DE1621705B2 - Verfahren zur Klarung von Papier fabrikationsabwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klärung von Abwässern der Papierfabrikation, insbesondere von solchem Abwasser, das bei der Herstellung von graphischem Papier anfällt.

Bei der Herstellung von Papier fallen sehr große Abwassermengen an, z. B. werden für die Herstellung von 1 kg Feinpapier etwa 900 bis 1000 1 Wasser verbraucht. Man ist bestrebt, das anfallende Abwasser so aufzubereiten, daß es wieder in den Betrieb zurückkehren kann. Neben gelösten organischen und anorganischen Stoffen können die Papierfabrikationsabwässer auch Kolloide, Harzseifen und Stärke enthalten. Insbesondere bei der Herstellung von graphischem Papier fällt ein stärkehaltiges, milchig trübes Abwasser an, das mit den bisher bekannten Methoden auch unter Einsatz großer Chemikalienmengen nur unvollkommen geklärt werden konnte.

Zur Klärung von Papierfabrikationsabwasser ist es bekannt (vgl. Sierp : »Die gewerblichen und industriellen Abwasser«, dritte Auflage, 1967, Seiten 396 bis 397, Springer Verlag), Flockungsmittel wie z. B. Aluminiumsulfat, Eisensalze, Natriumaluminat meist

ίο in Verbindung mit Flockungshilfsmitteln und Alkalien anzuwenden. Als Flockungshilfsmittel wurden aktivierte Kieselsäure und synthetische hochmolekulare Stoffe verwendet, als Alkalien Kalk, Soda usw. Die Anwendung von Oxydationsmitteln und anderen Mitteln war oft noch zusätzlich erforderlich. Bei der Anwendung von Flockungsmitteln oder von Flockungsmitteln und Alkalien war man bisher stets bestrebt, in dem zu klärenden Abwasser nach der Chemikalienzugabe eine Flockung zu erzeugen und sie durch eventuelle Zugabe weiterer Chemikalien zu verstärken. Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß auch bei schwierig zu klärenden stärkehaltigen Papierfabrikationsabwässern eine · einwandfreie und wirtschaftliche Klärung allein durch Zugabe von Kalk und Flockungsmitteln, die bei der Hydrolyse Säure abspalten, gelingt, wenn der Kalk in einer getrennten ersten Stufe unter solchen Turbulenzbedingungen zugefügt wird, daß in der ersten Behandlungsstufe keine sichtbaren Flocken entstehen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klärung von Papierfabrikationsabwasser, insbesondere von

. Abwasser aus der Herstellung von graphischem Papier, durch Zugabe von Kalk und einem Flockungs-

■ mittel, das bei der Hydrolyse Säure bildet, wie Aluminiumsulfat, Eisensulfat oder Eisenchlorid, und anschließende Abtrennung der gebildeten Flocken. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser in einer ersten Behandlungsstufe mit Kalk bis zu einem pH-Wert von minde₇ stens 9 unter solchen Turbulenzbedingungen behandelt wird, daß keine sichtbaren Flocken entstehen, und daß das so behandelte Abwasser.in einer getrennten zweiten Stufe mit dem Flockungsmittel bis zu einem pH-Wert zwischen 6,5 und 8,5 behandelt wird.

Der Verhinderung,, der Flockenbildung bei der Kalkzugabe in der ersten Stufe kommt nach der vorliegenden Erfindung entscheidende Bedeutung zu. Die Bildung von Flocken kann dadurch verhindert werden, daß im Abwasser eine genügende große Turb.ulenz erzeugt ^ird. '■~:w>?xi" :■ ■

Dies geschieht im allgemeinen am einfachsten durch eine schnelle Durchmischung mittels einer genügend rasch laufenden Mischvorrichtung. Als Mischvorrichtung hat' sich beispielsweise ein Schei- ·,benrührer mitseniprechienRührblättern bewährt. Die Umfangsgeschwindigkeit eines solchen Scheibenrührers muß im allgemeinen etwa 1,5 bis 2 m/s betragen, damit bei der Kalkzugabe keine Flocken entstehen. Es wird in der ersten Stufe soviel Kalk zugesetzt, bis der pH-Wert des Wassers zwischen 9 und 10 liegt. Mehr Kalk zuzusetzen, ist im allgemeinen nicht erforderlich. Der Kalk kann dem zu klärenden Abwasser in Form von gelöschtem Kalk (Ca(OH)₂), gebranntem Kalk (CaO) oder als Kalkgemisch zugefügt werden.

