DE102009055383A1 - Wastewater treatment agent with oxidative effect, useful for treatment of wastewater in sewage areas with lack of atmospheric oxygen supply, comprises nitrates, anthraquinone or anthraquinone derivatives, and nonionic surfactants - Google Patents

Wastewater treatment agent with oxidative effect, useful for treatment of wastewater in sewage areas with lack of atmospheric oxygen supply, comprises nitrates, anthraquinone or anthraquinone derivatives, and nonionic surfactants Download PDF

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Abstract

Wastewater treatment agent with oxidative effect for sewage areas with limited or lack of atmospheric oxygen supply, comprises nitrates, anthraquinone or anthraquinone derivatives, and nonionic surfactants. An independent claim is also included for the treatment of wastewater in sewage areas with limited or lack of atmospheric oxygen supply, comprising adding wastewater and the waste water treatment agent.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Abwasserbehandlungsmittel mit oxidativer Wirkung für Kanalisationsbereiche mit eingeschränkter oder fehlender Zufuhr von Luftsauerstoff und ein Verfahren zur Behandlung von Abwasser in Kanalisationsbereichen mit eingeschränkter oder fehlender Luftsauerstoffzufuhr.The invention relates to a wastewater treatment agent with oxidative effect for sewerage areas with limited or lack of supply of atmospheric oxygen and a method for treating wastewater in sewerage areas with limited or lack of oxygen supply.

Die Inhaltsstoffe kommunalen Abwassers unterliegen einem biologischen Abbau, der bei ausreichender Zufuhr von Luftsauerstoff bis zur vollständigen Mineralisierung führt. Dabei werden die organischen Verbindungen bis zu einfachen Molekülen abgebaut, die der anorganischen Chemie zuzuordnen sind, wie Kohlendioxid, Wasser, Nitrat und Sulfat.The components of municipal waste water are subject to biodegradation, which leads to complete mineralization with sufficient intake of atmospheric oxygen. The organic compounds are degraded to simple molecules that are attributable to inorganic chemistry, such as carbon dioxide, water, nitrate and sulfate.

Mittels Bakterienenzymen werden große organische Moleküle gespalten und oxidiert. Die Spaltprodukte dienen den Bakterien und anderen Kleinlebewesen zum Aufbau eigener Körpermasse und zur Reproduktion, z. B. bei den Bakterien über die Zellteilung.Bacterial enzymes cleave and oxidize large organic molecules. The fission products serve the bacteria and other microorganisms to build up their own body mass and for reproduction, eg. B. in the bacteria on cell division.

Ein anderer Teil der organischen Substanz dient der für die Lebensvorgänge notwendigen Energiegewinnung durch deren Oxidation. Als Oxidationsmittel dient der im Wasser gelöste Sauerstoff.Another part of the organic substance serves the energy production necessary for the vital processes by their oxidation. The oxidant used is the dissolved oxygen in the water.

Wenn durch lange Rohrleitungen oder tiefe Sammelschächte nach dem Verbrauch des gelösten Sauerstoffs kein Nachschub an Sauerstoff aus der Gasphase bzw. Luftphase möglich ist, werden alternativ oxidierend wirkende Moleküle oder Ionen als Elektronenakzeptor wirksam. Das sind z. B. in der Reihenfolge ihrer Oxidationskraft Nitrat-Ionen, Sulfat-Ionen und organische Säuren.If it is not possible to supply oxygen from the gas phase or the air phase by means of long pipes or deep collecting ducts after the consumption of the dissolved oxygen, alternatively oxidizing molecules or ions become effective as electron acceptors. These are z. For example, in order of their oxidizing power, nitrate ions, sulfate ions and organic acids.

Der Abbau der organischen Substanz erfolgt mittels Enzyme einer Vielzahl von Mikroorganismen, vorrangig Bakterien. Die Bakterienstämme sind weitgehend auf bestimmte äußere Bedingungen spezialisiert, wie pH-Wert, Elektronenakzeptoren und Art der organischen Moleküle. Wenn äußere Bedingungen vorliegen, die für eine Bakterienart besonders günstig sind, so entwickeln diese Spezies eine rege Stoffwechseltätigkeit und Zellteilung. Gleichzeitig sondern sie Stoffwechselprodukte ab, die andere Populationen in ihrer Entwicklung hemmen. Dieser Vorgang ist im Wechselspiel von Pilzen und Bakterien durch die Auffindung des Penizillins allgemein bekannt geworden.The degradation of the organic substance is carried out by means of enzymes of a variety of microorganisms, primarily bacteria. The bacterial strains are largely specialized in certain external conditions, such as pH, electron acceptors and type of organic molecules. When there are external conditions that are particularly favorable for a bacterial species, these species develop brisk metabolic activity and cell division. At the same time, they block metabolic products that inhibit other populations from developing. This process has become well known in the interplay of fungi and bacteria by the discovery of penicillin.

Beim Abwasser bedeutet das, dass bei einem Angebot von Sauerstoff oder Nitrat die Sulfat abbauenden Arten in ihrer Reproduktion gehindert werden, und andererseits bei einem Mangel an Verbindungen mit hohem Oxidationspotential die Sulfat abbauenden Bakterien Stoffwechselprodukte erzeugen, u. a. Schwefelwasserstoff, die aerobe Spezies unterdrücken.For waste water, this means that when oxygen or nitrate are offered, the sulphate-degrading species are prevented from reproducing, and, on the other hand, when there are no high-oxidation-potential compounds, the sulphate-degrading bacteria produce metabolites, e.g. a. Hydrogen sulfide, which suppress aerobic species.

