DE102013110303A1

DE102013110303A1 - Behandlung von Abwasser mit kolloidalen Inhaltsstoffen

Info

Publication number: DE102013110303A1
Application number: DE201310110303
Authority: DE
Inventors: Robin Steinsdorfer
Original assignee: ENVIROCHEMIE GmbH
Current assignee: ENVIROCHEMIE GmbH
Priority date: 2013-09-18
Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2015-03-19
Anticipated expiration: 2033-09-19
Also published as: DE102013110303B4

Abstract

Es wird eine Abwasserreinigungsanlage für Abwasser mit kolloidalen Inhaltsstoffen vorgeschlagen, mit einem Zulaufbehälter (100) zur Aufnahme des Abwassers, einer Einrichtung (110, 124) zur Flockung der kolloidalen Inhaltsstoffe, einer Filterpresse (127) zum Filtern der gebildeten Flocken, einer Flotationsanlage (132) für das Filtrat (130), in der sich Flotat und gereinigtes Abwasser (136) voneinander separieren lassen, und Mittel (134) zum Rückführen des Flotats in den Zulaufbehälter (100). Die in der Einrichtung (110, 124) zur Flockung gebildeten Flocken werden abhängig von ihrer Größe in zwei Stufen entfernt: im Filter (127) werden gröbere Flocken aussortiert, in der darauf folgenden Flotationsanlage (132) die feinen Flocken, die nach Durchlauf durch den Filter (127) im Filtrat (130) verbleiben. Es werden nur an einer Stelle Flockungshilfsmittel (116) zugesetzt, die auch nicht überdosiert werden müssen. Mit entsprechender Mess- und Regeltechnik ist ein sparsamer automatischer Betrieb dieser Anlage problemlos möglich.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Behandlung von Abwasser mit kolloidalen Inhaltsstoffen. Solche Vorrichtungen bzw. Verfahren werden beispielsweise zur Vorreinigung von Refiner-Prozesswasser aus der Herstellung von Holzfaserplatten eingesetzt. Ein Refiner ist dabei die Anlage, die beim Trockenverfahren (siehe Glossar) das Rohmaterial zu Holzfasern aufschließt (d. h. zerkleinert, mit Dampf beaufschlagt und anschließend entwässert).
Stand der Technik
Refiner-Prozesswasser, das hauptsächlich bei dem Entwässerungsschritt der Holzfaserplattenherstellung anfällt, weist eine sehr hohe Belastung an kolloidalen Inhaltsstoffen auf. Mit Siebeinrichtungen sind diese kolloidalen Bestandteile nicht separier- bzw. abtrennbar. Typische Belastungen für diese Abwässer sind wie folgt:
Chemischer Sauerstoffbedarf (CSB): 8.000–40.000 mg/l
Biochemischer Sauerstoffbedarf (BSB): 2.000–15.000 mg/l
Abfiltrierbare Stoffe (SS): 3.000–25.000 mg/l
pH: 4,5–8,0
Temperatur: im Mittel 65°C
In der Vergangenheit wurden verschiedenste Abwasserbehandlungsverfahren sowie Kombinationen von Verfahren eingesetzt, um Refiner-Prozesswassers soweit vorzureinigen, dass dieses indirekt, d.h. zu einer kommunalen Kläranlage oder einer weiteren biologischen Reinigungsanlage, abgeleitet werden kann. Vor allem die kolloidalen Inhaltsstoffe müssen hierbei reduziert werden. Hierzu wurden unter anderem Verfahrenskombinationen bestehend aus chemisch-physikalischen sowie mechanischen Verfahren mit Sedimentation, Schlammentwässerungsanlagen, Filtrationsanlagen und weiteren Abscheidetechniken eingesetzt. Die meisten dieser Verfahren konnten die Abwassergrenzwerte nicht einhalten oder keinen wirtschaftlich sinnvollen Betrieb ermöglichen. Derzeit werden vor allem die zwei folgenden Verfahren angewendet:

