DE1642886B2 - Verwendung von tonmineralien zur klaerung von roh- und/oder abwaessern - Google Patents

Verwendung von tonmineralien zur klaerung von roh- und/oder abwaessern

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DE1642886B2 DE19681642886 DE1642886A DE1642886B2 DE 1642886 B2 DE1642886 B2 DE 1642886B2 DE 19681642886 DE19681642886 DE 19681642886 DE 1642886 A DE1642886 A DE 1642886A DE 1642886 B2 DE1642886 B2 DE 1642886B2
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Tatabanyai Szenbanyaszati Tröszt, Tatabanya (Ungarn)
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Description

3 4
werden, daß das aktivierte Phyllosilikat der Wasser- und deren Abscheidung in Form von sich rasch bilden-
suspension zugegeben wird und nach wenigstens teil· den Flocken.
weiser Adsorption der Feststoffteilchen die organische Die während des Klärprozesses vorliegende Tempe-
Verbindung zugesetzt wird, wobei alle Schwebestoffe ratur ist nicht kritisch, sie kann bei Normaltemperatur,
od. dgl. in Form organischer Tonkomplexe gebunden 5 aber auch bei Temperaturen unter 5 und sogar bei
werden. 0,50C erreicht werden.
Die zusammen mit dem aktivierten Tonmineral unter Es kann innerhalb eines breiten Trübungsbereiches
Bildung von organischen Tonkomplexverbindungen gearbeitet werden, z. B. mit Oberflächengewässer-
reagierenden organischen Verbindungen sind keines- Suspensionen, die einen Triibungsgrad von 10 bis
wegs auf nur eine oder sehr wenige beschränkt. io 2000 mg/1 SiO2 aufweisen, während bei dem Klären
Die Flockenbildung erfolgt reversibel. Gegebenen- industrieller Abwässer-Suspensionen noch höhere
falls können die abgetrennten Flocken teilweise oder Trübungsgrade toleriert werden können. Auch dürfte
vollständig für ein weiteres Klären einer Feststoff- der pH-Wert nicht sehr kritisch sein.
Wasser-Suspension in das Verfahren rückgeführt Es ist festzustellen, daß das Klärverfahren schnell
werden. »5 durchgeführt werden kann, wobei die Flockensuspen-
AIs Phyllosilikate können Tonmineralien verwendet sion die Feststoffteilchen aus der Suspension permawerden, die auch noch andere Silikate enthalten. Vor- nent festhält, die Bildung von Flockenaggregaten zugsweise werden als Phyllosilikat ein oder mehrere rasch erfolgt, die Dichte der Aggregate zunimmt und montmorillenitartige Tonmineralien, wie Beidellit, diese unmittelbar nach ihrer Bildung abgetrennt wer-Hectorit, Saponit, Nontronit, Vermikulit, Allevardit, ao den können. Es ist somit ein hoher Wasserdurchsatz Illit, Halloysit, Kaolinit bzw. Glauconit, eingesetzt. möglich, und die Leistungsfähigkeit der gebräuchlichen Die Aktivierung dieser Phyllosilikate erfolgt, um sie in Kläranlagen kann ohne Unterbrechung des Betriebes dem wäßrigen Medium leicht dispergierbar zu machen. gesteigert werden. Außerdem kann eine besonders ein-AIs organische Verbindung, die sich mit dem Phyllo- fache Bauart einer Kläranlage Anwendung finden. Ein silikat zu verbinden vermögen und bei denen es sich «5 sich gegebenenfalls bildender schwerer, kontinuierum eine monomere und/oder oligomere oder polymere licher Gelvorhang im Klärbehälter kann zusätzlich als Verbindung handeln kann, werden vorzugsweise Filter für die absinkenden Flocken wirken, was ebensolche verwendet, die Wasserstoffbindungen ermög- falls zu einer Leistungssteigerung der Anlage führt, liehen. Beispiele für Verbindungen mit vorteilhaften Das Verfahren erfordert die Zugabe nur geringer Eigenschaften sind unter anderem Polyacrylamid, 30 Mengen billiger Chemikalien, die im allgemeinen für wäßrige Dispersionen von oligomerem oder poly- die Behandlung auch von Trinkwasser unschädlich merem Polyacrylnitril, organische Säuren und Leim, sind.
