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Verfahren zur Sedimentierung von Flocken aus dem wäßrigen
Me-
dium durch Verwendung von mineralischen Pigmenten
Die vorliegende
Erfindung befaßt sich mit der Sedimentierung von Flocken im wäßrigen Medium. Den
Anstoß zur Durchführung der einschlägigen Experimente gab das Problem der Abwasserklärung
in Papierfabriken. Für die Klärung von Abwässern der Papier- und Kartonfabrikation
werden u.a. Klärtrichter von z.B. 500 Kubikmeterinhalt bekannter Bauart verwendet,
in die das Fabrikationsabwasserg hauptsächlich Siebwasserg das Faserreste enthält,
eingeleitet wird. Die Klärtrichter sind so dimensioniert, daß das einfließende Abwasser
darin bald zur Ruhe kommt und genügend Zeit hat, z.B. zwei Stunden, sich durch Sedimentation
der Fasern oder sonstiger Schwebestoffe zu klären. Dieser Idealzustand wird aber
sehr oft durch -unvorhergesehene und meist unerklärliche Vorkommnisse im Produktionsprozeß
gestört. Als
Ursachen seien beispielsweise erwähnt: Luft im Abwasser durch
undichte Pumpen, Faserstoffqualität und Faserstoffaufbereitungt plötzlicher pH-Umschlagg
Einfluß chemischer Zusätze usf. In solchen Fällen beobachtet man, daß die meist
fast schwerelosen Faserflocken und Schwebestoffe flotieren, anstatt zu sedimentieren.
Die Flocken fließen dann mit dem Überlaufwasser in den Abflußkanal. Sie bilden aber
auch in manchen Fällen einen Faserkuchen an der Oberfläche des Trichters, der 40
cm und mehr stark werden kann.
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Diese Umstände führen laufend zu Faserverlusten, weil gewöhnlich der
größte Teil der sonst sedimentierenden Fasern von der Trichterspitze wieder in den
Fabrikationsprozeß zurückgeführt wird. Das unerwünschte Flotieren verursacht merklicheg
wirtschaftliche Nachteile. Ein besonders wichtiger Nachteil dieser Erscheinung ist
die
Verschmutzung des Vorfluters, die Interventionen staatlicher
Behörden zur Reinhaltung von Gewässern nach sich ziehen kann, Der Papier- oder Kartonfabrikant
hilft sich öfter damit, daß er auf die Pumpendichtungen, auf die Regelung des pH-Wertes,
auf die Regelmä#igkeit der Zuleitung und des Abzuges des Abwassers achtet. Das sind
selbstverständliche Maßnahmen, die aber in vielen Fällen zu keinem oder zu kleinem
oder gelegentlichem Erfolg führen. Ein besonders schwieriger Fall der Flotation
von Fasern und Flocken trat in einer Kartonfabrik auf, in der ein chemisches Hilfsmittel
zur Produktionserhöhung erfolgreich eingesetzt wurde. Dieses flüssige, chemische
Hilfsmittel hatte die Eigenschaft, die Entwässerbarkeit des Faservlieses zu erhöhen
und nachträglich die Flockenbildung im Klärtrichter zu fördern. Die Flocken waren
aber so zart und voluminös, .
daß sie flotierten und die oben beschriebenen
Schwierigkeiten verursachten. Um die Flocken größer und kompakter zu gestalten,
wurde das Hilfsmittel noch zusätzlich zum Abwasser gegeben, wobei die Flotation
noch stärker zutage trat. Die Regulierung des pH-Wertes zwischen 6
und
7 und Verminderung der mitgeführten Luftmenge, brachten keinen Erfolg. Es
wurde nun durch Laboratoriumsversuche und anschließende Betriebsversuche gefunden,
daß die Faserflocken, Flocken anderer Natur, die sich im Trich'Ger bilden, sei es
allein durch die normale Verweilzeit, sei es durch Zusatz von Flockungsmitteln,
sedimentieren, wenn sie durch anorganische indifferente Pigmente im Trichter beschwert
werden. Es karai sich dabei um ein Pigment oder ein Gemisch von Figmenten
handeln. Es hat sich unter den bekannten mineralischen Pigmenteng wie Calciumearbonat,
Magnesiumcarbonat ete.9 das Kaolin als das beste Flockungsbeschwerungsmittel erwiesen.