Die Verhinderung eines Umschlagens des Abwassers in den anaeroben, den Fäulniszustand, ist im Prinzip bekannt und wird in der Literatur und Patentliteratur umfangreich beschrieben. Dazu zählt natürlich die Zufuhr von Luft oder Sauerstoff sowie der Eintrag von Wasserstoffperoxid oder von Nitraten als Elektronenakzeptoren.The prevention of turning the waste water into the anaerobic, the putrefaction state is known in principle and is extensively described in the literature and patent literature. This of course includes the supply of air or oxygen and the entry of hydrogen peroxide or nitrates as electron acceptors.

In einzelnen Fällen wird auch angestrebt, nur den Austritt von Schwefelwasserstoff in die Gasphase zu verhindern. Das geschieht durch den Zusatz von Substanzen, die mit Schwefelwasserstoff spontan ohne die Mithilfe von Bakterienenzymen, also auf rein chemischem Wege, reagieren.In some cases, the aim is also to prevent only the escape of hydrogen sulfide in the gas phase. This happens through the addition of substances that react spontaneously with hydrogen sulfide without the aid of bacteria enzymes, ie in a purely chemical way.

Auf dem Markt bieten mehrere Firmen Eisensalze zur Fixierung des Schwefelwasserstoffs als unlösliches Eisensulfid an.On the market, several companies offer iron salts to fix the hydrogen sulfide as insoluble iron sulfide.

Während zweiwertige Eisensalze in einem direkten Umsatz zum Eisensulfid führen, ist bei den dreiwertigen Eisensalzen ein Oxidationsschritt vorgelagert, der einen Teil des Schwefelwasserstoffs zu Schwefel oxidiert.While divalent iron salts lead to iron sulfide in a direct conversion, the trivalent iron salts are preceded by an oxidation step which oxidizes part of the hydrogen sulfide to sulfur.

Die Nachteile dieser Methode liegen darin, dass z. B. 2 Mol Eisen-III-chlorid 3 Mol Schwefelwasserstoff zu binden vermögen, gleichzeitig aber 6 Mol Chlorwasserstoff entstehen. In Wässern mit geringer Pufferkapazität führt die dadurch bedingte Absenkung des pH-Wertes nachteiligerweise dazu, dass die Fällung von Eisensulfid nur zum Teil erfolgt und sich der Austritt von Schwefelwasserstoff aus dem Wasser in die Atmosphäre erhöht.The disadvantages of this method are that z. B. 2 moles of ferric chloride are able to bind 3 moles of hydrogen sulfide, but at the same time arise 6 moles of hydrogen chloride. In waters with low buffer capacity, the resulting reduction in pH disadvantageously leads to the fact that the precipitation of iron sulfide is only partially and increases the leakage of hydrogen sulfide from the water into the atmosphere.

Im Patent US 4,446,031 wird der Einsatz von Eisennitratlösung beschrieben. Bei diesem Verfahren soll bereits vorhandener Schwefelwasserstoff sofort gebunden und der Wasserstrom mit Nitrat-Ionen angereichert werden. Da aber auch hier die zunächst sich bildende Salpetersäure eine starke Säure ist, erfolgt die Fällung von Eisensulfid nur zum Teil und der Austritt von Schwefelwasserstoff aus dem Wasser in die Atmosphäre erhöht sich. Hinzu kommt, dass die Sulfid-Ionen als fein verteilte Suspension von schwarzem Eisensulfid im Wasser verbleiben. Der größte Teil der Nitrat-Ionen wird daher zur Oxidation dieses Sulfids aufgebraucht und kann keinen Beitrag zur Überwindung des Fäulniszustandes des Wassers leisten.In the patent US 4,446,031 the use of iron nitrate solution is described. In this process, existing hydrogen sulfide should be bound immediately and the water stream should be enriched with nitrate ions. However, since the nitric acid which initially forms is also a strong acid, the precipitation of iron sulphide is only partially carried out and the release of hydrogen sulphide from the water into the atmosphere increases. In addition, the sulfide ions remain as a finely divided suspension of black iron sulfide in the water. Most of the nitrate ions are therefore used up to oxidize this sulfide and can not contribute to overcoming the rot state of the water.

Starke Oxidationsmittel wie Ozon, Permanganate, Chlor und Peroxide können Schwefelwasserstoff unmittelbar oxidieren. Durch das hohe Oxidationspotential dieser Substanzen läuft die Oxidationskette häufig bis zum Sulfat-Ion. Bei zu geringer Pufferkapazität des Abwassers entsteht hierbei in unerwünschter Weise Schwefelsäure.Strong oxidants such as ozone, permanganate, chlorine and peroxides can directly oxidize hydrogen sulfide. Due to the high oxidation potential of these substances, the oxidation chain often runs to the sulfate ion. Too low Buffer capacity of the wastewater is produced in an undesirable manner sulfuric acid.

Das vorrangige Ziel ist aber, das Abwasser mit einem Elektronenakzeptor zu versorgen, der nicht nur bereits gebildeten Schwefelwasserstoff durch die Oxidation zum Schwefel fixiert, sondern im Abwasser ein Milieu schafft, das die Entwicklung der Sulfat reduzierenden Bakterien hemmt. Ein solches Abwasser beginnt sofort nach dem Eintritt in eine Freigefälleleitung sowie in der Kläranlage mit dem aeroben Abbau der Schmutzfracht, sobald Luftsauerstoff Zutritt zum Abwasser hat.The primary aim, however, is to supply the wastewater with an electron acceptor which not only fixes hydrogen sulphide already formed by oxidation to sulfur, but also creates a medium in the wastewater which inhibits the development of sulfate-reducing bacteria. Such wastewater begins immediately after entering a free precipitation line and in the sewage treatment plant with the aerobic degradation of the contaminant load as soon as atmospheric oxygen has access to the wastewater.