wie Tannine und Leim, Carboxymethylcellulose und Durch eine entsprechende Auswahl des Dispersionsverschiedene Scleroproteine. Gute Ergebnisse werden grades und der Teilchengröße des Phyllosilikates bzw. auch bei Verwendung bestimmter Verbindungen mit 35 der Konzentration der Suspension kann das spezifische niedrigem Molekulargewicht, z. B. Äthylendiamin und Gewicht des flockenartigen Niederschlages innerhalb Diäthylentriamin, erhalten. weiter Bereiche beeinflußt werden.
Der erhaltene Tonkomplex, der sich nach dem Die nachfolgenden Beispiele dienen zur weiteren Klären in Form flockenartiger Niederschläge abtrennt, Erläuterung der Erfindung, ohne sie hierauf zu bekann im Falle seiner Rückführung in das Verfahren 4« schränken,
zum Klären von weiterer Suspension unter Anwendung Beispiel 1
einer relativ geringen Vermischungsenergie wieder
dispergiert werden. Es wird aktiviertes Phyllosilikat aus rohem Bentonit
Nach der Bildung der Flockensuspension kann das durch Vermählen desselben mit einer Menge von Abtrennen der festen Phase durch Zentrifugen oder 45 6 bis 10 Gewichtsprozent wasserfreiem Natriumbekannte andere mechanische Mittel erfolgen, wobei carbonat hergestellt. Das Natriumcarbonat-Bentonitdie Abtrennung mittels Zentrifuge besonders vorteil- Gemisch wird dann in Wasser dispergiert und über haft ist. einem Wasserbad eingeengt. Der Rückstand wird hier-
Das Pbyllosilikat wird vorzugsweise in einem Teil auf in überschüssigem Wasser suspendiert und Nader zu klärenden Suspension dispergiert und an- 50 triummontmorrillonit mit einer Teilchengröße von schließend im restlichen Teil der Suspension die erfor- weniger als 30 μ durch eine Zentrifuge oder Hydroderliche Menge der organischen Verbindung gelöst. Zyklone oder einfach durch Absetzen abgetrennt.
Dann werden die beiden Teile der Suspension intensiv Aktiviertes Phyllosilikat kann auch dadurch hergemiteinander vermischt. Anschließend wird durch lang- stellt werden, daß ein grobkörniges Tonmineral in sameres Mischen für eine Bildung von Flocken mit 55 Wasser aufgequollen, der gequollene Ton mit Natriumgleichförmiger, homogener Struktur gesorgt. carbonat, verschiedenen Natriumphosphaten, Natri-
Eine primäre Flockenbildung kann außerhalb eines umfluorid oder einem Alkalihydrogencarbonat vergebräuchlichen Klärbehälters durchgeführt werden. mahlen und anschließend in der vorstehend beschrie-Sollten die Flocken auf dem Weg zu dem Klärbehälter benen Weise weiterverarbeitet wird. Nunmehr wird auf Grund turbulenter Strömungen dispergieren, bilden 60 eine wäßrige Suspension von 300 mg/1 Natriummontsie sich in dem Klärbehälter erneut. morillonit hergestellt. Das zu klärende Wasser bei
Es wird angenommen, daß das Phyllosilikat an der einer Temperatur von 0,50C und einem Trübungsgrad Oberfläche der suspendierten Teilchen in der Suspen- von 60 wurde in ein Becherglas gegossen! Der Natriumsion adsorbiert wird, bzw. daß die in dem Wasser je montmorillonit mit einer Teilchengröße von weniger nach ihrer Teilchengröße suspendierten Teilchen an 65 als 30 μ wurde der Suspension in einer Menge von dem Phyllosilikat adsorbiert werden. Die zugesetzte 300 mg/1 zugegeben. Dann wurden 0,5 mg/1 Carboxy-Verbindung bewirkt dann eine teilweise oder voll- methylcellulose zugesetzt. Die Suspension wurde zuständige Überführung der Aggregate in Tonkomplexe nächst 2 Minuten schnell und dann 15 Minuten lang-
sam gerührt. Nach dem Vermischen und 3Qminutigem Absetzen der Suspension wurde 5 cm unter der Flüssigkeitsoberfläche eine Probe entnommen. Der Trübungsgrad des Wassers nach dem Absetzen war 12.
