-
Verfahren zur Reinigung industrieller Abwässer Mit ständig steigender
Verunreinigung des Grundwassers, der Flüsse und Seen sieht sich die Industrie vor
die Notwendigkeit gestellt, ihre Abwässer zu,reinigen und das gereinigte Wasser
gegebenenfalls wieder zu verwenden, während die Verunreinigungen zumeist vernichtet,
z.B. verbrannt werden.
-
Bei einem bekannten Verfahren zur Abwasser-Reinigung werden die emulgierten
und dispergierten Verunreinigungen der Abwässer durch Metallhydroxyde, wie Aluminium-,
Eisen-oder Magnesiumhydroxyd, niedergeschlagen. Hierzu werden dem zu reinigenden
Abwasser entsprechende Metallsalze, z.B. Aluminiumsulfat, zugegeben, wobei durch
Zusetzung eines Neutralisationsmittels der für die nachfolgende Fällung günstigste
PH-Bereich eingestellt wird. Bei alkalischen Abwässern dient als Neutralisationsmittel
üblicherweise
eine Säure, insbesondere Schwefelsäure, während bei
sauren Abwässern der erforderli@-hen Erhöhung des pH-Wertes durch Zugäbe einer Base,
wie z;.B. gebrannter oder gelöschter Kalk oder Natronlauge, Rechr-mg getragen wird.
-
Die entstandenen Metallhydroxydflocken, welche die Verunreinigungen
eLthE@-_ten, läßt man in der Regel .sedimentieren, wobei Jas Absetzen derselben
je nach dem spezifischen Gewicht der gebildeten Flocken in positiver oder negativer
Richtung, d.h. nach oben oder unten erfolgt. Die entstandenen Flocken besitzen jedoch
noch ein relativ großes Volumen, da sie außer den Abwasserverunreinigungen auch
noch Wasser enthalten. Der ausgefällte Verunreinigungsanteil kann daher je nach
Verunreinigungsgrad des zu reinigenden Abwassers selbst nach mehrstündiger Sedimentation
noch bis zu 90 % des Ausgangsvolumens betragen. Zwar gelingt es durch Erhöhung
der Zugabemenge an Fällungsmittel,den ausgefällten Verunreinigungsanteil volumenmäßig
zu verkleinern, jedoch ist die Zugabe einer größeren Fällungsmittelmenge unwirtschaftlich
und das gereinigte Abwasser genügt nur selten den behördlichen Reinheitsvorschriften,
da noch kleine Flocken in Schwebe bleiben. Außerdem stellt sich der Nachteil einer
stärkeren Versalzung des Abwassers ein.
Der nach Ausfällung und
Abtrennung erhaltene Verunreinigungsanteil wird üblicherweise in einer weiteren
Stufe über eine längere Verweilzeit durch weiteres Absetzen eingedickt und falls
erforderlich, durch Filtration soweit entwässert, daB er verbrannt werden kann.
Es ist auch bereits bekannt, eine Eindickung des ausgefällten und abgetrennten Verunreinigungsanteils
durch Zentrifugieren herbeizuführen.
-
Bei einem anderen bekannten Verfahren wird das Abwasser nach Zugabe
der Fällungsmittel und Beendigung der Ausflockung durch Aufgabe auf eine Filterhilfsschicht
direkt filtriert. Hierbei entsteht zwar ein relativ sauberes Wasser, jedoch ist
wegen der hohen Verschmutzung des Filters die Filterleistung sehr gering.
-
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Sedimentationszeit
der ausgeflockten Verunreinigungen zu verringern und die spezifische Leistung der
gegebenenfalls für die Filtrierung des gereinigten Wassers eingesetzten Filter zu
erhöhen. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß man dem Abwasser eine wasserunlösliche
Flüssigkeit mit einem vom spezifischen Gewicht des Wassers abweichenden spezifischen
Gewicht zugibt, mit dem Abwasser intensiv :_:ischt und die 1@iisc-iung ruhig stellt,
nach erfolgter Sedimentation die Verunreinigungen zusammen mit der zugegebenen F
lüssi,kait und dem gefällten :.:etallhydroxyd vom Wasser trennt und dieses gegebenenfalls
filtriert.
Bei diesem Verfahren erfolgt nach Zugabe und Mischung
des Abwassers mit der Zugabeflüssigkeit in äußerst kurzer Zeit eine nahezu vollständige
Sedimentation der Verunreinigungen, die lediglich noch einen geringen Bruchteil
des Ausgangsvolumens einnehmen. Sollte das erhaltene gereinigte Wasser hiernach
noch einer Filtrierung bedürfen, so kann die Restverunreinigung bei hoher spezifischer
Filterleistung sehr leicht und schnell entfernt werden.