Es ist vorteilhaft, das Verfahren kontinuierlich durchzuführen und die Kalkdosierung von einer pH-Elektrode steuern zu lassen. Die Aufenthaltszeit des Abwassers in der ersten Stufe beträgt mindestens

10 Minuten, zweckmäßigerweise 12 bis 20 Minuten. Nach Ablauf dieser Aufenthaltszeit wird das mit Kalk versetzte, noch keine sichtbaren Flocken enthaltende Abwasser in die getrennte zweite Behandlungsstufe geleitet, in der ihm das bei der Hydrolyse säureabspaltende Flockungsmittel zur Absenkung des pH-Wertes auf 6,5 bis 8,5 und zur Flockung zugefügt wird. Es ist zweckmäßig, bei der Zugabe des Flockungsmittels zu rühren. Als Rührvorrichtung kann ein Scheibenrührer mit senkrechten Rührblättern verwendet werden, den man mit Umfangsgeschwindigkeiten von etwa 0,7 bis 1,0 m/s rotieren läßt.

Als Flockungsmittel, die bei der Hydrolyse unter Bildung von Metallhydroxiden bzw. Metalloxidhydraten Säure abspalten, kommen Aluminiumsulfat, Eisensulfat und Eisenchlorid in Frage. Im allgemeinen wird man dem Aluminiumsulfat den Vorzug geben um sicherzugehen, daß bei einer durch eine eventuelle Störung hervorgerufenen Über dosierung.-an "Flokkungsmittel durch das in den Betrieb zurückgeführte. Wasser keine Rostflecken auf dem Papier gebildet werden. j ■■·■■·.

Sofern das Abwasser von der Fabrikation her bereits Aluminiumverbindungen enthält, ist es häufig möglich, einen Teil des zuzufügenden Aluminiumsulfats durch Säure, beispielsweise Schwefel- oder Salzsäure zu ersetzen.

Die Aufenthaltszeit des Abwassers in der zweiten Stufe beträgt ebenfalls mindestens 10 Minuten, vorzugsweise 12 bis 20 Minuten. Danach werden die ausgeschiedenen Flocken vom geklärten Wasser getrennt. Dies kann am einfachsten dürch^;Sedimentation geschehen. Es kann zweckmäßig sein, einen Teil des eingedickten Schlammes, der in der Trennstufe anfällt, in die zweite Behandlungsstufe als Kontaktschlamm zurückzuführen.

Die beiden Figuren zeigen Fließschemata zweier Anlagen, die beispielsweise zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind.