Beispiel 2
Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde im wesentlichen mit einem zu klärenden Wasser mit einer Temperatur von 12 0C und einem Trübungsgrad von 240 wiederholt, wobei der Kaliumillit eine Teilchengröße von weniger als 40 μ hatte. Es wurde eine Menge von 280 mg/1 Kaliumillit und 0,4 rag/l Polyacrylamid angewendet. Nach der Klärung hatte die Probe einen Trübungsgrad von 28.
Beispiel 3
Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde im wesentlichen mit einem zu klärenden Wasser mit einer Temperatur von 1O0C und einem Trübungsgrad von 120 wiederholt, wobei ein Gemisch aus 40 Gewichtsprozent Ammoniumkaolinit und 60 Gewichtsprozent Kaliummontmorillonit, mit einer Teilchengröße von weniger als 40 a, in einer Menge von 310 mg/1, und ein Gemisch aus 0,3 mg/1 Polyacrylamid und 0,5 mg/1 Leim angewendet wurde. Der Trübungsgrad der Probe war 24.
Beispiel 4
Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde im wesentlichen mit einem zu klärenden Wasser mit einem Gehalt von 300 mg/1 Holzfaserteilchen, Wasserstoffmontmorillonit mit einer Teilchengröße von weniger als 20 μ in einer Menge von 250 mg/1 und einem Kaolmit feiner Korngröße in einer Menge von 40 mg/1 sowie 0,6 mg/1 eines Gemisches aus Polyacrylamid und Carboxymethylcellulose wiederholt. Der Trübungsgrad der Probe war 15.
Beispiel 5
In einem 4 rn hohen Klärreaktor von 300 mm Durchmesser, der Donauwasser mit einem Trübungsgrad von 40 bei einer Temperatur von 50C enthielt, wurden Natriummontmorillonit mit einer Teilchengröße von weniger als 30 μ in einer Menge von 300 mg/1 und 0,5 mg/1 Carboxymethylcellulose nacheinander eingeführt. Aus dem Klärbehälter wurde nach einer Verweilzeit von 0,5 bis 1,5 Stunden geklärtes Wasser mit einem Trübungsgrad von 14 bis 18 erhalten.
Beispiel 6
Das Verfahren gemäß Beispiel 5 wurde wiederholt, wobei aber dem Donauwasser 150 mg/1 des aus einer vorhergehenden Behandlung zurückgewonnenen Flokkenniederschlages, 120 mg/1 Ammoniummontmorillonit mit einer Teilchengröße von weniger als 20 μ und 0,3 mg/1 Carboxymethylcellulose zugesetzt wurden. Es wurde so gearbeitet, daß in einer Hälfte des zu klärenden Wassers der Ammoniummontmorillonit und der zurückgewonnene Flockenniederschlag intensiv dispergiert wurden, während der anderen Hälfte des zu klärenden Wassers die Carboxymethylcellulose in einer 0,02volumprozentigen Lösung zugesetzt wurde. Dann wurden beide Hälften unter kräftigem Rühren zusaramengegeben. Die Suspension wurde unter langsamem Rühren zum Ausflocken gebracht und abschließend in den Klärbehälter eingeführt. Die Temperatur des für diese Untersuchung angewendeten Donau wassers betrug 8 0C, der Trübungsgrad 50. Nach 0,5 bis 1 Stunde Verweilzeit hatte das aus dem Klärbehälter austretende Wasser einen Trübungsgrad von 10 bis 12.
Die aus dem Reaktor entfernten Feststoffe wurden einer Zentrifuge zugeführt. Der Trübungsgrad des die Zentrifuge verlassenden Wassers war ebenfalls 10 bis 12.