1. Das Wasser aus dem Refiner-Prozess wird mittels Verdampfer behandelt, um eine Volumenreduktion zu erzielen, und das anschließende Konzentrat entsorgt. Das Verfahren ist in Bezug auf die Erreichung des gewünschten Leistungsgrads relativ sicher und einfach zu handhaben. Nachteilig sind jedoch die kostenintensive Anschaffung und der hohe Energieverbrauch. Das genannte Verfahren sowie die Aufbereitung von Abwasser aus der Holzverarbeitung allgemein werden in der Druckschrift DE 10 019 960 A1 näher beschrieben.
2. Bei der mehrstufigen chemisch-physikalischen sowie mechanischen Behandlung werden dem Prozesswasser in der sogenannten Reaktionsstrecke Flockungsmittel, Neutralisationsmittel und Flockungshilfsmittel zugegeben, um die kolloidalen Inhaltsstoffe zu einer Flocke zu binden (chemische Behandlung). Anschließend wird das derart vorkonditionierte Wasser einer Abscheidevorrichtung (z.B. Druckentspannungsflotation) zugegeben, wo die erzeugten Flocken abgetrennt werden (physikalische Behandlung). Das gereinigte Abwasser wird indirekt abgeleitet. Der in der Abscheidevorrichtung erzeugte Flockungsschlamm ist noch sehr feucht (Wassergehalt von ca. 96–97%) und muss im Folgenden entwässert werden. Dazu wird der Flockungsschlamm in einem zusätzlichen Schlammstapelbecken zwischengelagert und von dort unter Einbringung von zusätzlichem Flockungshilfsmittel einer mechanischen Schlammentwässerungsmaschine zugeführt (mechanische Behandlung). Nachteilig ist bei diesem Verfahren, dass sowohl für die Vorkonditionierung wie auch für die Schlammentwässerung eine separate Zugabe von Flockungshilfsmitteln notwendig ist (da unterschiedliche Flockungshilfsmittel eingesetzt werden müssen). Hierdurch ergibt sich eine höhere Anlagenkomplexität sowie höhere Investitions- und Betriebskosten. Nachteilig ist des Weiteren, dass zur Schlammentwässerung eine Überdosierung des Flockungshilfsmittels stattfinden muss, da der zu entwässernde Dünnschlamm aus der Abtrennvorrichtung eine höhere Viskosität besitzt und das Flockungshilfsmittel deshalb schlechter in das Medium eingemischt werden kann. Infolgedessen ist bei den Entwässerungsmaschinen mit einem erhöhten Reinigungs- und Spülwasseraufwand zu rechnen, da die Flockungshilfsmittelreste (aufgrund der Überdosierung) zu Verklebungen und Verkrustungen neigen, welche die Betriebssicherheit negativ beeinflussen können. Um einen sicheren Anlagenbetrieb zu gewährleisten, ist daher die Anwesenheit von Personal erforderlich, und ein stabiler Automatikbetrieb ist nicht möglich.

Aufgabe
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren anzugeben, die die Nachteile des Standes der Technik bei der Behandlung von Abwasser mit kolloidalen Inhaltsstoffen vermeiden.
Lösung
Diese Aufgabe wird durch die Erfindungen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
Vorgeschlagen wird eine Abwasserbehandlungsanlage für Abwasser mit kolloidalen Inhaltsstoffen. Unter Behandeln ist dabei z. B. Vorreinigen oder Reinigen zu verstehen.
Diese Anlage hat einen Zulaufbehälter zur Aufnahme des zu behandelnden Abwassers, Mittel zum Leiten des Abwassers aus dem Zulaufbehälter in mindestens eine Einrichtung zur Flockung der kolloidalen Inhaltsstoffe in dem zu behandelnden Abwasser, und Mittel zum Leiten des Abwassers mit den gebildeten Flocken aus der Einrichtung zur Flockung in einen Filter zum Filtern der gebildeten Flocken, wobei sich in dem Filter ein Filterrückstand sammelt und ein Filtrat austritt. Die Anlage hat ferner Mittel zum Entwässern des Filterrückstands, wodurch ein Filterkuchen gebildet wird. Ferner Mittel zum Beimengen des beim Entwässern entzogenen Wassers zu dem Filtrat. Hinzu kommen Mittel zum Sammeln des Filterkuchens und Mittel zum Leiten des Filtrats in eine Flotationsanlage, in der sich Flotat und gereinigtes Abwasser voneinander separieren lassen. Die Anlage weist ferner Mittel zum Rückführen des Flotats in den Zulaufbehälter sowie Mittel zum Ausleiten des behandelten Abwassers auf.
Die in der Einrichtung zur Flockung gebildeten Flocken werden somit abhängig von ihrer Größe in zwei Stufen entfernt: im Filter werden gröbere Flocken aussortiert, und in der darauf folgenden Flotationsanlage die feinen Flocken, die nach Durchlauf durch den Filter im Filtrat verbleiben.
Diese Anlage kommt ohne teure und energieintensive Verdampfertechnik aus. Zudem werden nur an einer Stelle (in der Einrichtung zur Flockung) Flockungshilfsmittel zugesetzt. Da die Viskosität des Abwassers an dieser Stelle nicht wesentlich erhöht ist, ist eine Überdosierung der/des Flockungshilfsmittel(s) nicht erforderlich. Dadurch ist der Wartungs- und Reinigungsaufwand gegenüber dem Stand der Technik reduziert, da so gut wie keine Verklebungen und Verkrustungen durch Flockungshilfsmittelreste auftreten. Deshalb kann auch der Überwachungsaufwand verringert werden. Mit entsprechender Mess- und Regeltechnik ist ein automatischer Betrieb dieser Anlage problemlos möglich. Durch die Rückführung des Flotats aus der Flotationsanlage in den Zulaufbehälter wird der Verbrauch von Flockungshilfsmitteln weiter reduziert, da eventuell noch vorhandene Reste dem System wieder zugeführt werden und die Dosierung reduziert werden kann.
Vorteilhaft ist es, wenn als Einrichtung zur Flockung mindestens ein Röhrenflockulator und/oder ein Flockulationstank vorgesehen sind/ist. Der Röhrenflockulator hat insbesondere den Vorteil, eine Mindest-Durchlauf- und Verweildauer des Abwassers in diesem Teil der Anlage zu gewährleisten und gleichzeitig für eine gute Durchmischung des Abwassers mit zugesetzten Stoffen (z.B. Flockungsmittel, Neutralisationsmittel, Flockungshilfsmittel) zu sorgen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn als Filter eine Bandfilterpresse und/oder eine Schneckenpresse vorgesehen sind/ist. Eine solche Vorrichtung eignet sich besonders dazu, nicht nur die gröberen Flocken abzutrennen, sondern diese dabei auch noch zu entwässern, so dass ein halbwegs trockener Filterkuchen entsteht.
Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist die Flotationsanlage eine Einrichtung zur Druckentspannungsflotation.
Besonders günstig ist es, wenn die Anlage Mittel zum Leiten eines Teils des mit einem Gas übersättigten Wassers der Einrichtung zur Druckentspannungsflotation in einen Flockulationstank, der Teil der Einrichtung zur Flockung ist, aufweist. Hierdurch werden Turbulenz und insbesondere vertikale Durchmischung des Abwassers im Flockulationstank verbessert.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Flotationsanlage eine Einrichtung zur Elektroflotation. Diese kann besonders feine Flocken flotieren und dadurch abtrennen.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn Mittel zum Leiten eines Teils des behandelten Abwassers in den Filter und Mittel zum Spülen des Filters mit dem Teil des behandelten Abwassers vorgesehen sind. Dadurch kann der Verbrauch an Frischwasser zur Reinigung bzw. Spülung des Filters verringert werden.
Vorteilhafterweise ist zudem im Zulaufbehälter ein Wärmetauscher zum Wärmen des Wassers zum Spülen des Filters vorgesehen. Dadurch kann der Energieverbrauch gesenkt werden, denn die Spülung muss mit warmem bzw. heißem Wasser erfolgen, um beispielsweise Harze und holzteerverwandte Substanzen aus dem Filter entfernen zu können.
Die beschriebene Abwasserbehandlungsanlage kann besonders vorteilhaft zur Vorreinigung von Abwasser aus der Produktion von Holzfaserplatten verwendet werden, das eine sehr hohe Belastung an kolloidalen Inhaltsstoffen aufweist.
Im Folgenden werden einzelne Verfahrensschritte näher beschrieben. Die Schritte müssen nicht notwendigerweise in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden, und das zu schildernde Verfahren kann auch weitere, nicht genannte Schritte aufweisen.
Zur Lösung der Aufgabe wird zudem ein Verfahren zum Behandeln von Abwasser mit kolloidalen Inhaltsstoffen mit folgenden Schritten vorgeschlagen:

