellen der Druckrohrleitung kommt, und das Gas nicht durch Entlüftungsventile wie vorgesehen entweichen kann. Dieser Zustand kann bei einigen Abwässern leicht eintreten.
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Es bedeutet daher einen zusätzlichen Vorteil, dass bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens das entstehende Stickstoffgas in der Form feindispergierter und an den hydrophobierten Schwebstoffen anhaftender Bläschen mit der Feststoffsuspension ausgetragen wird.
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Beispiele:
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Beispiel 1
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Eine Abwasserleitung, die außer häuslichen Abwässern auch die Abflüsse aus Lebensmittel verarbeitenden Betrieben aufnimmt, hat häufig Schwierigkeiten im Klärwerk durch Bildung von Schwimmschlamm hervorgerufen. Diese Probleme traten immer dann auf, wenn ein vermehrter Eintrag von Fetten zu einer verstärkten Vermehrung von Fadenbakterien führte. Ein erheblicher Teil des Abwassers wird der Hauptleitung, die zum Klärwerk führt, über eine Druckrohrleitung von 5,3 km Länge zugeführt.
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Bereits in den Pumpensumpf fließt ein stark mit Schwefelwasserstoff belastetes Wasser. Um die Geruchsbelästigung sofort zu unterbinden, wird eine Lösung von Eisenchlorid zugegeben. Gleichzeitig erfolgt auch die Dosierung einer Calciumnitrat-Lösung, um über die gesamte Länge der Druckrohrleitung einen anoxischen Zustand aufrecht erhalten zu können.
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Beide Maßnahmen haben nur geringen Einfluss auf den Gehalt an Fetten im Abwasser. Nach Zugabe von ca. 50 mg/m3 Abwasser eines Gemisches aus 60% eines Oxoalkohols mit der mittleren Alkylkette von 13 und einem Ethoxylierungsgrad von 10 sowie 40% eines Oxoalkohols mit der mittleren Alkylkette von 13 und einem Ethoxylierungsgrad von 5 wurde der Anteil an fein emulgiertem Fett, das nach dem Fettabscheider noch im Abwasser vorhanden war und in das Belebungsbecken getragen wurde, erheblich reduziert. Die Bildung von störendem Blähschlamm trat nur noch sehr selten auf. Diese Störungen gingen immer einher mit dem Nachweis einer anormal hohen Belastung durch Fette und einer entsprechenden Vermehrung des Blähschlamm-verursachenden Fadenbakteriums Microthrix parvicella.
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Beispiel 2
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In einen Pumpensumpf, der auch Abwässer einer Tierkörperverwertungsanstalt aufnimmt, wurden gleichzeitig eine Eisennitrat-Lösung und eine Calciumnitrat-Lösung dosiert. Die Calciumnitrat-Lösung enthielt 3% eines Laurylamin-Polyglycolethers mit einem mittleren Ethoxylierungsgrad von 10.
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Die Dosierung erfolgte entsprechend den unterschiedlichen Belastungen. Ein Umschlagen des Wassers in den septischen Zustand in der nachfolgenden 8 km langen Druckrohrleitung konnte so verhindert werden. Gleichzeitig wurden Störungen durch vermehrte Bildung von Fadenbakterien im Reinigungsprozess der Kläranlage vermieden.
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Die Wirkung des Tensidzusatzes wurde mittels eines Parallelversuches nachgewiesen, in welchem eine Calciumnitrat-Lösung ohne Tensid in gleicher Weise dosiert wurde. Bereits nach wenigen Tagen kam es zu Betriebsstörungen durch das Auftreten von Schwimmschlamm im Nachklärbecken. Verursacher waren nocardioforme Actinomyceten die im Flotat als dominante Fadenbakterien nachgewiesen wurden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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