Die leichten, dem hydrostatischen Druck und der Wasserströmung ausgesetzten Flocken
erhalten, je nach Zugabe des Kaolins statistisch gesehen, mehrere Pigmentteilchen,
die spezifisch schwerer sind und deshalb die Sedimentation fördern. Kaolin wird
ins Restwasser, in leicht dispergierter Form eingeführt
und bietet
deshalb jeder vorhandenen Flocke die Möglichkeit, sich mit mikroskopisch kleinen
Pigmentteilchen zu beladen.
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Beispiel 1
Das Abwasser einer Kartonmaschine, auf der
aus Altpapier Graukarton hergestellt wird, trat mit einem Restfasergehalt von
890 mg in den Trichter ein. Nach etwa drei Stunden bildete sich ein Faserkuchen
auf der Oberfläche des Trichters. Das als "geklärt" Über der oberen Kante des Trichters
abfließende Wasser, führte Faserflocken, die 134 mg/1 entsprachen. Dabei wurde der
pH-Wert, durch Zusatz von Alaun, auf 6,7 gehalten. Um die Flotation in eine
Sedimentation zu verwandeln, wurden nun erfindungsgemäß 3 1 Kaolinaufschlämmung,
wobei 210 g Kaolin in 1 1 verteilt waren, in den Zulauf zum
Trichter gegeben. Nach 20 Min., von Beginn der Zugabe an, hörte das Aufsteigen von
Flocken gänzlich auf, und nach weiteren 10 Min. ging der Schwebestoffgehalt
des geklärten Wassers auf 35 mg zurück. Beispiel 2
Zum Maschinenstoff
einer Kartonmaschine (Graukarton), wurde zur Erhöhung der Maschinengeschwindigkeit
Polyäthylenimin (ein Handelsprodukt) zugegeben. Das mit Fasern beladene Abwasser
zeigte bei einem pH-Wert von 6,7 eine Flotation im Trichter. Die strenge Regelung
des pH-Wertes mit Alaunzusatz zwischen 6,5 und 6,7,
brachte keinen
sichtbaren Erfolg. Erfinjungsgemäß wurde eine Kablinaufschlämmung von 4 1/Min. (25#6ig)
zum Trichtereinlauf, vor der Pumpe, zugegeben. Innerhalb von 10 bis
15 Min. wurde keine Flotation mehr beobachtet, und dieser Zustand blieb,
solange Kaolin zugesetzt wurde* Beispiel 3
Vorgang wie unter Beispiel
2 beschrieben, mit dem Unterschied, daß man zur Verstärkung der Flockenbildung,
in das Abwasser vor der Pumpe zum Trichter, weitere Anteile an Flockungsmittel zusetzt.
Man konnte hierbei beobachten, daß die Flockenbildung tatsächlich intensiviert wurde.
Aber diese Flocken wanderten mit dem überlaufenden Wasser in den Abflußkanall weil
sie, anstatt, zu sedimentieren, flotierten.
Durch dosierten Zusatzeiner
Kaolinaufschlämmung, wie oben geschildertykonnten die Faserflocken und die sonstigen
Flocken vollständig zur Bedimentation gebracht werden. Es brauchte bei diesem
Versuch der pH-Wert nicht reguliert zu werden. Er schwankte zwischen 6,6
und
7,2.
Beispiel 4
Vorgang wie unter Beispiel 2 beschrieben.
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Die volumetrische Prüfung der Luftmenge im Abwasser, vor Eintritt
in den Trichter, zeigte einen Wert von 2,5% Luft.
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Im Trichter beobachtete man eine starke Flotation. Es wurde Kaolinaufschlämmung
zugeleitet, wie in den vorherigen Beispielen geschildert. Ungeachtet der vorhandenen
größeren Luftmengen, wurde auch hier die Flotation in Sedimentation umgewandelt.
Beispiel 5
Vorgang wie unter Beispiel 2 beschrieben.
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Die Prüfung der Luftmenge im Abwasser ergab einen Anteil von
0,6%
Luft. Der Trichter zeigte wider Erwarten eine starke Flotation. Erfindungsgemäß
hörte nach dem Zusatz von Kaolin die Flotation völlig auf. Wie man aus diesen Beispielen
ersiehtg wirkt eine feinverteilte Aufschlämmung von Kaolin auch dann sedimentierend,
wenn die Luftmenge im Wasser die scheinbar niedrigste Grenze erreicht hat. Aber
auch bei verschiedenen pH-Werten und chemischen Zusätzen wirkt das Pigment, das
erfindungsgemäß dem Wassereinlauf zum Trichter zugegeben wird, sedimentierend.