a) Sammeln des zu behandelnden Abwassers in einem Zulaufbehälter;
b) Leiten des Abwassers aus dem Zulaufbehälter in mindestens eine Einrichtung zur Flockung der kolloidalen Inhaltsstoffe in dem zu behandelnden Abwasser;
b1) Bilden von Flocken in dem zu behandelnden Abwasser in der Einrichtung zur Flockung;
c) Leiten des Abwassers mit den gebildeten Flocken aus der Einrichtung zur Flockung in einen Filter;
c1) Filtern der gebildeten Flocken in dem Filter;
c2) wobei sich in dem Filter ein Filterrückstand sammelt und
c3) ein Filtrat austritt;
d) Entwässern des Filterrückstands, wodurch ein Filterkuchen gebildet wird;
d1) wobei das beim Entwässern entzogene Wasser dem Filtrat beigemengt wird;
e) Sammeln des Filterkuchens;
f) Leiten des Filtrats in eine Flotationsanlage;
f1) Separieren des Filtrats in Flotat und gereinigtes Abwasser;
g) Rückführen des Flotats in den Zulaufbehälter; und
h) Ausleiten des behandelten Abwassers.

Vorteilhaft ist es dabei, wenn zur Flockung notwendige Chemikalien abhängig von einer Trübung des Filtrats und/oder des behandelten Abwassers dosiert werden. Dadurch lässt sich ein automatischer Betrieb des Verfahrens bzw. der Anlage verwirklichen.
Besonders bevorzugt umfassen die zur Flockung notwendigen Chemikalien Flockungsmittel und Flockungshilfsmittel, und die Dosierung der Flockungsmittel und Flockungshilfsmittel wird dann erhöht, wenn die Trübung sowohl des Filtrats als auch des gereinigten Abwassers zunimmt, während die Dosierung nur der Flockungshilfsmittel erhöht wird, wenn die Trübung des gereinigten Abwassers, nicht aber die Trübung des Filtrats zunimmt. Durch diese Vorgehensweise lässt sich eine sinnvolle automatische Dosierung der zur Flockung notwendigen Chemikalien erreichen. Sollte die Trübung bereits des Filtrats (und damit auch des gereinigten Abwassers) zunehmen, werden offenbar zuwenige Inhaltsstoffe des Abwassers überhaupt in (auch grobe) Flocken gebunden, so dass die Dosierung sowohl des Flockungsmittels als auch des Flockungshilfsmittels erhöht werden muss. Nimmt die Trübung des Filtrats nicht zu, die des gereinigten Abwassers hingegen schon, entstehen genug grobe Flocken, die vom Filter abgetrennt werden, währen zuwenig feinere Flocken entstehen, die von der Flotationsanlage abgetrennt werden könnten. Daher muss in diesem Fall die Zugabe des Flockungshilfsmittels erhöht werden.
Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Möglichkeiten, die Aufgabe zu lösen, sind nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. So umfassen beispielsweise Bereichsangaben stets alle – nicht genannten – Zwischenwerte und alle denkbaren Teilintervalle.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Figur schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die in 1 dargestellte Anlage weist einen Zulaufbehälter 100 mit mindestens einem Rührwerk 102 auf, in dem das Abwasser bzw. Refiner-Prozesswasser 104 gesammelt wird. Ein Sensor 106 überwacht den Füllstand des Zulaufbehälters.
Mittels einer Pumpe 108 gelangt das Abwasser zunächst in einen Röhrenflockulator 110, in dem ein Flockungsmittel 112, ein Neutralisationsmittel 114 und ein Flockungshilfsmittel 116 hinzugeleitet werden. Dabei wird mit einem Sensor 122 der pH-Wert überwacht, um die Dosierung des Neutralisationsmittels 114 zu steuern.
Die typische Verweilzeit des Abwassers im Röhrenflockulator 110 sollte oberhalb von 1 Minute liegen. Die Fließgeschwindigkeit des Abwassers im Röhrenflockulator 110 sollte zwischen 1 und 1,8 m/s betragen. Damit ergibt sich eine typische Länge des Röhrenflockulator von 60–120 m.
Aus dem Röhrenflockulator 110 gelangt das Abwasser in einen Flockulationstank 124, der wiederum einen Rührer 125 aufweist. Die Dosierung des Flockungshilfsmittels kann über die Automatikventile 118 und 120 optional in den Röhrenflockulator 110 und/oder den Flockulationstank 124 erfolgen. Im Normalbetrieb erfolgt die Dosierung über das Automatikventil 120 in den Flockulationstank 124. Ziel ist es, Feststoffe und kolloidale Abwasserinhaltsstoffe in einer stabilen Flocke zu binden. Dazu beträgt die Verweildauer im Flockulationstank 124 typischerweise zehn Minuten. Auch der Füllstand des Flockulationstanks 124 wird mit einem Sensor 126 überwacht.
