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Verfahren zur Aufbereitun von Abwässern.
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Industrielle Abwässer sind auf mannigfache Art und Weise verunreinigt.
Sie enthalten u.U. feste Verunreinigungen neben Fasern und Haaren und,weiterhin
weitgehend abhängend von der jeweiligen Fabrikation, z.B. Parbstoffreste, Schlicht-
und Entschlichtmittel, sog. Avivagen, Polyphosphate, Detergentien und andere vergleichsweise
großmolekulare organische und anorganische Stoffe in Aggreggationen innerhalb und
außerhalb des Bereiches der Kolloide sowie organische und anorganische Säuren, Basen
und Salze.
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Zur Aufbereitung solcher heterogen verunreinigten Wässer ist bereits
vorgeschlagen worden, nach Abseheidung der festen bzw. faserigen Verunreinigungen
den p.-Wert in der Weise zu verändern, daß anwesende Kolloide und andere nicht ionogen
oder molekular gelöste Stoffe zur Ausflockung gebracht werden, soweit diese Stoffe
nicht schon beim Zusammenbringen der Abwässer aus verschiedenen
Fabrikteilen,
z.B. in einem Sammelbeek en, ausgeflockt und abgeschieden worden sind. Der pH-Wert-Bereich,
in dem eine solche Flockung eintritt, reicht für gewöhnlich
von
3,5 bis 8,.5.
Die gesammelten Abwässer selbst können
Bauer,
neutral oder alkalisch sein;
ihr pH-Wert wird in bekannter gleise durch eine Regeleinrichtung gesteuert, die
die notwendige Zugabe von Säuren, meist Mineralsäuren, oder Basen vornimmt. Um die
Ausflockung zu erleichtern, ist es auch bekannt, Lösungen von Salzen, z.B. Eisen-
oder Aluminiumsalzen, zuzugeben, die bei den eingestellten p.-Werten unlösliche
Flocken von Metallhydroxyd bzw. Oxydhydrat bilden, an die sich die aus dem Abwasser
abgeschiedenen, geflockten Stoffe anlagern. Die Säuren oder Alkalien und bzw. oder
die Metallsalzlösung können dabei gleichzeitig oder unmittelbar hintereinander zugegeben
werden. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, kurz vor, kurz nach oder gleichzeitig
mit dem Floekungsmittel feinverteilte Luft o$er andere Gase unter Vermeidung von
Turbulenz einzutragen. Auf diese ';leine soll erreicht werden, daß die ausgeflockten
Stoffe bzw. Hilfsstoffe mitGasbläschen beladen werden und dadurch erhöhten Auftrieb
erhalten. Sie sammeln sich dann in Form einer stabilen schaumigen Schlammschicht
an der Oberfläche des Abwassers an,
wenn diesen z.B.
in einem Beruhigunge-
oder Flotationsbeeken zur
Ruhe bzw. zum ruhigen
Fließen
kommt. Von dort kann die Schlammschicht dann mit bekannten
Mitteln abgenommen und entfernt und
weiterer Äufarbeitung, $.B.
Trocknung und Verbrennung, zugeführt
werden, während das Abwasser weiter
aufbereitet wird.
Bezüglieh-der
Größe der Gasbläschen ist der Vorschlag gemacht
worden,
daß diese
in überwiegender
Mehrzahl 0,01 mm
Durchmesser
nicht
überschreiten sollen.
Dabei soll eich
die Flüssigkeit im
drucklosen
Zustand befinden und
Luft oder andere Gase entweder
unter Vakuum oder
unter einem Druck von nur einigen Millimetern
Flüssigkeitssäule sugesetzt
werden.
Das Zumischen von Chemikalien und Gasen zu dem Abwasser ge-
schieht
in bekannter
Weise in einem Mischgefäß,
meist Mischer
genannt.
Der Zusatz von Leinverteilten Gasen kann z.B.
durch
in den Mischer
eingebaute
Platten oder Körper aus porösem
Material, z.B. Sintermetall
oder keramische Massen und bzw. oder
durch Gase ansaugende und diese zerteilende
Rührer
geschehen.