Beispiel 7
ίο In den Klärbehälter gemäß Beispiel 5 wurde Donauwasser mit einem Trübungsgrad von 41 bis 47 und einer Temperatur von 4° C eingeführt und im wesentlichen nach der Arbeitsweise des Beispiels 6 gearbeitet. Das den Klärreaktor verlassende Wasser hatte einen Trübungsgrad von 12 bis 15, das die Zentrifuge verlassende Wasser einen Trübungsgrad von 10 bis 12.
Beispiel 8
Das Verfahren gemäß Beispiel 5 wurde im wesentao liehen wiederholt, wobei aber als Beschickungswasser Donauwasser mit einem Trübungsgrad von 320 und einer Temperatur von 30C verwendet wurde. Die Strömungsgeschwindigkeit des dem Klärbehälter zugeführten zu klärenden Wassers war 0,6 mm/sec. Das aus dem Klärbehälter austretende Wasser hatte einen Trübungsgrad von 17. Wurde die Strömungsgeschwindigkeit des in den Klärbehälter eingeführten Wassers auf 1,0 mm/sec erhöht, so erhöhte sich auch der Trübungsgrad des geklärten Wassers auf 25 bis 30.
B ei s pi el 9
Es wurde im wesentlichen nach der Arbeitsweise des Beispiels 1 gearbeitet und dabei verschiedene Proben rohes Donauwasser (s. Tabelle A, Nr. 1 bis 4) und Bergwerkswasser (s. Tabelle A, Nr. 5 bis 8) in dem Klärbehälter nach Beispiel 1 geklärt.
Jeder Wasserprobe wurden 250 mg/1 Natriummontmorillonit mit einer Teilchengröße von weniger als 50 μ in einer Suspensionskonzentration von 50 g/l zugesetzt. Nach dem Vermischen wurden dann noch 0,5 mg/1 Carboxyalkylcellulose je Probe zugegeben.
In der folgenden Tabelle A sind die kennzeichnenden Werte der Rohwasserproben und der geklärten Wasserproben zusammengefaßt.
Tabelle A
Probe
Nr.		 Temperatur
0C		 pH-Wert Trübungsgrad
SiO2 vor
Klärung		 mg/1
nach
1 12 7,9 200 10
2 14 7,7 150 12
3 13 7,4 360 14
4 14 7,6 260 13
5 11 7,4 240 8
6 12 7,3 160 7
7 12 7,2 190 9
8 13 7,3 170 8
Beispiel 10
In einem Klärbehälter gemäß Beispiel 1 wurden Rohwasserproben mit unterschiedlichen Temperatur- und pH-Werten nach der Arbeitsweise des Beispiels 9 geklärt.
Die kennzeichnenden Zahlenwerte der jeweiligen Rohwasser- bzw. Klärwasserproben sind in der nachstehenden Tabelle B zusammengefaßt.
Temperatur Tabelle B mgA
nach
Probe
Nr. 		17 pH-Wert Trübungsgrad
SiO, vor
Klärung 		4
9 18 3,0 210 6
10 17 4,0 210 6
11 17 5,0 310 5
12 17 7,0 210 8
13 17 8,0 210 4
14 35 9,0 210 7
15 30 6,3 165 9
16 20 6,3 165 8
17 10 6,3 165 6
18 0,5 6,3 165 8
19 6,3 165
sehen Verbindungen gearbeitet, wobei im allgemeinen hiermit gute Ergebnisse erzielt werden.
Den Rohwasserproben wurde die erforderliche Menge an Kalkmilch zugegeben. Nach dem Vermisehen der Proben während 10 Minuten wurden jeweils 300 mg/1 Natrium- und Kaliummontmorillonit (1:1) zugegeben, der 10 % Natriumillit und 5 % Kaolinit mit einer Teilchengröße von weniger als 50 μ enthielt. Die Konzentration der Beschickungssuspension war 60 g/l. Nach dem Vermischen der Proben während 2 Minuten unter starkem Rühren wurde jeder Probe 0,8 g/l eines Gemisches aus Natriumalkylcellulose und Scleroprotein in einem Verhältnis von 8:2 zugesetzt.
Die kennzeichnenden Daten des Beschickungswassers und der weichgemachten und geklärten Wasserproben sind in Tabelle C zusammengefaßt.