Das entstandene Flocken-Wasser-Gemisch wird einer Bandfilterpresse 127 zugeführt, in der es durch Filtration in Filterrückstand 129 und ein flüssiges Filtrat 130 getrennt wird. Der Filterrückstand 129 (Schlamm) wird entwässert. Der entwässerte Filterrückstand (Filterkuchen 131) wird in einem Container 128 gesammelt und kann entsorgt oder verwertet werden. Optional kann der Filterkuchen 131 in den Produktionsprozess (Refiner-Prozess) wieder zurückgegeben werden. Alternativ kann der Filterkuchen 131 auch verbrannt und zur Energiegewinnung genutzt werden.
Die Flüssigphase 130 der Bandfilterpresse 127 (Filtrat und Presswasser) fließt ohne weitere Chemikaliendosierung einer Einrichtung 132 zur Druckentspannungsflotation zu. Dort werden diejenigen Feinstpartikel bzw. Schlammflocken abgetrennt, welche bei der Filtration noch nicht abgetrennt werden konnten. Auch die Einrichtung 132 zur Druckentspannungsflotation verfügt über einen Füllstandssensor 133.
Der aus der Einrichtung 132 zur Druckentspannungsflotation abgetrennte Schlamm wird über die Leitungen 134 in den Zulaufbehälter 100 zurückgeführt. Hierdurch können Flockungshilfsmittelreste, welche sich ggf. noch im Schlamm befinden, wieder in das System eingebracht werden. Dadurch kann der Einsatz von Flockungshilfsmitteln verringert werden und insgesamt ein betriebsstabilerer Anlagenzustand erreicht werden.
Der Klarlauf 136 der Druckentspannungsflotation (gereinigtes Abwasser) wird abgeleitet 138. Optional kann der Klarlauf 136 der Flotation über die Leitungen 140, 142 und den Wärmetauscher 144 zur Reinigung der Bandfilterpresse 127 genutzt werden. Zusätzlich kann zu diesem Zweck natürlich Frischwasser 146 eingespeist werden. Die Bandfilterpresse 127 kann sich insbesondere durch aus dem Holz stammende Harze sowie weitere holzteerverwandte Substanzen zusetzen. Zur Entfernung dieser Substanzen hat die Reinigung mit warmem/heißem Wasser zu erfolgen.
Für die gleichmäßige Flockenbildung in der Einrichtung zur Flockung 110, 124 ist eine optimale Durchmischung notwendig. Die im Flockulationstank 124 entstehenden Flocken sind in der Regel sehr groß und vergleichsweise schwer. Zur Unterstützung des eingebauten Rührers 125 wird ein Teilstrom 148 des Zirkulationswassers 150 der Druckentspannungsflotationsanlage 132 (typischerweise 5–25% des Zirkulationswasserstroms) von unten in den Flockulationstank 124 geleitet. Hierdurch werden die Turbulenz und insbesondere auch die vertikale Durchmischung im Flockulationstank 124 verbessert.
Die Dosierung des Flockungsmittels 112 sowie des Flockungshilfsmittels 116 ist im Normalbetrieb konstant. Der pH-Wert wird durch die Dosierung von Neutralisationsmittel 114 im Bereich von pH 4–9, bevorzugt im Bereich von pH 5,5–7,0 gehalten.
Um jederzeit eine optimale Dosierung von Flockungsmittel 112, Neutralisationsmittel 114 und Flockungshilfsmittel 116 zu gewährleisten, erfolgt eine automatische Anpassung der Dosierung entsprechend der Qualität des behandelten Abwassers. Diese wird über eine Trübungsmessung an zwei Punkten gemessen: Trübungsmessung 152 erfolgt im Ablauf der Flüssigphase 130 der Bandfilterpresse 127 und Trübungsmessung 154 erfolgt im Klarlauf 136 der Druckentspannungsflotation 132.
Liegt bei der Trübungsmessung 152 und 154 der Messwert jeweils 10% über dem Normalwert (der im Rahmen der Inbetriebnahme der Anlage ermittelt wurde), kann davon ausgegangen werden, dass sich der Zulauf zur Abwasseranlage derart verändert hat, dass die Chemikaliendosierung nicht ausreichend ist. In diesem Fall werden über eine automatische Steuerung schrittweise in Zeitintervallen von 5–20 Minuten (vorzugsweise 8–12 Minuten) die Flockungsmittel- und Flockungshilfsmittel-Dosierung 112, 116 um 5% erhöht. Hierbei kann die Dosierung von Flockungshilfsmittel 116 sowohl über das Automatikventil 118 als auch über das Automatikventil 120 erfolgen.