Das auf diese Weise vorgereinigte
Abwasser
kann
nun zur Beseiti-
gung letzter Trübungen
in bekannter
Weise, z.B.
durch Kies- oder
Koksfilter,
filtriert werden. Dänach
enthält es immer noch n@chtausgefällte, z.B.
molekular gelöste Stoffe
mit verhältnismäßig
großen Molekülen, wie z.B.
Farbstoffe, Reste
von Detergentien
und Polyphosphate sowie andere Salze.
Diese
Stoffe werden, wie vorgeschlagen worden ist, aus dem meist nur sehr schwach sauren
Abwasser entfernt, indem man es über ein Bett führt, das ein feingekörntes Kunstharz
enthält.
Dieses
Kunstharz enthält keine ionenaktiven Gruppen und ist mit wässrigen
Alkalien regenerierbaro Nach Passieren dieses Kunstharzfilters ist das Abwasser
klar und ungefärbt, und es kann unbedenklich in die Vorfluter von Flußläufen entlassen
werden. Man kann es aber nach einem weiteren Vorschlag auch über zwei oder mehrere
hintereinandergeschaltete Kunstharz-Ionenaustauseher leiten, welche im "Gegenioneneffekt"
arbeiten, so daß der Salzgehalt des gereinigten Wassers nach Belieben konstant gehalten
werden kann. Damit ist in vielen Fällen die Möglichkeit zur wenigstens teilweisen
Wiederverwendung des regenerierten Abwassers im Kreislauf im eigenen Betrieb gegeben.
Bei., in Bezug auf Verunreinigungen stark konzentrierten Abwässern,
wie sie z.B. in Textildruck- und Ausrüstungsbetrieben anfallen, gelingt die Abscheidung
von allen ausfällbaren Bestandteilen jedoch nur unvollkommen, wenn die Ausfällbarkeit
der verschiedenartigen Verunreinigungen einen breiten PH-Bereich einnimmt und insbesondere
zu beiden Seiten des Neutralpunktes liegt. Als Folge davon sind dann die nachgeschalteten
Kies- bzw.
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Koks- und Kunstharzfilter überlastet und:verstopfen schließlich. Ein
regulärer kontinuierlicher Betrieb der Abwasserreinigungsanlage ist dann nicht mehr
möglich. Es wurde gefunden, daß die Abscheidung dieser verschiedenartigen Verunreinigungen
aus industriellen Abwässern, namentlich von" in Bezug auf Verunreinigungen konzentrierten
Textilabwässern durch Einstellung des p.-Wertes und Zugabe von Metallsalzlösungen
und feinverteilter Luft in einem Mischer dadurch entscheidend vervollkommnet und
verbessert wird, daß das Wasser 2malod. mehrere Male hintereinander bei pH-Werten
von 8,5 bis 3,5 in Mischern mit Metallsalzlösungen, vorzugsweise vor Aluminiumsalzen
und feinverteilter Luft behandelt wird, wobei jeweils zvrischen zwei. Mischern bzw.
einem Mischer und einem Filter das Abwasser ein Absetzbecken bzw. Aufschwimm- oder
Flotationsbecl;en d-.rchfließt und die gesamte Aufenthaltsdauer in den Iiischern
10 biL, 30 Minuten, vorzugsweise 10 bis 20 Minuten, beträgt.
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* in bekannter Weise
Bei bekannten Verfahren beträgt
die Aufenthaltszeit erheblich weniger als 10 Minuten, nämlich etwa 5 Minuten. Für
gewöhnlich genügen zwei oder drei solcher hintereinandergeschalteter Misch- und
Absetzeinheiten,,um das Abwasser so zu reinigen, daß es mühelos filtrierbar ist.
Es können jedoch auch noch, wenn nötig, weitere Stufen angeschlossen werden. Dabei
wird in allen Stufen insgesamt nicht mehr Metallsalzlösung als nach bekannten Verfahren
in einer Mischerstufe angewandt, z.B.vaerden pro m3 Abwasser 75 bis 250 g Aluminiumsulfat
(A12(S04)3) angewandt. Die intensive Durchmischung von Abwässern in relativ kurzen
Zeiten mit rietallsalzlösungen ist in großen Mischgefäßen schwierig und es hat sich
auch herausgestellt, daß die gleichmäßige Beaufschlagung des Mischers mit feinverteilter
Luft mit zunehmendem Querschnitt schwieriger wird, so daß bei einmaliger Behandlung
in einem relativ großen Mischer ein Teil der ausgeflockten Substanz nur unvollkommen
mit Luftbläschen versehen wird und dann nicht zum Aufschwimmen kommt. Diese Anteile
werden dann nicht im Flotationsbecken von der Oberfläche abgeräumt, sondern kommen
mit auf die Filter und belasten diese unnötig. Das gilt insbesondere, wenn im Mischer
zentral angeordnete Belüftungsrührer angewendet werden.