Der Eintrag von Luft oder Reinsauerstoff in die Abwasserrohrleitung bereitet insofern Schwierigkeiten, dass die im Wasser in Lösung zu bringende Sauerstoffmenge schnell aufgebraucht ist. Die Löslichkeit von Sauerstoff in Wasser nimmt außerdem mit steigender Temperatur ab, während die Aktivität der Bakterien ansteigt.The entry of air or pure oxygen into the sewage pipeline causes difficulties in that the amount of oxygen to be dissolved in the water is quickly used up. The solubility of oxygen in water also decreases with increasing temperature as the activity of the bacteria increases.

Durch die Verwendung von Nitraten als Oxidationsmittel wird die Schwierigkeit einer ungenügenden Löslichkeit überwunden. Die notwendige Menge an Nitrat kann z. B. durch eine einmalige Zugabe am Beginn einer kilometerlangen Druckrohrleitung so dosiert werden, dass auch am Ende der Leitung kein faulendes Abwasser austritt, und gleichzeitig kein überschüssiges Nitrat mehr vorhanden ist.The use of nitrates as the oxidizing agent overcomes the difficulty of insufficient solubility. The necessary amount of nitrate can z. B. be dosed by a single addition at the beginning of a kilometer-long pressure pipeline so that no rotting water exits at the end of the line, and at the same time no excess nitrate is present.

In EP 417098 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem die Zugabe von Nitrat in Abhängigkeit von der Aufenthaltszeit im Kanalnetz durch analytische Erfassung von TOC (Total Organic Carbon), CSB (Chemischer Sauerstoffbedarf) oder des Redoxpotentials gesteuert wird.In EP 417098 describes a method in which the addition of nitrate depending on the residence time in the sewer network is controlled by analytical detection of TOC (total organic carbon), COD (chemical oxygen demand) or the redox potential.

In der WO 2007/046705 ist ein verbessertes Verfahren angegeben, das die Konzentration Sauerstoff zehrender Substanz, vorrangig Schwefelwasserstoff, oberhalb der Dosierstelle der Abwasserleitung misst und mittels Funksignal einem Computer zuführt, der die empfangenen Daten simultan in einem Rechenprogramm für die Steuerung der Dosierpumpe verarbeitet.In the WO 2007/046705 An improved method is provided, which measures the concentration of oxygen-absorbing substance, primarily hydrogen sulfide, above the metering point of the sewer and feeds it by radio signal to a computer that processes the received data simultaneously in a computer program for the control of the metering pump.

In der Praxis erfolgt der Zusatz der Nitrat-Lösung entweder am Beginn einer Druckrohrleitung oder innerhalb ihres Verlaufes. Im Allgemeinen liegt an den Dosierstellen bereits ein gefaultes Wasser vor. Ein Großteil des Nitrates wird verbraucht, um den übel riechenden und giftigen Schwefelwasserstoff durch Oxidation zum Schwefel zu fixieren.In practice, the nitrate solution is added either at the beginning of a pressure pipeline or within its course. In general, there is already a stagnant water at the metering points. Much of the nitrate is consumed to fix the foul-smelling and poisonous hydrogen sulfide by oxidation to sulfur.

Das faulende Wasser enthält viele Verbindungen, die auf Stoffwechsel und Zellteilung der Nitrat atmenden Bakterien hemmend wirken. Dadurch werden trotz eines ausreichenden Angebotes von Nitrat-Ionen die Sulfat abbauenden Spezies nur langsam verdrängt. Es wird also auch nach der Zugabe von Nitrat noch weiterhin Schwefelwasserstoff produziert. Zu einem Teil bleibt die Tätigkeit der Sulfat abbauenden Bakterien auch dann erhalten, wenn die Mikroorganismen an die neuen Bedingungen adaptiert sind, da im Innern von Schmutzflocken und im Innern der Sielhaut Bezirke verbleiben, die wegen der geringen Diffusionsgeschwindigkeit ungenügend mit Nitrat oder Sauerstoff versorgt werden.The rotting water contains many compounds that inhibit metabolism and cell division of the nitrate-breathing bacteria. Thus, despite a sufficient supply of nitrate ions, the sulfate-degrading species are only slowly displaced. Thus, even after the addition of nitrate, hydrogen sulfide continues to be produced. In some cases, the activity of sulfate-degrading bacteria is maintained even when the microorganisms are adapted to the new conditions, because in the interior of debris and in the interior of the Sielhaut districts remain, which are insufficiently supplied with nitrate or oxygen because of the low diffusion rate.