Liegt hingegen nur bei der Trübungsmessung 154 der Messwert 10% über dem Normalwert, kann davon ausgegangen werden, dass lediglich die Dosierung des Flockungshilfsmittels 116 nicht ausreichend ist. In diesem Fall wird über die automatische Steuerung schrittweise die Flockungshilfsmittel-Dosierung 116 um 5% erhöht. Die Erhöhung der Dosierung wird nach einem stabilen Betrieb von einer Stunde schrittweise wieder zurückgenommen, sodass die normalen Dosierungswerte wieder erreicht werden können.
Die typische Sollverweilverzeit im Zulaufbehälter 100 beträgt 2–3 h. Die Verweilzeit in den Flockulations-Kompoenenten 110–124 beträgt zusammen typischerweise 10 Minuten. Die Gesamtdurchlaufzeit für Abwasser durch die ganze Anlage, vom Eingang 104 bis zum Ausgang 138 beträgt etwa 4 h.
Eine solche Anlage kann typischerweise zwischen 4 und 35 m^3 Abwasser pro Stunde behandeln. Dabei kann eine Skalierung entweder durch Vergrößerung der Durchmesser der Rohre und Tanks erreicht werden, oder durch Parallelisierung.
Glossar
Flockung bzw. Flokkulation
Bei der Flockung werden feinste suspendierte oder kolloidal gelöste Stoffe durch Zugabe von Flockungsmitteln oder Flockungshilfsmitteln in eine abscheidbare Form überführt. Durch das Ausflocken und den dadurch geänderten physikalischen Bedingungen (größere Teilchen) können die Flocken über mechanische Trennverfahren (z.B. Sedimentation, Flotation) vom Wasser abgetrennt werden. Die Auswahl des Flockungsmittels bzw. Flockungshilfsmittels erfolgt hierbei in Abhängigkeit der abzutrennenden Stoffe.
Unter dem Begriff Flockung werden die zwei Vorgänge „Koagulation“ und „Flocculation“ zusammengefasst. Unter Koagulation versteht man die Entstabilisierung feinstdisperser bis kolloidaler Systeme. In diesen Systemen können sich Partikel aufgrund der gleichartigen Ladung nicht annähern und zu größeren Flocken vereinigen. Durch Zugabe der Flockungsmittel werden entgegengesetzt geladene Ionen zugegeben, die die Ladung der Kolloide kompensieren und so eine Zusammenlagerung zu Mikroflocken ermöglicht. Bei der Flocculation werden durch Zugabe von sogenannten Flockungshilfsmitteln viele kleine Partikel bzw. Mikroflocken mit Hilfe langkettiger organischer Moleküle zu größeren Teilchen (Makroflocken) verbunden. Die Entstehung von stabilen Makroflocken ist Voraussetzung für einen hinreichend hohen Abscheidegrad bei mechanischen Trennverfahren. (Nach "Industrieabwasserbehandlung; Rechtliche Grundlagen, Verfahrenstechnik, Abwasserbehandlung ausgewählter Industriebranchen, Produktionsintegrierter Umweltschutz"; Rombach Druck- und Verlagshaus GmbH & Co KG Freiburg/Br; 2007, S. 71)
Flockungsmittel
Flockungsmittel ermöglichen eine Zusammenlagerung von kleinsten, kolloidalen Partikeln (Kolloide) in Flüssigkeiten zu Mikroflocken. Häufig werden zu diesem Zweck Eisen- oder Aluminiumsalze eingesetzt (z.B. Eisen-III-Chlorid, Eisen-II-Sulfat, Aluminiumchorid, Aluminiumsulfat). Durch Dissoziation der Aluminium- und Eisensalze entsteht die zur Entstabilisierung der Kolloide (Koagulation) nötigen Kationen Fe³⁺ und Al³⁺.
Der Koagulation schließt sich häufig die Flocculation an. Hierbei kommt ein Flockungshilfsmittel zum Einsatz, das die Mikroflocken zu Makroflocken verbindet. (Nach "Industrieabwasserbehandlung; Rechtliche Grundlagen, Verfahrenstechnik, Abwasserbehandlung ausgewählter Industriebranchen, Produktionsintegrierter Umweltschutz"; Rombach Druck- und Verlagshaus GmbH & Co KG Freiburg/Br; 2007, S. 71)
Flockungshilfsmittel
Stoffe, die eine Flocculation (Verbindung von Mikro- zu Makroflocken) ermöglichen, werden als Flockungshilfsmittel bezeichnet. Hierbei handelt es sich um natürliche oder synthetische langkettige Makromoleküle, welche ionisierbare Gruppen besitzen (daher auch die Bezeichnung Polyelektrolyte). (Nach "Industrieabwasserbehandlung; Rechtliche Grundlagen, Verfahrenstechnik, Abwasserbehandlung ausgewählter Industriebranchen, Produktionsintegrierter Umweltschutz"; Rombach Druck- und Verlagshaus GmbH & Co KG Freiburg/Br; 2007, S. 71).