Das erfindungsgemäße
Verfahren schlägt dem Bekannten gegenüber eine mehrstufige Behandlung vor, bei der
ein vergleichsweise großer Mischer in mehrere kleine Mischer aufgeteilt wird, deren
gleichmäßige Belüftung leichter $u erreichen ist und wobei ausgeflockte Anteile,
die nicht mit Luftbläschen versorgt werden, praktisch nicht auftreten.
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Das Verfahren ermöglicht auch eine fraktionierte Ausflockung von Verunreinigungen.
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Es ist bekannt, daß verschiedene.kolloide Substanzen bei den unterschiedlichsten
pH-Werten durch Elektrolyte geflockt werden.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann zoB. der erste Mischer auf
einen pH-Wert von 8,2, der zweite auf einen solchen von 6,5 und ein dritter auf
5,0 eingestellt werden, wobei der %-Wert durch Zugabe von Metallsalzlösung oder
6äure gesteuert wird.
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Auf diese Weise gelingt die Ausfällung eines größeren Anteils von
Kolloiden, deren Art und Menge jederzeit in dem Abwasser wechseln kann, als wenn
nach bekannten Verfahren nur ein Mal bei einem bestimmten P.-Wert behandelt wird.
In
den einzelnen Stufen können jeweils gleiche oder ungleiche Mengen an Metallsalzen
und bzw. oder Säure zugegeben werden, je nachdem bei welchen PH-Werten sich die
besten Ausflockun8en ergeben.
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Man kann in jeder Stufe mit demselben Metallsalz oder auch mit verschiedenen
Salzen arbeiten. Es kann z.B. der Fall Bein, daß das Abwasser oxydierbare Stoffe
enthält, die den biologischen Sauerstoffbedarf erhöhen und man deshalb in einer
Stufe Aluminiumnitrat zusetzt, während man in anderen Stufen Aluminiumsulfat zusetzt,
weil man mit dem doppelt geladenen Sulfation einen besseren Ausflockungseffekt erzielt.
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Man kann 3,n jede Stufe eine PH-Regelung einbauen,-wenn die Zusammensetzung
der Wässer stark schwankt. Man kann auch nur die erste und die letzte in Bezug auf
den pH-Wert regeln.
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Die mittleren Stufen erhalten dann konstante Mengen an Metallsalzlösungen
bzw. Säure.
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Das Abwasser, das das letzte Flotationsbecken verläßt, ist durchsichtig
klar und dem pH-Wert nach gewöhnlich schwach sauer. Er liegt bei z.B.
5,0. Dieses vorgereinigte Wasser wird in die Kies- bzw. Koks- und
die Kunstharzfilter entlassen. Es ist vorteilhaft, die einzelnen Behandlungsstufen
kaskadenartig übereinander»anzuordnen, so daß das Abwasser aus dem Sa:n:ielbecken
hdraus nur ein Mal gepumpt werden muß und dann von Behandlungsstur zu Behandlungsstufe
fließt.
Bei ie In.einem Betrieb, in dem Textilien gefärbt
und bedruckt werden, fallen stündlich insgesamt 80 m3 Abwasser an, die hauptsächlich
mit Farbstoffen, Detergentien und Schlichtungsmitteln verunreinigt sind. Die aus
verschiedenen Betriebsteilen stammenden, überwiegend alkalischen Abwässer werden
in eineu Becken gesammelt und von dort in ein Mischgefäß von 10 m3 Inhalt geleitet.
Die Elektrodensonde eines Säurewertreglers veranlaßt die Zufuhr von soviel 10%iger
Schwefelsäure, daß bei gleichzeitigem konstanten stündlichen Zusatz von 40 1 Aluminiumsulfatlösung,die
?0 g A12(S04)3 pro Liter enthält, ein PH-Wert von ?,5 des Abwassers im Mischer erhalten
wird. Ein Rührer verteilt stündlich 40 Nm3 Luft in der Flüssigkeit im Mischer. Ein
Teil der Luftbläschen dringt aufgrund der ihnen vom Rührer erteilten kinetischen
Energie bis an die jandungen des Mischers, der eine quadratische Grundfläche von
5,56 m2 besitzt.