-
Im Verfolg des Erfindungsgedankens wird die abgetrennte Verunreinigungsphase
zur Lösung des ausgefällten Metallhydroxyds mit Säure, z.B. Schwefelsäure, auf einen
pH-Wert von etwa 1 angesäuert, und die Verunreinigungen zusammen mit der zugegebenen
Flüssigkeit abgetrennt. Das hierbei in Lösung zurückgewonnene Metallhydroxyd kann
vorteilhaft erneut als Fällungsmittel eingesetzt werden, während die erhaltenen
Verunreinigungen ohne weiteres vernichtet, z.B. verbrannt, werden können.
-
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Reinigung ölhaltiger
Abwässer wird als Zugabeflüssigkeit zweckmäßig Öl verwendet, vorzugsweise Ö1, welches
bereits aus dem Abwasser abgetrennt war. Durch diese Maßnahme in Verbindung mit
der Rückgewinnung des Metallhydroxyds wird die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen
Verfahrens erhöht.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend
anhand der ein Verfahrensschema darstellenden Fließbildzeichnung näher erläutert.
-
Das Abwasser wird über eine Pumpe 1 in den Mischbehälter 2 geleitet
und dort mit dem Fällungsmittel aus Behälter 5 versetzt. Die Einstellung des pH-Wertes
wird je nach Art des Abwassers und des Fällungsmittels durch Aufgabe von Lauge aus
dem Behälter ¢ oder Säure aus dem Behälter 3 vorgenommen. Das somit in üblicher
Weise vorbehandelte Abwasser gelangt dann beim erfindungsgemäßen Verfahren über
eine Pumpe 7 zu der Mischvorrichtung 9, nachdem es über eine Dosierpumpe 8 mit beispielsweise
5 % einer wasserunlöslichen Flüssigkeit versetzt worden ist, die je nach Art der
Verunreinigungen des Abwassers spezifisch schwerer oder leichter als Wasser ist
und aus dem Behälter 6 entnommen werden kann. In der Mischvorrichtung 9, in der
beispielsweise zwei schnellaufende gegenläufig angetriebene Rührer vorgesehen sein
können, wird das Abwasser mit der zugegebenen Flüssigkeit intensiv durchmischt.
Nach der Durchmischung gelangt das Abwasser durch den Förderungsdruck der Pumpe
7 in den Absetzbehälter 10. Die in der Mischvorrichtung 9 mit der zugegebenen Flüssigkeit
ähnlich wie in einer Buttermaschine zusammengeschlagenen Verschmutzungsteilchen
gelangen mit dem Abwasser in den Behälter 10 una
wandern je nachdem,
ob die Zugabeflüssigkeit spezifisch schwerer oder leichter als Wasser ist, zusammen
mit dieser schnell nach oben oder unten.
-
Bei dem gezeigten Verfahrensschema wird eine Flüssigkeit verwendet,
die leichter als Wasser ist, z.B. Ö1. Nach einer Verweilzeit von nur 5 - 10 Min.
bildet sich an der Flüssigkeitsoberfläche im Behälter 10 eine sehr dichte Schlammasse,
während die Unterphase zu etwa 98 % von Ver-
| unreinigung befreit ist. Diese Unterphase kann dann über |
| 12 |
| eine Rohrleitung 11 in einen Filter üblicher Bauart ge- |
leitet werden, welcher infolge des niedrigen Verschmutzungsgrades eine sehr hohe
und wirtschaftliche Filterleistung aufweist. Das nach der Filtration durch eine
Schicht praktisch kostenlosen Abfallrußes in den Vorfluter 13 gelangende gereinigte
Abwasser ist praktisch ölfrei und klar wie normales Zeitungswasser.
-
Die Schlammphase wird über eine Pumpe 14 aus dem Behälter 10 abgesaugt
und in einen Behälter 16 geleitet, nachdem durch eine weitere Dosierpumpe 15 der
Schlamm mit Säure aus dem Behälter 3 versetzt wurde, um das ausgeflockte Metallhydroxyd
wieder aufzulösen. Nach wenigen Stunden Verweilzeit trennen sich im Behälter 16
die Abwasserverunreinigungen und die zugegebene Flüssigkeit von einer klaren Phase
gelösten -Metallhydroxyds. Dieses saure Metallhydroxyd kann dann über
eine
Zeitung 17 dem Mischbehälter 2 zum Aufbrechen weite-ren Abwassers zugeführt
werden. Die Schlammphase im Behälter 16, die praktisch wasserfrei ist, wird über
eine Zeitung 18 zum Behälter 6 geführt und teilweise als Zugabeflüssigkeit wieder
über die Dosierpumpe8zwischen Duschbehälter 2 und Mischvorrichtung 9 dem Abwasser
zugeleitet. Der übrige Teil der in Behälter 6 konzentrierten Yerschmutzung kann
z.B. durch Verbrennung vernichtet werden. Falls sich im Behälter 6 Verschmutzung
und eine Ölphase trennen, wird die Zuleitung zur Dosierpumpe 8 zweckmäßig so am
Behälter 6 angebracht, daß nur die Zugabeflüssigkeit, z.B. Öl.,übertreten kann.