Die Wahl des Flockungshilfsmittels zur Behandlung ein bestimmtes Wassers beeinflusst unter anderem Größe und Festigkeit der entstehenden Makroflocken. Eine stabile Flocke ist Voraussetzung für einen hohen Abscheidegrad und wirtschaftlichen Betrieb verschiedener Trennverfahren. Die Flockenfestigkeit ist insbesondere beim Eindicken und Entwässern von Schlämmen durch Filtration und Zentrifugation eine wichtige Voraussetzung, da die Schlämme hierbei hohen Druck- und Scherbeanspruchungen ausgesetzt sind. (Nach "ATV Handbuch Industrieabwasser, Grundlagen", 4. Auflage, Verlag Ernst & Sohn, S. 228)
Flotation (Druckentspannungsflotation, Elektroflotation)
Flotation ist ein physikalisches Trennverfahren, bei dem ungelöste Inhaltsstoffe aus dem Abwasser abgeschieden werden, indem diese durch Anlagerung feinster Gasblasen leichter als das umgebende Wasser werden und aufschwimmen (flotieren). Die aufschwimmenden Inhaltsstoffe können von der wässrigen Phase abgetrennt werden. Die wesentlichen verfahrenstechnischen Gesichtspunkte bei der Flotation sind die Erzeugung feinster Gasblasen und die stabile Haftung der Gasblasen an der Oberfläche der ungelösten Stoffe. Die Haftung der Gasblasen an den ungelösten Teilchen kann durch Zugabe von Flotationshilfsmitteln erzielt werden. Die Erzeugung feinster Bläschen erfolgt entweder durch Begasung, durch Druckentspannung oder durch Elektrolyse. Bei der Begasungsflotation wird das Flotationsgas, in der Regel Luft, durch Begasungsrührer oder Injektoren in die Suspension eingetragen. Bei der (Druck-)Entspannungsflotation wird mit gelöstem Gas übersättigtes Wasser durch Entspannung, also Verminderung des Druckes, feinblasig ausgegast. Bei der Elektroflotation werden durch Elektrolyse von Wasser (salzhaltig) die für die Flotation benötigten Gasblasen erzeugt. (Nach ATV Handbuch Industrieabwasser, Grundlagen, 4. Auflage, Verlag Ernst & Sohn, S. 108.)
Holzfaserplatte
(Holz-)Faserplatten werden aus Holz, Sägenebenprodukten oder Resthölzern, aber auch aus anderen holzfaserhaltigen Pflanzen wie Flachs oder Raps hergestellt. Dies geschieht durch Hacken des Rohmaterials, anschließendes Dämpfen, Kochen und chemisches oder mechanisches Aufschließen bis hin zu Einzelfasern, Faserbündeln oder Faserbruchstücken. Der strukturelle Zusammenhalt der Faserplatten beruht im Wesentlichen auf der Verfilzung der Holzfasern und auf ihren holzeigenen Bindekräften, es können aber auch Klebstoffe als Bindemittel eingesetzt werden. Man unterscheidet folgende Herstellungsverfahren: beim Nassverfahren sedimentieren die Fasern aus einer wässrigen Fasersuspension zum Vlies, während beim umweltfreundlicheren Trockenverfahren (Refiner-Prozess) die trockenen Fasern mechanisch oder pneumatisch zu einem Vlies verdichtet werden. Die entstehenden Matten werden anschließend verpresst. Moderne Herstellungsverfahren verzichten möglichst auf chemische Bindungsmittelzusätze, sie greifen teilweise auf das im Holz vorhandene Lignin als Bindemittel zurück. Werden die Holzfaserplatten im Trockenverfahren hergestellt, unterscheidet man u.a. mitteldichte und hochdichte Faserplatten. (Nach http://de.wikipedia.org/wiki/Faserplatte.)
Kolloid, kolloidal
Als Kolloide werden Teilchen oder Tröpfchen bezeichnet, die im Dispersionsmedium (Feststoff, Gas oder Flüssigkeit) fein verteilt sind. Das einzelne Kolloid ist typischerweise zwischen 1 und 500 nm groß. Sind sie beweglich (etwa in einem flüssigen Dispersionsmedium), so zeigen Kolloide meist Brownsche Bewegung. Meist wird für Kolloide angenommen, dass es Emulsionen oder Suspensionen von Tröpfchen oder Teilchen in einer Flüssigkeit sind. Grundsätzlich kann sowohl die disperse Phase als auch das Dispersionsmedium ein Feststoff, eine Flüssigkeit oder ein Gas sein. Kolloidale Lösungen stehen zwischen echten Lösungen (molekulardispers) und Suspensionen (grob dispers). Aufgrund ihrer im Verhältnis zum Volumen vergleichsweise großen Grenzflächen spielen Effekte der Oberflächenchemie für Kolloide eine besondere Rolle. (Nach http://de.wikipedia.org/wiki/Kolloid.)
Vorreinigung
Unter Vorreinigung ist ein Reinigungsschritt oder Verfahren zu verstehen, der/das den zu reinigenden Stoff nicht vollständig reinigt, sondern weiteren Reinigungsschritten oder Verfahren vorgeschaltet ist.
Bezugszeichenliste