Die Reduktion des Schwefels von der Oxidationsstufe +6 im Sulfat-Ion bis zur Oxidationsstufe –2 im Schwefelwasserstoff verläuft über viele Zwischenstufen, von denen Thiosulfate, Thionate und Dithionite stellvertretend genannt sein sollen.The reduction of sulfur from the oxidation state +6 in the sulfate ion to the oxidation state -2 in hydrogen sulfide proceeds via many intermediates, of which thiosulfates, thionates and dithionites are said to be representative.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch den gleichzeitigen Zusatz von 9,10-Anthrachinon oder einem Derivat dieser Verbindung so in diese Reaktionskette einzugreifen, dass die Bildung von Schwefelwasserstoff gehemmt wird. Auf diese Weise wird der septische Zustand des Wassers schneller überwunden. Damit sinkt der Verbrauch an Nitrat, da kaum noch Schwefelwasserstoff nachgeliefert wird.The invention is based on the object by the simultaneous addition of 9,10-anthraquinone or a derivative of this compound so intervene in this reaction chain that the formation of hydrogen sulfide is inhibited. In this way, the septic state of the water is overcome faster. This reduces the consumption of nitrate, since hardly any hydrogen sulphide is replenished.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Abwasserbehandlungsmittel mit oxidativer Wirkung für Kanalisationsbereiche mit eingeschränkter oder fehlender Zufuhr von Luftsauerstoff, das dadurch gekennzeichnet ist, dass Nitrate, Anthrachinon oder Anthrachinonderivate und nichtionische Tenside enthalten sind und einem Verfahren zur Behandlung von Abwasser in Kanalisationsbereichen mit eingeschränkter oder fehlender Luftsauerstoffzufuhr, bei dem dem Abwasser das erfindungsgemäße Abwasserbehandlungsmittel zugesetzt wird.The object is achieved with a wastewater treatment agent with oxidative effect for sewer areas with limited or lack of supply of atmospheric oxygen, which is characterized in that nitrates, anthraquinone or anthraquinone derivatives and nonionic surfactants are included and a method for treating wastewater in sewer areas with limited or missing Air oxygen supply, in which the effluent treatment agent according to the invention is added to the wastewater.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments are specified in the subclaims.

So ist eine Ausgestaltung des Abwasserbehandlungsmittels dadurch gekennzeichnet, dass es als Lösung oder als Suspension vorliegt.Thus, an embodiment of the wastewater treatment agent is characterized in that it is present as a solution or as a suspension.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind im Abwasserbehandlungsmittel Metallnitrate der Elemente Natrium, Kalium, Magnesium, Aluminium, Eisen und/oder Calcium enthalten.In an advantageous embodiment, metal nitrates of the elements sodium, potassium, magnesium, aluminum, iron and / or calcium are contained in the wastewater treatment agent.

Eine Ausführungsform des Abwasserbehandlungsmittels sieht vor, dass als nichtionische Tenside ein Gemisch von Tensiden mit niedrigen und hohen HLB-Werten enthalten ist.One embodiment of the wastewater treatment agent provides that nonionic surfactants include a mixture of low and high HLB surfactants.

Eine Ausgestaltung des Abwasserbehandlungsmittels ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Tensidgemisch enthalten ist, das aus Fettalkohol-Ethylenoxid-Addukten und/oder Fettaminethylenoxid-Addukten und/oder entsprechende Propylenoxid-Addukte und/oder sogenannte Blockpolymere, die durch eine Reaktion von Ethylenoxid und Propylenoxid hergestellt wurden, und/oder einem ethoxyliertem Alkylphenol besteht.An embodiment of the wastewater treatment agent is characterized in that it contains a surfactant mixture which consists of fatty alcohol-ethylene oxide adducts and / or fatty amine-ethylene oxide adducts and / or corresponding propylene oxide adducts and / or so-called block polymers, which are produced by a reaction of ethylene oxide and propylene oxide, and / or an ethoxylated alkylphenol.

Eine Weiterbildung des Abwasserbehandlungsmittels ist dadurch gekennzeichnet, dass die Tensidmischung einen Anteil von 10 bis 40% an niedrig ethoxylierten Verbindungen mit 3 bis 6 Ethylenoxideinheiten pro Molekül und einen Anteil von 60 bis 90% an höher ethoxylierten Verbindungen mit 9 bis 14 Ethylenoxideinheiten pro Molekül enthält.A development of the wastewater treatment agent is characterized in that the surfactant mixture contains a proportion of 10 to 40% of low ethoxylated compounds having 3 to 6 ethylene oxide units per molecule and a proportion of 60 to 90% of higher ethoxylated compounds having 9 to 14 ethylene oxide units per molecule.

Eine weitere Ausgestaltung des Abwasserbehandlungsmittels ist dadurch gekennzeichnet, dass die Tensidmischung einen Anteil von 25 Ma.-% eines ethoxylierten Oxo-Alkohols mit einer Alkylkette von 13 C-Atomen und einem Ethoxylierungsgrad von 3 bis 5 und einen Anteil von 75 Ma.-% eines ethoxylierten Oxo-Alkohols mit einer Alkylkette von 13 C-Atomen und einem Ethoxylierungsgrad von 10 bis 12 enthält.A further embodiment of the wastewater treatment agent is characterized in that the surfactant mixture has a content of 25% by weight of an ethoxylated oxo-alcohol having an alkyl chain of 13 C atoms and a degree of ethoxylation of 3 to 5 and a proportion of 75% by weight of a ethoxylated oxo-alcohol having an alkyl chain of 13 carbon atoms and a degree of ethoxylation of 10 to 12 contains.

Eine Ausgestaltung des Abwasserbehandlungsmittels sieht vor, dass das Anthrachinon oder die Anthrachinonderivate in feindisperser oder molekulardisperser Form enthalten sind.An embodiment of the wastewater treatment agent provides that the anthraquinone or the anthraquinone derivatives are contained in finely dispersed or molecularly disperse form.