Die Anlage der F i g. 1 besteht im wesentlichen aus dem Becken 1 der ersten Behandlungsstufe, dem Becken 2 der zweiten Behandlungsstufe und dem Klärbehälter 3 der Trennstufe. Das aus der Papierfabrikation kommende zu klärende Wasser gelangt durch die Leitung 4 in das Becken 1 der ersten Behandlungsstufe. Über die Leitung 5 wird eine Aufschlämmung von Kalkhydrat in Wasser dem zu klärenden Abwasser zugegeben. Die in das Becken 1 eintauchende pH-Elektrode 6 steuert über das Regelventil 7 den Zufluß der Kalkhydrataufschlämmung so, daß der pH-Wert des Beckeninhalts zwischen 9 und 10 liegt. Der Beckeninhalt wird von einem Scheibenrührer 8 mit senkrechten Rührblättern 9, der von dem Motor 10 angetrieben wird, mit einer solchen Geschwindigkeit durchmischt, daß sich im Becken 1 keine sichtbaren Flocken bilden. Nach einer Aufenthaltszeit von mindestens 10 Minuten fließt das mit Kalk versetzte Wasser durch die Leitung 11 dem Bekken 2 zu, in dem der pH-Wert auf 6,5 bis 8,5 durch Zusatz von säureabspaltenden Flockungsmitteln (Aluminiumsulfat, Eisensulfat, Eisenchlorid) und gegebenenfalls Säure (Schwefelsäure oder Salzsäure) herabgesetzt und gleichzeitig eine Flockung durchgeführt wird. Der Beckeninhalt wird zur Unterstützung der Flockenbildung von dem Scheibenrührer 12 gerührt, dessen Scheibe senkrechte Rührblätter 13 trägt und der von dem Motor 14 oder einer anderen Antriebsvorrichtung angetrieben wird. Die Umfangsgeschwindigkeit des Scheibenrührers 12 beträgt etwa 0,7 bis 1,0 m/s. Die in die Flüssigkeit des Beckens 2 eintauchende pH-Elektrode 15 steuert über die Regelventile 16 und 17 den Zufluß des Flockungsmittels und der eventuell zugesetzten Säure, die durch die Leitungen 18 und 19 der Anlage zugeführt werden. Die Leitungen 18 und 19 vereinigen sich zu der Leitung 20, die in das Becken 2 mündet. Als Flockungsmittel wird im allgemeinen eine Lösung von handelsüblichem Aluminiumsulfat verwendet. Falls kein teilweiser Ersatz des Flockungsmittels durch Säure möglich ist, kann die Leitung 19 und das Regelventil 17 fehlen. Nach einer Mindestaufenthaltszeit von 10 Minuten wird das Gemisch aus Wasser und Flocken durch die Leitung 21 in das Absetzbecken 3 der Trennstufe geleitet, in dem sich das gebildete Flokkengemisch vom Wasser trennt. Das geklärte Wasser kann wieder in die Papierfabrikation zurückgeleitet werden.

In F i g. 2 ist das Fließschema einer anderen Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Diese Anlage stimmt bezüglich der ersten Behandlungsstufe mit der Anlage der Fig. 1 überein. Die von der ersten Stufe getrennte zweite Behandlungsstufe'ist jedoch mit dem Klärbecken der Trennstufe zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt worden. Der aus der zylindrischen Seitenwand 22 und dem trichterförmigen Boden 23 bestehende Behälter ist durch einen sich nach oben vereinigenden Einbau 24 und einen äußeren konzentrischen ringförmigen Einbau 25 in eine innere Flockungszone 26 und eine äußere Klär- und Sedimentationszone 27 unterteilt. Der Einbau 24 erstreckt sich vom Boden 23 nach oben und endet unterhalb des Flüssigkeitsspiegels. Der äußere Einbau 25 beginnt oberhalb des Flüssigkeitsspiegels und erstreckt sich abwärts. Er endet unterhalb dem oberen Ende des Einbaus 24. Das Räumschild 27 und die Räumerbrücke 28 bilden einen Rundräumer, bei dessen Umlauf das Räumschild 27 den Bekkenboden der Klär- und Sedimentationszone gleichmäßig bestreicht.

Das aus der ersten Stufe kommende mit Kalk behandelte Abwasser, das einen pH-Wert von mindestens 9 besitzt, wird in den Zuführungsschacht 29 eingeleitet, der durch die Öffnung 30 im Boden 23 in den Flockungsraum 26 mündet. Im Flockungsraum 26 wird dem Abwasser eine Lösung des Flockungsmittels, im allgemeinen eine Lösung von handelsüblichem Aluminiumsulfat durch die Leitungen 31 und 32 zugefügt, um eine Erniedrigung des pH-Wertes auf 6,5 bis 8,5 und eine gleichzeitige Flockung zu erzielen. In der Leitung 31 sitzt das Regelventil 33, das von der pH-Elektrode 34 gesteuert wird, die in den Flokkungsraum 26 eintaucht. Gegebenenfalls kann ein Teil des Flockungsmittels durch Säure ersetzt werden, die von der Pumpe 35 über die Leitung 36, die in die Leitung 32 mündet, zugefördert wird. Die Pumpe 35 kann ebenfalls von der pH-Elektrode 34 gesteuert werden. Im Flockungsraum 26 erfolgt eine Rührung durch das Rührwerk 37, das von dem Motor 38 oder einer anderen Antriebsvorrichtung angetrieben wird. Das Rührwerk 37 kann, wie in der Figur schematisch dargestellt ist, ein Scheibenrührer mit senkrechten Rührblättern sein. Die Rührbedingungen werden so gewählt, daß Flocken von erkennbarer Größe entstehen. Nach einer Aufenthaltszeit von mindestens 10 Minuten im Flockungsraum 26 fließt das Gemisch von Wasser und Flocken über den oberen Rand des