Tabelle C Beispiel 11
In einem Behälter nach Beispiel 1 wurden verschiedene Donauwasser (s. Tabelle C, Nr. 1 bis 2) und Bergwerkwässer (s. Tabelle C, Nr. 3 bis 5) geklärt, jedoch wurde das Klärverfahren mit einem vorher mit Calciumhydroxid enthärteten Wasser durchgeführt. Wie bereits auch die Beispiele 3 und 4 zeigen, wird hier mit Gemischen der Phyllosilikate wie auch der organi- *° Probe
Nr.
1 2 3 4 5
Trübungsgrad SiOa vor Klärung
270
350
160
190
180
mg/1 nach
14 12 10 11 9
Härte vor
10,0 11,0 29,0 24,0 23,0
(in deutsches
Graden) nach Klärung
4,0 4,1 7,0 6,0 6,0
209583/2(55

Claims (4)

1 2 polymer noch Bentonit in nicht aktivierter Form bePatentansprüche: nutzt und dessen wesentlicher Vorteil darin besteht, daß die Ausflockung des Bentonits und der suspendier-
1. Verwendung von Tonmineralien, wie Phyllo- ten Feststoffe bereits mit geringen Mengen des Acrylsilikat, in Form einer wäßrigen Aufschlämmung, 5 säureamidpolymerisates in einem einstufigen Verfahren zusammen mit organischen Verbindungen zur erreicht wird (deutsche Patentschrift 1107 607).
Klärung von Roh- und/oder Abwässern, da- Bei den in diesem Zusammenhang verwendeten durch gekennzeichnet, daß in an sich nicht aktivierten alkalischen Bentonitarten handelt es bekannter Weise durch Ionenaustausch mit Na-, sich jedoch um solche von bestimmten Lagerstätten K-, NH4- oder Η-Ionen unter Naßmahlen akti- io und damit artspezifischer Eigenschaften, wobei auch vierte Phyllosilikate mit einer Mindestgröße von die Anwendung der Acrylamidpolymere auf einen be-0,05 μ, zusammen mit organischen Verbindungen stimmten Viskositätsbereich beschränkt ist. Eine Verdes Amintyps oder einer oligomeren und/oder allgemeinerung dieses Verfahrens in dieser Form ist polymeren Verbindung, die als funktioneile Gruppe weder gegeben noch möglich. Zufolge des hohen MoIe-Carbonyl, Amido, Amino, Carboxyl und/oder i5 kulargewichtes ist hierbei in der Regel eine reversible Carboxialkyl aufweisen, in einer Konzentration Gestaltung der Flockenbildung nicht möglich. Schließvon 0,01 mg der organischen Verbindung und 10 lieh ist für die Wasserreinigung bei Verwendung eines bis 300 mg des Phyllosilikats pro Liter Rohwasser speziellen Natriumbentonits auch noch bekannt, eine eingesetzt werden. Flockulierung dadurch herbeizuführen, um nach dem
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch ge- 2o Absetzen der Feststoffe das Wasser abtrennen zu kennzeichnet, daß die organischen Verbindungen können, daß die an sich nicht flockulierende Natriumais Lösung mit einer Konzentration von 0,01 bis bentonit-Suspension einem zweistufigen Verfahren 5 Volumprozent eingesetzt werden. unterworfen wird (USA.-Patentschrift 2 362 022). Bei
3. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch ge- diesem Verfahren verbleibt jedoch eine beträchtliche kennzeichnet, daß die durch die aktiven Phyllo- 35 Menge Bentonit und feinflockiger Rückstand nach der Silikate und die organischen Verbindungen rever- Hauptsedimentation in dem Wasser suspendiert, wobei sibel dispergierbar gebildeten Flocken teilweise in der zweiten Sedimentationsstufe ein mehrwertiges wiederverwendet werden. Metallsalz zur Verwendung kommen muß. Derartige
4. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch ge- Verfahren haben den offensichtlichen Nachteil, daß sie kennzeichnet, daß Phyllosilikat und organische 30 eine besondere Vorrichtung zum Zuführen, Mischen Verbindung derart verwendet werden, daß das und Absetzen erfordern, um die beiden aufeinanderaktivierte Phyllosilikat der Wassersuspension zu- folgenden Sedimentationsstufen durchführen zu köngegeben wird und nach wenigstens teilweiser Ad- nen. Insbesondere benötigt dieses Verfahren sehr lange sorption der Feststoffteilchen die organische Ver- Absetzzeiten und ist schon aus diesem Grunde für eine bindung zugesetzt wird, wobei alle Schwebestoffe 35 industrielle Auswertung unwirtschaftlich.