Eine Weiterbildung des Abwasserbehandlungsmittels ist dadurch gekennzeichnet, dass die Tenside in einer Menge von 50 g/m3 bis 200 g/m3 Abwasserbehandlungsmittel, vorrangig in einer Menge von 100 g/m3 bis 300 g/m3 Abwasserbehandlungsmittel enthalten sind.A development of the wastewater treatment agent is characterized in that the surfactants are contained in an amount of 50 g / m 3 to 200 g / m 3 wastewater treatment agent, primarily in an amount of 100 g / m 3 to 300 g / m 3 wastewater treatment agent.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Abwasserbehandlungsmittels sind die Metallnitrate und Anthrachinon oder die Anthrachinonderivate im Gewichtsverhältnis 1000:1 bis 200:1 enthalten.In an advantageous embodiment of the wastewater treatment agent, the metal nitrates and anthraquinone or the anthraquinone derivatives in a weight ratio of 1000: 1 to 200: 1 are included.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass im Abwasserbehandlungsmittel 40 bis 80 Ma.-% Wasser enthalten ist.A further development provides that the wastewater treatment agent contains 40 to 80% by weight of water.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Abwasserbehandlungsmittel in Form einer Lösung oder einer Suspension dem Abwasser zugesetzt wird.An embodiment of the method is characterized in that the wastewater treatment agent is added to the wastewater in the form of a solution or a suspension.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bestandteile des Abwasserbehandlungsmittels getrennt (einzeln) und die Nitratlösung und die Anthrachinon/Tensidsuspension gegebenenfalls an unterschiedlichen Stellen zugesetzt werden.An advantageous development of the method is characterized in that the constituents of the wastewater treatment agent are added separately (individually) and the nitrate solution and the anthraquinone / surfactant suspension optionally at different points.

Die Wirkung des Anthrachinons ist an eine äußerst feine Verteilung der in Wasser unlöslichen Verbindung gebunden, da sonst keine Haftung an der Zellmembran der Bakterien stattfindet.The effect of the anthraquinone is bound to an extremely fine distribution of the water-insoluble compound, otherwise there is no adhesion to the cell membrane of the bacteria.

Erfindungsgemäß wird eine Suspension von Anthrachinon in der nitrathaltigen Lösung hergestellt. Als Gegenionen zum Nitrat-Ion dienen Natrium-, Kalium-, Magnesium-, Aluminium-, Eisen- und vorrangig Calcium Ionen.According to the invention, a suspension of anthraquinone is prepared in the nitrate-containing solution. As counterions to the nitrate ion are sodium, potassium, magnesium, aluminum, iron and primarily calcium ions.

Die Dispergierung erfolgt entweder in einer Kolloidmühle, mittels Ultraschall oder durch Einbringen einer Lösung von Anthrachinon in einem organischen Lösungsmittel.The dispersion is carried out either in a colloid mill, by means of ultrasound or by introducing a solution of anthraquinone in an organic solvent.

Zur Aufrechterhaltung der feinen Verteilung wird gleichzeitig ein grenzflächenaktiver Stoff in Form nichtionischer Tenside zugegeben. Die eingesetzte grenzflächenaktive Verbindung muss auch bei Temperaturen unter 0°C eine ausreichende Löslichkeit in der konzentrierten Lösung des nitrathaltigen Salzes aufweisen.To maintain the fine distribution, a surfactant in the form of nonionic surfactants is added at the same time. The surface-active compound used must also have a sufficient solubility in the concentrated solution of nitrate-containing salt at temperatures below 0 ° C.

Experimentell wurde nachgewiesen, dass dazu am ehesten Ethylenoxid-Addukte von Fettalkoholen und Fettaminen sowie Copolymerisate von Ethylen- und Propylenoxid in der Lage sind.It has been demonstrated experimentally that ethylene oxide adducts of fatty alcohols and fatty amines as well as copolymers of ethylene oxide and propylene oxide are most suitable for this purpose.

Erfindungsgemäß wird ein synergistisch wirkendes Gemisch grenzflächenaktiver Stoffe verwendet, die niedrige und hohe HLB-Werte aufwiesen. Dadurch wird sowohl eine Penetration in innere Schichten hydrophober Partikel wie auch eine gute Suspensionsstabilität erreicht.According to the invention, a synergistic mixture of surface-active substances is used which has low and high HLB values. This achieves both penetration into inner layers of hydrophobic particles and good suspension stability.

Typische Verbindungen der vorstehenden Art sind z. B. Fettalkoholethylenoxid-Addukte und/oder Fettaminethylenoxid-Addukte und/oder entsprechende Propylenoxid-Addukte und/oder sogenannte Blockpolymere, die durch eine Reaktion von Ethylenoxid und Propylenoxid hergestellt wurden und/oder ein ethoxyliertes Alkylphenol, insbesondere Tensidmischungun mit einem Anteil von 10% bis 40% an niedrig alkoxylierten Verbindungen, die in hydrophobe Stoffe zu penetrieren vermögen, und einen Anteil von 60% bis 90% an höher alkoxylierten Verbindungen, die als Suspensionsstabilisatoren wirken.Typical compounds of the above type are for. B. fatty alcohol ethylene oxide adducts and / or fatty amine ethylene oxide adducts and / or corresponding propylene oxide adducts and / or so-called block polymers prepared by a reaction of ethylene oxide and propylene oxide and / or an ethoxylated alkylphenol, in particular Tensidmischungunun in a proportion of 10% 40% of low alkoxylated compounds which are able to penetrate into hydrophobic substances, and a proportion of 60% to 90% of higher alkoxylated compounds which act as suspension stabilizers.