-
Das beschriebene Verfahrensschema ist für eine kontinuierliche Durchführung
des Verfahrens vorgesehen, es ist jedoch auch möglich, das Verfahren diskontinuierlich
durchzuführen.
Nachfolgend sind drei Verfahrensbeispiele wiedergegeben,
von denen die Beispiele 1 und 2 Vergleichsversuche sind, während Beispiel 3 das
erfindungsgemäße Verfahren enthält. Beispiel 1:
Einem Liter Abwasser der metallverarbeitenden
Industrie, das vorwiegend verbrauchte Bohrölemulsion enthielt, einen Ölgehalt von
etwa 2 % und einen PH Wert von 11 aufwies, wurden unter Rühren 2000 mg Schwefelsäure
zugesetzt und dadurch der PH-Wert auf 4 gesenkt. Unter Rühren wurden ferner 6000
mg Aluminiumsulfat zugegeben und der pH-Wert durch Zugabe einer geringen Menge Natronlauge
auf 5,8 eingestellt. Es bildeten sich deutlich sichtbare helle Flokken, die sich
langsam nach unten absetzten.
-
Aus dem so behandelten Abwasser bildete sich nach einer Absetzdauer
von 16 h etwa @/3 klare Oberphase und 2/3 aus Schlamm bestehende Unterphase. Der
z'cnlamm enthielt noch einen Wassergehalt von 98 lo und mußte vor der Verbrennung
noch durch Filtration weiter eingedickt werden. Hierbei ergab sich eine Filterleistung
von 300 1/m2 h. Die klare Oberphase enthielt noch ca. 50 mg ätherextrahierbarer
Stoffe pro Liter und entsprach daher nicht den behördlichen Reinheitsvorschriften.
Beispiel
2:
Abwasser mit den Ausgangswerten und der Behandlung gemäß Beispiel 1 wurde
ohne vorherige Sedimentation direkt über ein Vakuumfilter mit Abfallruß als Filterhilfsschicht
filtriert. Das Filtrat war klar und ölfrei und entsprach mit einem Anteil von 10
mg ätherextrahierbarer Stoffe pro TA.ter den behördlichen Vorschriften. Die Filterleistung
betrug 400 1/ m2 h.
-
Beispiel 3:
Einem Töter Abwasser mit den Ausgangswerten und
der Behandlung gemäß Beispiel 1 wurden 5 % Mineralöl zugegeben, welches durch kräftiges
Schütteln in einem Mischer ca.
-
60 sec. mit dem Abwasser gemischt wurde. Nach Ruhigstellung der Mischung
bildete sich an der Oberfläche sehr schnell ein dicker Ölschlamm., der mit Aluminiumhydroxydflocken
durchsetzt war, während die Unterphase sehr schnell klar wurde. Die Trennung war
bereits nach 5 min. praktisch beendet. Die Schlamm.oberphase betrug volumenmäßig
nur etwa 10 ö der Abwassermenge. Die klare Unterphase wurde filtriert, während
die Schlammoberphase abgezogen und mit 5 cm3 konzentrierter Schwefelsäure versetzt
wurde, wobei sich die darin enthaltenen Aluminiumhydroxydflocken auflösten. Nach
etwa 6 h bildete sich aus dem so behandelten Ö1-Schlamm eine klare Unterphase aus,
während das Ü1 in dicker Schicht
auf der Oberfläche schwamm. Das
erhaltene Ö1, von dem ein Teil erneut als Zugabeflüssigkeit eingesetzt werden kann,
konnte ohne weiteres verbrannt oder aufbereitet werden. Die aus dem Schlamm gebildete
Unterphase enthielt praktisch die gesamte zur Fällung benötigte Aluminiumsulfatmenge,
die für die Behandlung weiteren Abwassers eingesetzt werden konnte.
-
Für die Filtrierung der klaren Unterphase des Abwassers ergab sich
eine Filterleistung von 3000 1/m2 h. Der Gehalt an. ätherextrahierbaren Stoffen
lag unter 10 mg/1.