Einbaus 24 in die äußere ringförmige Sedimentationsund Klärzone 27 ab. In der Klär- und Sedimentationszone erfolgt eine Trennung in geklärtes Wasser und Schlamm. Der Schlamm sinkt nach unten. Das geklärte Wasser fließt in die Überlaufrinne 39 ab und wird durch Leitung 40 aus der Anlage abgeleitet. Der sich am Boden der Sedimentations- und Klärzone 27 ansammelnde eingedickte Schlamm wird über die Leitung 41 von der Pumpe 42 aus dem Becken abgepumpt und über Leitung 43 aus der Anlage entfernt. Ein Teil des eingedickten Schlammes wird durch Leitung 44 als Kontaktschlamm in den Flockungsraum 26 zurückgeführt.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen unter anderem darin, daß auch schwierig zu klärende Abwässer aus der Papierfabrikation unter Einsatz geringer Chemikalienmengen einwandfrei geklärt werden können.

Beispiel

Ein milchig trübes, stärkehaltiges Abwasser aus der Herstellung von graphischem Papier, das einen Fest-

20 stoffgehalt von 248 mg/1 und einen pH-Wert von 7,2 hatte, konnte nach der bisher bekannten Methode mit 160 mg/1 Aluminiumsulfat auch unter Zusatz eines anorganischen oder organischen Flockungshilfsmittels, wie aktivierte Kieselsäure und Sedipur, nicht blank geflockt werden. Auch ein Zusatz von stöchiometrischen Mengen Kalk brachte keine optimale Klärung.

Dasselbe Abwasser wurde so, wie es aus der Fabrikation kam, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in der ersten Stufe mit 80 mg/1 handelsüblichem Kalkhydrat versetzt. Durch rasches Mischen wurde dabei eine Flockenbildung verhindert. Nach einer Aufenthaltszeit von 12 Minuten wurde das Abwasser der zweiten Stufe zugeführt, in der es mit 60 mg/1 handelsüblichen Aluminiumsulfat (A1₂(SO₄)₃ · 14 H₂O) versetzt wurde. Nach 12 Minuten Aufenthaltszeit wurde das Gemisch in ein Absetzbecken überführt. Die Absetzgeschwindigkeit der Flocken war so groß, daß ein Zusatz von Hilfsmitteln nicht erforderlich war. Das geklärte Wasser war vollkommen blank. Es zeigte einen pH-Wert von 8,0.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Klärung von Papierfabrikationsabwasser, insbesondere von Abwasser aus der Herstellung von graphischem Papier, durch Zugabe von Kalk und einem Flockungsmittel, das bei der Hydrolyse Säure bildet, wie Aluminiumsulfat, Eisensulfat oder Eisenchlorid, und anschließende Abtrennung der gebildeten Flocken, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser in einer ersten Behandlungsstufe mit Kalk bis zu einem pH-Wert von mindestens 9, vorzugsweise 9 bis 10, unter solchen Turbulenzbedingungen behandelt wird, daß keine sichtbaren Flocken entstehen, und daß das so behandelte Abwasser in einer getrennten zweiten Stufe mit dem Flokkungsmittel bis zu einem pH-Wert zwischen 6,8 und 8,5 behandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser in der ersten Stufe mindestens 10, vorzugsweise 12 bis 20 Minuten belassen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der ersten Stufe erforderliche starke Turbulenz mittels eines Scheibenrührers erzeugt wird, der mit Umfangsgeschwindigkeiten von 1,5 bis 2 m/s rotiert.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe des Kalks von einer pH-Elektrode gesteuert wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen von Aluminiumverbindungen enthaltendem Abwasser in der getrennten zweiten Behandlungsstufe ein Teil des zuzufügenden Flokkungsmittels durch Säure ersetzt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe der Chemikalien in die getrennte zweite Stufe von einer pH-Elektrode gesteuert wird..._.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser in der zweiten Stufe mindestens 10, vorzugsweise 12 bis 20 Minuten belassen wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Abwasser in der zweiten Behandlungsstufe ein Teil des eingedickten Schlammes.aus der Trennstufe wieder zugefügt wird.