od. dgl. in Form organischer Tonkomplexe gebun- Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, eine
den werden. weitere Verbesserung und Verallgemeinerung der
Klärung von Roh- und Abwässern durch Verwendung
von Tonmineralien, wie Phyllosilikat, in Form einer
40 wäßrigen Aufschlämmung, zusammen mit organischen Verbindungen, zu ermöglichen.
Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß
Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von dadurch erreicht, daß in an sich bekannter Weise durch
Tonmineralien, wie Phyllosilikat, in Form einer wäß- Ionenaustausch mit Na-, K-, NH4- oder Η-loner unter
rigen Aufschlämmung, zusammen mit organischen 45 Naßmahlen aktivierte Phyllosilikate mit einer Mindest-
Verbindungen zur Klärung von Roh- und/oder Ab- größe von 0,05 μ, zusammen mit organischen Verbin-
wässern. düngen des Amintyps oder einer oligomeren und/oder
Es ist allgemein bekannt, Abwässer, die Feststoff- polymeren Verbindung, die als funktionelle Gruppe
Wasser-Suspensionen darstellen, durch Behandlung Carbonyl, Amido, Amino, Carboxyl und/oder Carb-
mit verschiedenen chemischen Klärmitteln für die 50 oxialkyl aufweisen, in einer Konzentration von 0,01 mg
Wiederverwendung als Industrie- oder Trinkwasser zu der organischen Verbindung und 10 bis 3000 mg des
reinigen. Als chemische Klärmittel werden beispiels- Phyllosilikats pro Liter Rohwasser eingesetzt werden,
weise dreiwertige Metallsalze, wie A12(SO4)3 oder Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang auch,
Eisen(Ul>salze, die zufolge Hydrolyse Flocken in daß die organischen Verbindungen als Lösung mit
Form eines Hydroxidniederschlages bilden, verwendet. 55 einer Konzentration von 0,01 bis 5 Volumprozent ein-
Diese Flocken verbinden sich während des Klärver- gesetzt werden. Die zur Verwendung kommenden
fahrens mit den Feststoffen in der Suspension, wobei Phyllosilikate können beliebigen Ursprungs sein, und
die Größe der Flocken in einem Klärbehälter od. dgl. deren Aktivierung mittels anorganischer Verbindungen
zunimmt und sich diese schließlich am Boden absetzen. erfolgt durch Austausch der überwiegenden Menge der
Um den Wirkungsgrad bei den bekannten Klärver- 60 zweiwertigen Kationen durch einwertige,
fahren zu erhöhen, werden Polyelektrolyte, wie Poly- Eine optimale Ausnutzung der zugegebenen chemi-
acrylamid, Polyamine, Acrylsäurepolymere und Algi- sehen Verbindungen und eine Beschleunigung des Ab-
nate, zugesetzt. Die Brauchbarkeit derartiger Verfahren setzvorganges kann insbesondere auch dadurch er-
in der Praxis ist jedoch sehr begrenzt, da teilweise reicht werden, daß die durch die aktiven Phyllosilikate
Gesundheitsbestimmungen und auch Kostenerwägun- 65 und die organischen Verbindungen reversibel disper-
gen entgegenstehen. gierbar gebildeten Flocken teilweise wiederverwendet
Insbesondere ist auch ein Verfahren bekannt, das werden. Schließlich ist es noch wesentlich, daß Phyllo-
zur Klärung von Wasser neben einem Acrylsäureamid- silikat und organische Verbindung derart verwendet
DE19681642886 1967-02-16 1968-02-15 Verwendung von tonmineralien zur klaerung von roh- und/oder abwaessern Pending DE1642886B2 (de)

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