Die erfindungsgemäß enthaltenen nichtionischen Tenside erfüllen vorteilhafterweise mehrere Aufgaben.

  • – Suspensionsstabilisator in der konzentrierten Salzlösung für Anthrachinon.
  • – Aufbau einer Adsorptionsschicht nichtionischer Tenside auf den Mikropartikeln des Anthrachinons, die dadurch gegen Koagulation geschützt sind, nach der Zugabe der Suspension zum Abwasser zur Verhinderung einer Koagulation der feinen Teilchen.
  • – Verbesserung der Benetzung hydrophober Areale der Sielhaut zur schnelleren Penetration der wässrigen Nitrat-Lösung.
The nonionic surfactants present invention advantageously fulfill several tasks.
  • - Suspension stabilizer in the concentrated salt solution for anthraquinone.
  • - Formation of an adsorption layer of nonionic surfactants on the microparticles of anthraquinone, which are thereby protected against coagulation, after the addition of the suspension to the waste water to prevent coagulation of the fine particles.
  • - Improving the wetting of hydrophilic areas of the sill skin for faster penetration of the aqueous nitrate solution.

Um eine ausreichende Suspensionsstabilität auch bei einer stärkeren Verdünnung nach der Zugabe zum Abwasserstrom aufrecht zu erhalten, sollte das Massenverhältnis von Anthrachinon zum Tensidgemisch im Bereich von 1,0:0,5 bis 1,0:1,0 betragen. Als Dispersionsmittel dient Wasser, das in der zehnfachen Menge zugesetzt wird. Wenn die Zugabe zum Abwasser als gemeinsame Lösung von Nitrat, Anthrachinon und Tensid erfolgt, wird als Dispersionsmittel die Nitratlösung verwendet. In order to maintain adequate suspension stability even at a higher dilution after addition to the waste stream, the mass ratio of anthraquinone to the surfactant mixture should be in the range of 1.0: 0.5 to 1.0: 1.0. The dispersing agent is water, which is added in ten times the amount. When added to wastewater as a common solution of nitrate, anthraquinone and surfactant, the nitrate solution is used as the dispersant.

Die Wirkungssteigerung des Anthrachinon durch die feindisperse Verteilung, die zu einem optimalen Anhaften an der Bakterienmembran führt, ermöglicht die Zugabe an Anthrachinon je Kubikmeter Abwasser auf den Bereich von 50 mg je Kubikmeter bis 500 mg je Kubikmeter zu beschränken.The increased effect of the anthraquinone by the finely dispersed distribution, which leads to an optimal adhesion to the bacterial membrane, allows limiting the addition of anthraquinone per cubic meter of waste water in the range of 50 mg per cubic meter to 500 mg per cubic meter.

Die notwendige Zusatzmenge ist in der Startphase von den vorliegenden Bedingungen des Abwassersystems abhängig und kann anschließend erheblich reduziert werden, da die feinen Anthrachinonteilchen sich an der Sielhaut anhaften.The necessary additional amount is dependent on the present conditions of the sewage system in the starting phase and can then be significantly reduced, since the fine Anthrachinonteilchen adhere to the Sielhaut.

Die mit Anthrachinon und dem Tensidgemisch versetzte Nitratlösung verhindert auch zuverlässig die Bildung von Schwefelwasserstoff und die damit verbundenen Korrosions- und Arbeitssicherheitsprobleme im Bereich der Erdöl- und Erdgasförderung, wenn sie dem Wasser zugesetzt wird, das zur Erhöhung der Förderung von Erdöl und Erdgas in Lagerstätten eingepresst wird. Da mit dem Druckwasser Bakteriensporen und Sulfate in die Lagerstätte gelangen sowie an der Austrittsstelle der Einleitstelle eine Absenkung der oft sehr hohen Temperaturen in der ölführenden Schicht erfolgt, kommt es zu einer Entwicklung Sulfat reduzierender Bakterienspezies und dem Auftreten von Sulfid, bzw. Schwefelwasserstoff. Gleichzeitig wird beim Zusatz des erfindungsgemäßen Gemisches zum Druckwasser eine verbesserte Ölausbeute erreicht, da das Durchschlagen der Wasserströmung zur Fördersonde, der sogenannten Wasserzunge, durch die Verbesserung der Benetzung der ölführenden Gesteinsmatrix verzögert wird.The mixed with anthraquinone and the surfactant mixture nitrate solution also reliably prevents the formation of hydrogen sulfide and the associated corrosion and safety problems in the field of oil and gas production, when added to the water, which is pressed to increase the production of oil and natural gas in deposits becomes. As with the pressurized water bacterial spores and sulfates enter the deposit and at the exit point of the discharge point is a lowering of the often very high temperatures in the oil-bearing layer, there is a development sulfate-reducing bacterial species and the occurrence of sulfide, or hydrogen sulfide. At the same time an improved oil yield is achieved when adding the mixture according to the invention to the pressurized water, since the penetration of the water flow to the conveyor, the so-called water tongue, is delayed by improving the wetting of the oil-bearing rock matrix.

Die folgenden Beispiele dienen der Demonstration des erfindungsgemäßen Gedankens.The following examples serve to demonstrate the inventive concept.