Das Aluminiumsulfat Wird in dem Abwasser zu unlöslichem
Aluminiumhydroxyd in Flockenform umgesetzt, an das sich ein großer Teil der kolloiden
bzw. aus-großen Molekülen bestehende verunreinigende Stoffe und im übrigen Luftbläschen
ansiedeln. Auf dem Abwasser bildet sich aus den Verunreinigungen und dem Aluminiumhydroxyd
und der Luft eine zunächst noch lockere Schaumschicht, die mit dem Wasser zusammen
über die Wehrmauer des Mischers in das Klärbecken übertritt. Die Abmessungen des
Klärbeckens sind 2,37 x 1,80 - 7,00 m. Hier verfestigt sich die Schaumschicht und
wird mittels bekannter Räumeinrichtungen oder von Hand oder über eine Auflauffl,-iche
von der Abwasseroberfläche abgetrennt und in eine Ablaufrinne überführt. Das von
der schaumigen Schlammschicht befreite Abwasser tritt über eine Wehrmauer in eine
Ablaufrinne über und von dort in den zweiten Mischer, der die gleichen Abmessungen
wie der erste Mischer hat. Hier werden dem Abwasser stündlich weitere 80 Liter Aluminiumsulfatlösung
(70 g/1) zugesetzt, die ebenfalls zu unlöslichem Aluminiumhydroxyd umgesetzt werden
und auf die restliche kolloide Verunreinigungen des Abwassers gufziehen. Für die
Belüftung sorgt hier ebenfalls ein Rührer. Der aufschwimmende leichte Schaum tritt
mit dem Abwasser über die Wehrmauer des Mischers in das anschließende Klärbecken
über, in dem sich der schaumige Schlamm verfestigt und wo er von der Oberfläche
abgeräumt
wird. Das Abwasser ist nun bis auf einige mitgerissene
Schaum-
flocken klar und hat den pH-Wert 5.,2.
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Es tritt über die Wehrmauer des Klärbeckens in ein Kiesfilter
über,
:das in bekannter Weise mit verschiedenen Kieselstein-
schichten
unterschiedlicher Größe versehen ist. Von diesem
Filter fließt ein absolut
klares, mitunter gefärbtes Abwasser
ab, das den Harzfiltern saugeführt
wird, die in bekannter Weise die restlichen Farbstoffe sowie Detergentien
und Polyphosphate
aufnehmen. Von diesen fließt ein klaren ungefärbtes
Abwasser
vom pH-Wert 6,0 ab, das ohne Gefahr in die Vorfluter
von Wasser-
läufen geleitet werden kann.
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Durch weitere Behandlung dieses Wassers in bekannter Weise mit-tels
Ionenaustauschern kann auch seine Salzkonzentration vermindert
und das
Abwasser wenigstens zum Teil in die Fabrik zurückgenommen und wiederum
zu den verschiedensten Zwecken, wie z.B. Spülen, Wa-
schen, Färben benutzt
werden.
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Besonders bewährt für diese Abwasserbehandlung hat sich eine
Einrichtung mit Mischern, deren Abwassereintritte sich unten
in
Bodennähe befinden und die mit Rührern ausgerüstet sind, die-
durch
die hohle Rührerwelle oder durch einen die Rührerwelle umgebenden Mantel Luft oder
andere Gase in regelbarer Menge ansaugen und die Feinverteilung der Luft in der
Suspension in den Mischern vornehmen und dabei den einzelnen Gasblasen eine solche
kinetische
Energie mitteilen, die bei einem Teil ausreicht, die bis an die Mischerwandungen
zu schleudern, ohne jedoch dabei Turbulenz der Suspension zu bewirken und bei der,
das Abwasser und die aufschwimmende schaumige Schlammschicht in einem anschließenden
Klärbecken getrennt werden und das Abwasser danach zur gleiohaztigen Behandlung
in gleichartige tiefer gelegene Mischer und Klärbecken übertritt.