100: Zulaufbehälter
102: Rührwerk
104: Abwasser bzw. Refiner-Prozesswasser
106: Füllstandssensor
108: Pumpe
110: Röhrenflockulator
112: Flockungsmittel
114: Neutralisationsmittel
116: Flockungshilfsmittel
118: Automatikventil
120: Automatikventil
122: pH-Sensor
124: Flockulationstank
125: Rührer
126: Füllstandssensor
127: Bandfilterpresse
128: Container für Filterkuchen
129: Filterrückstand
130: Flüssigphase (Filtrat und Presswasser) der Bandfilterpresse
131: Filterkuchen
132: Einrichtung zur Druckentspannungsflotation
133: Füllstandssensor
134: Schlammrücklauf
136: Klarlauf der Druckentspannungsflotation
138: Ausleitung
140: Leitung
142: Leitung
144: Wärmetauscher
146: Frischwasser
148: Teilstrom des Zirkulationswassers der Druckentspannungsflotation
150: Zirkulationswasser der Druckentspannungsflotation
152: Trübungsmesssonde
154: Trübungsmesssonde

zitierte Literatur
zitierte Patentliteratur

DE 10 019 960 A1

zitierte Nicht-Patentliteratur

"ATV Handbuch Industrieabwasser, Grundlagen", 4. Auflage, Verlag Ernst & Sohn, S. 108
"ATV Handbuch Industrieabwasser, Grundlagen", 4. Auflage, Verlag Ernst & Sohn, S. 228
"Industrieabwasserbehandlung; Rechtliche Grundlagen, Verfahrenstechnik, Abwasserbehandlung ausgewählter Industriebranchen, Produktionsintegrierter Umweltschutz"; Rombach Druck- und Verlagshaus GmbH & Co KG Freiburg/Br; 2007, S. 71

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10019960 A1 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

"Industrieabwasserbehandlung; Rechtliche Grundlagen, Verfahrenstechnik, Abwasserbehandlung ausgewählter Industriebranchen, Produktionsintegrierter Umweltschutz"; Rombach Druck- und Verlagshaus GmbH & Co KG Freiburg/Br; 2007, S. 71 [0041]
"Industrieabwasserbehandlung; Rechtliche Grundlagen, Verfahrenstechnik, Abwasserbehandlung ausgewählter Industriebranchen, Produktionsintegrierter Umweltschutz"; Rombach Druck- und Verlagshaus GmbH & Co KG Freiburg/Br; 2007, S. 71 [0043]
"Industrieabwasserbehandlung; Rechtliche Grundlagen, Verfahrenstechnik, Abwasserbehandlung ausgewählter Industriebranchen, Produktionsintegrierter Umweltschutz"; Rombach Druck- und Verlagshaus GmbH & Co KG Freiburg/Br; 2007, S. 71 [0044]
"ATV Handbuch Industrieabwasser, Grundlagen", 4. Auflage, Verlag Ernst & Sohn, S. 228 [0045]
ATV Handbuch Industrieabwasser, Grundlagen, 4. Auflage, Verlag Ernst & Sohn, S. 108. [0046]
http://de.wikipedia.org/wiki/Faserplatte. [0047]
http://de.wikipedia.org/wiki/Kolloid. [0048]