Beispiel 1:Example 1:

Eine Lösung von 100 g Anthrachinon und 70 g ethoxyliertem Oxoalkohol mit einer Alkylkette von 13 C-Atomen und einem Ethoxylierungsgrad von 12 sowie 30 g ethoxyliertem Oxoalkohol mit einer Alkylkette von 13 C-Atomen und einem Ethoxylierungsgrad von 5 in einem Gemisch von 25% Toluen und 75% Butanol wird unter kräftigem Rühren in 1000 l einer 45%igen Calciumnitrat-Lösung gegeben. Die konzentrierte Lösung bildet eine feine Suspension von Anthrachinon, die auch nach längerer Lagerung stabil bleibt.A solution of 100 g of anthraquinone and 70 g ethoxylated oxo alcohol with an alkyl chain of 13 carbon atoms and a degree of ethoxylation of 12 and 30 g ethoxylated oxo alcohol with an alkyl chain of 13 carbon atoms and a degree of ethoxylation of 5 in a mixture of 25% toluene and 75% butanol is added with vigorous stirring to 1000 liters of a 45% calcium nitrate solution. The concentrated solution forms a fine suspension of anthraquinone, which remains stable even after prolonged storage.

Für die Vermeidung eines septischen Abwassers, das mit dem Auftreten von Schwefelwasserstoff verbunden ist, wurden 200 ml der präparierten Calciumnitrat-Lösung je m3 Abwasser zur Einspeisung in eine 6 km lange Druckrohrleitung für Abwasser benötigt. Beim Austritt des Wassers am Ende der Druckrohrleitung war weder Schwefelwasserstoff noch Nitrat nachweisbar.To avoid septic waste associated with the presence of hydrogen sulphide, 200 ml of the prepared calcium nitrate solution per m 3 of wastewater was required to be fed into a 6 km long waste water pressure pipeline. At the outlet of the water at the end of the penstock neither hydrogen sulphide nor nitrate was detectable.

In einem Vergleichsversuch unter gleichen Bedingungen aber ohne jeglichen Zusatz zur Calciumnitrat-Lösung mussten zur Vermeidung eines septischen Abwassers dagegen 500 ml Calciumnitrat-Lösung je m3 Abwasser eingesetzt werden.In a comparative experiment under the same conditions but without any addition to the calcium nitrate solution 500 ml of calcium nitrate solution per m 3 wastewater had to be used to avoid a septic waste water.

Mit einem Zusatz von 100 g fein gemahlenen 9,10-Anthrachinons je m3 Calciumnitrat-Lösung, jedoch ohne Zusatz eines Tensids, wurden in einem weiteren Vergleichsversuch unter gleichen Bedingungen 350 ml Calciumnitrat-Lösung je m3 Abwasser benötigt, um den Austritt eines Wassers frei von Schwefelwasserstoff zu erreichen.With an addition of 100 g of finely ground 9,10-anthraquinone per m 3 calcium nitrate solution, but without the addition of a surfactant, 350 ml of calcium nitrate solution per m 3 of wastewater were required in a further comparative experiment under the same conditions to the discharge of water to achieve free of hydrogen sulphide.

Beispiel 2:Example 2:

150 g fein gemahlenes Anthrachinon werden in 500 ml einer 45%igen Calciumnitratlösung gegeben und mittels Ultraschall zu einer feinen Suspension zerteilt. Die Lösung enthält außerdem 50 g ethoxylierte Oxoalkohol mit einer Alkylkette von 13 C-Atomen und einem Ethoxylierungsgrad von 12 sowie 10 g ethoxylierten Oxoalkohol mit einer Alkylkette von 13 C-Atomen und einem Ethoxylierungsgrad von 5. Die erhaltene Suspension wird unter Rühren in 1 m3 45%ige Calciumnitratlösung eingetragen. Die konzentrierte Lösung bildet eine feine Suspension von Anthrachinon, die auch nach längerer Lagerung stabil bleibt.150 g of finely ground anthraquinone are added to 500 ml of a 45% calcium nitrate solution and broken up to a fine suspension by means of ultrasound. The solution also contains 50 g of ethoxylated oxoalcohol having an alkyl chain of 13 C atoms and a degree of ethoxylation of 12 and 10 g of ethoxylated oxoalcohol having an alkyl chain of 13 C atoms and a degree of ethoxylation of 5. The resulting suspension is stirred in 1 m 3 Entered 45% calcium nitrate solution. The concentrated solution forms a fine suspension of anthraquinone, which remains stable even after prolonged storage.

Nach der Einspeisung in eine Druckrohrleitung für Abwasser verringerte sich die notwendige Menge an Calciumnitratlösung zur Vermeidung eines septischen Abwassers von 0,5 l/m3 Abwasser auf 0,3 l/m3 Abwasser. Der hemmende Effekt des Anthrachinons hielt auch bei nachfolgender Einspeisung reiner Calciumnitratlösung noch über 20 Tage an.After being fed into a pressure pipeline for wastewater, the necessary amount of calcium nitrate solution was reduced from 0.5 l / m 3 of wastewater to 0.3 l / m 3 of wastewater to avoid septic wastewater. The inhibitory effect of anthraquinone continued even after subsequent feeding of pure calcium nitrate solution for more than 20 days.