Claims

Abwasserbehandlungsanlage für Abwasser (104) mit kolloidalen Inhaltsstoffen mit: a) einem Zulaufbehälter (100) zur Aufnahme des zu behandelnden Abwassers (104); b) Mitteln (108) zum Leiten des Abwassers aus dem Zulaufbehälter (100) in mindestens eine Einrichtung (110, 124) zur Flockung der kolloidalen Inhaltsstoffe in dem zu behandelnden Abwasser; c) Mitteln zum Leiten des Abwassers mit den gebildeten Flocken aus der Einrichtung (110, 124) zur Flockung in einen Filter (127) zum Filtern der gebildeten Flocken; c1) wobei sich in dem Filter ein Filterrückstand (129) sammelt und c2) ein Filtrat (130) austritt; d) Mitteln zum Entwässern des Filterrückstands (129), wodurch ein Filterkuchen (131) gebildet wird; d1) Mitteln zum Beimengen des beim Entwässern entzogenen Wassers zu dem Filtrat (130); e) Mitteln (128) zum Sammeln des Filterkuchens (131); f) Mitteln zum Leiten des Filtrats (130) in eine Flotationsanlage (132); f1) in der sich Flotat und gereinigtes Abwasser (136) voneinander separieren lassen; g) Mitteln (134) zum Rückführen des Flotats in den Zulaufbehälter (100); und mit h) Mitteln zum Ausleiten (138) des behandelten Abwassers (136).
Abwasserbehandlungsanlage nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Einrichtung zur Flockung mindestens ein Röhrenflockulator (110) und/oder ein Flockulationstank (124) vorgesehen sind.
Abwasserbehandlungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Filter eine Bandfilterpresse (127) und/oder eine Schneckenpresse vorgesehen sind/ist.
Abwasserbehandlungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flotationsanlage (132) eine Einrichtung zur Druckentspannungsflotation ist.
Abwasserbehandlungsanlage nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch Mittel zum Leiten eines Teils (148) von mit einem Gas übersättigten Wasser (150) der Einrichtung (132) zur Druckentspannungsflotation in einen Flockulationstank (124), der Teil der Einrichtung (110, 124) zur Flockung ist.
Abwasserbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flotationsanlage (132) eine Einrichtung zur Elektroflotation ist.
Abwasserbehandlungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch a) Mittel (140, 142, 144) zum Leiten eines Teils des behandelten Abwassers (136) in den Filter (127); und b) Mittel (108) zum Spülen des Filters mit dem Teil des behandelten Abwassers.
Abwasserbehandlungsanlage nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass im Zulaufbehälter (100) ein Wärmetauscher (144) zum Wärmen des behandelten Wassers zum Spülen des Filters vorgesehen ist.
Abwasserbehandlungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Einrichtung (110, 124) zur Flockung der kolloidalen Inhaltsstoffe Mittel zum Dosieren von Flockungsmitteln (112) und Flockungshilfsmitteln (116) aufweist; b) dass die Mittel zum Dosieren derart ausgebildet sind, b1) dass die Dosierung der Flockungsmittel (112) und Flockungshilfsmittel (116) erhöht wird, wenn die Trübung sowohl des Filtrats (130) als auch des gereinigten Abwassers (136) zunimmt; und b2) dass die Dosierung nur der Flockungshilfsmittel (116) erhöht wird, wenn die Trübung des gereinigten Abwassers (136), nicht aber die Trübung des Filtrats (130) zunimmt.
Verwendung einer Abwasserbehandlungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Vorreinigung von Abwasser aus der Produktion von Holzfaserplatten.
Verfahren zum Behandeln von Abwasser mit kolloidalen Inhaltsstoffen mit folgenden Schritten: a) Sammeln des zu behandelnden Abwassers (104) in einem Zulaufbehälter (100); b) Leiten (108) des Abwassers aus dem Zulaufbehälter (100) in mindestens eine Einrichtung (110, 124) zur Flockung der kolloidalen Inhaltsstoffe in dem zu behandelnden Abwasser; b1) Bilden von Flocken in dem zu behandelnden Abwasser in der Einrichtung (110, 124) zur Flockung; c) Leiten des Abwassers mit den gebildeten Flocken aus der Einrichtung zur Flockung in einen Filter (127); c1) Filtern der gebildeten Flocken in dem Filter (127); c2) wobei sich in dem Filter ein Filterrückstand (129) sammelt und c3) ein Filtrat (130) austritt; d) Entwässern des Filterrückstands (129), wodurch ein Filterkuchen (131) gebildet wird; d1) wobei das beim Entwässern entzogene Wasser dem Filtrat (130) beigemengt wird; e) Sammeln (128) des Filterkuchens (131); f) Leiten des Filtrats (130) in eine Flotationsanlage (132); f1) Separieren des Filtrats in Flotat und gereinigtes Abwasser (136); g) Rückführen (134) des Flotats in den Zulaufbehälter (100); und h) Ausleiten (138) des behandelten Abwassers (136).
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Flockung notwendige Chemikalien (112, 114, 116) abhängig von einer Trübung des Filtrats (130) und/oder des behandelten Abwassers (136) dosiert werden.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, a) dass die zur Flockung notwendigen Chemikalien Flockungsmittel (112) und Flockungshilfsmittel (116) umfassen; b) dass die Dosierung der Flockungsmittel (112) und Flockungshilfsmittel (116) erhöht wird, wenn die Trübung sowohl des Filtrats (130) als auch des gereinigten Abwassers (136) zunimmt; und c) dass die Dosierung nur der Flockungshilfsmittel (116) erhöht wird, wenn die Trübung des gereinigten Abwassers (136), nicht aber die Trübung des Filtrats (130) zunimmt.