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Claims (14)

Abwasserbehandlungsmittel mit oxidativer Wirkung für Kanalisationsbereiche mit eingeschränkter oder fehlender Zufuhr von Luftsauerstoff, dadurch gekennzeichnet, dass Nitrate, Anthrachinon oder Anthrachinonderivate und nichtionische Tenside enthalten sind.Wastewater treatment agent with oxidative effect for sewer areas with limited or lack of supply of atmospheric oxygen, characterized in that nitrates, anthraquinone or anthraquinone derivatives and nonionic surfactants are included. Abwasserbehandlungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als Lösung oder als Suspension vorliegt.Wastewater treatment composition according to claim 1, characterized in that it is present as a solution or as a suspension. Abwasserbehandlungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Metallnitrate der Elemente Natrium, Kalium, Magnesium, Aluminium, Eisen und/oder Calcium enthalten sind.Wastewater treatment composition according to claim 1 or 2, characterized in that metal nitrates of the elements sodium, potassium, magnesium, aluminum, iron and / or calcium are contained. Abwasserbehandlungsmittel nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als nichtionische Tenside ein Gemisch von Tensiden mit niedrigen und hohen HLB-Werten enthalten ist.Wastewater treatment composition according to claims 1 to 3, characterized in that a mixture of surfactants with low and high HLB values is contained as nonionic surfactants. Abwasserbehandlungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Tensidgemisch enthalten ist, das aus Fettalkohol-Ethylenoxid-Addukten und/oder Fettaminethylenoxid-Addukten und/oder entsprechende Propylenoxid-Addukte und/oder sogenannte Blockpolymere, die durch eine Reaktion von Ethylenoxid und Propylenoxid hergestellt wurden, und/oder einem ethoxyliertem Alkylphenol besteht.Wastewater treatment composition according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a surfactant mixture is included, consisting of fatty alcohol-ethylene oxide adducts and / or fatty amine ethylene oxide adducts and / or corresponding propylene oxide adducts and / or so-called block polymers obtained by a reaction of ethylene oxide and propylene oxide, and / or an ethoxylated alkylphenol. Abwasserbehandlungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Tensidmischung einen Anteil von 10 bis 40% an niedrig ethoxylierten Verbindungen mit 3 bis 6 Ethylenoxideinheiten pro Molekül und einen Anteil von 60 bis 90% an höher ethoxylierten Verbindungen mit 9 bis 14 Ethylenoxideinheiten pro Molekül enthält.Wastewater treatment composition according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the surfactant mixture is a proportion of 10 to 40% of low ethoxylated compounds having 3 to 6 ethylene oxide units per molecule and a proportion of 60 to 90% of higher ethoxylated compounds having 9 to 14 ethylene oxide units contains per molecule. Abwasserbehandlungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tensidmischung einen Anteil von 25 Ma.-% eines ethoxylierten Oxo-Alkohols mit einer Alkylkette von 13 C-Atomen und einem Ethoxylierungsgrad von 3 bis 5 und einen Anteil von 75 Ma.-% eines ethoxylierten Oxo-Alkohols mit einer Alkylkette von 13 C-Atomen und einem Ethoxylierungsgrad von 10 bis 12 enthält.Wastewater treatment composition according to one of claims 1 to 6, characterized in that the surfactant mixture has a content of 25% by weight of an ethoxylated oxo-alcohol having an alkyl chain of 13 C atoms and a degree of ethoxylation of 3 to 5 and a content of 75 Ma. % of an ethoxylated oxo-alcohol having an alkyl chain of 13 C atoms and a degree of ethoxylation of 10 to 12 contains. Abwasserbehandlungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anthrachinon oder die Anthrachinonderivate in feindisperser oder molekulardisperser Form enthalten sind.Wastewater treatment composition according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the anthraquinone or the anthraquinone derivatives are contained in finely dispersed or molecularly disperse form. Abwasserbehandlungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Tenside in einer Menge von 50 g/m3 bis 200 g/m3 Abwasserbehandlungsmittel, vorrangig in einer Menge von 100 g/m3 bis 300 g/m3 Abwasserbehandlungsmittel enthalten sind.Wastewater treatment composition according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the surfactants in an amount of 50 g / m 3 to 200 g / m 3 wastewater treatment agent, preferably in an amount of 100 g / m 3 to 300 g / m 3 wastewater treatment agent are. Abwasserbehandlungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallnitrate und Anthrachinon oder die Anthrachinonderivate im Gewichtsverhältnis 1000:1 bis 200:1 enthalten sind.Wastewater treatment composition according to one of claims 1 to 9, characterized in that the metal nitrates and anthraquinone or the anthraquinone derivatives in a weight ratio of 1000: 1 to 200: 1 are included. Abwasserbehandlungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass 40 bis 80 Ma.-% Wasser enthalten ist.Wastewater treatment composition according to one of claims 1 to 10, characterized in that 40 to 80 wt .-% water is contained. Verfahren zur Behandlung von Abwasser in Kanalisationsbereichen mit eingeschränkter oder fehlender Luftsauerstoffzufuhr, dadurch gekennzeichnet, dass dem Abwasser ein Abwasserbehandlungsmittel gemäß der Ansprüche 1 bis 11 zugesetzt wird.A process for the treatment of waste water in sewerage areas with limited or no supply of oxygen, characterized in that a wastewater treatment agent according to claims 1 to 11 is added to the wastewater. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Abwasserbehandlungsmittel in Form einer Lösung oder einer Suspension dem Abwasser zugesetzt wird.A method according to claim 12, characterized in that the waste water treatment agent is added in the form of a solution or a suspension to the wastewater. Verfahren nach Anspruch 10 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestandteile des Abwasserbehandlungsmittels getrennt (einzeln) und die Nitratlösung und die Anthrachinon/Tensidsuspension gegebenenfalls an unterschiedlichen Stellen zugesetzt werden.A method according to claim 10 or 13, characterized in that the components of the waste water treatment agent separately (individually) and the nitrate solution and the anthraquinone / surfactant suspension are optionally added at different locations.
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