DE1806499A1 - Verfahren zur Abwasserreinigung - Google Patents
Verfahren zur AbwasserreinigungInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
Description
ALEXANDER R. HERZFELD 6 Frankfurt a.m.
Anmelder: United States Atomic Energy Commission Washington D. C.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Abwässern,
insbesondere zur Entfernung von Eisenoxydulverbindungen
aus Grubenabwässern.
Eisenoxydulverbindungen insbesondere aus Kohlengrubenabwässern sind eine Hauptursache für die unansehnliche Verschmutzung von
Flüssen usw. Es ist daher vorgeschlagen worden, die Eisenoxydulverbindungen durch Gammabestrahlung durch eine im sauren
Medium eintretende Kettenreaktion zu den entsprechenden Eisenoxyden zu oxydieren. Die Bestrahlung von Grubenabwässern mit (j|
niedrigem pH-Wert (von 0,1 - 4,2) mit Kobalt60 führte jedoch nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen (G-Oxydationswerte
von 15 - 70 bei Bestrahlungsintensitäten von 10,000 - 100,000
Rad/Std.). Auch durch Zusatz organischer Reagentien, z. B. Ameisensäure, oder durch während der Bestrahlung vorgenommene
Durchlüftung liess sich die Ausbeute nicht nennenswert erhöhen.
Insbesondere konnte auch bei langer, intensiver Bestrahlung, ausgehend von einer Konzentration von z. B. 765 PP^ der Eisenoxydgehalt
nicht unter 50 ppm reduziert werden. ?
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Die Erfindung hat ein Verfaa?hren zur Aufgabe, das die gründliche Entfernung von Eisenoxydulverbindungen aus Grubenabwässern ge- ;
wahrleistet.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass die Aufgabe dadurch gelöst
wird, dass die Eisenoxydulverbindungen radiolytisch zu den Eisenoxyden osydiert und diese durch Behandlung mit Kalk, insbesondere
durch Kontaktierung in situ mit Kalziumkarbonat ausgefällt werden.
Das Verfahren ist somit besonders günstig für die Behandlung von Eisenoxydulverbindungen enthaltenden Grubenabwässern, die
praktisch vollkommen entfernt werden, nämlich von anfänglicher Sättigung bis herunter zu 6 ppm und weniger.
Wahrend Bestrahlung und Durchlüftung der Lösung gleichzeitig
durchgeführt werden müssen, kann der Kalziumkarbonatzusatz vor,
während oder nach der Bestrahlung und Durchlüftung erfolgen. Besonders günstig ist die Kontaktierung der oxydierten Eisenoxydverbindungen
mit Kalziumkarbonat.
Die Bestrahlung kann beliebiger Art sein, sofern eine Ionisierung erfolgt, und die Bestrahlung energiereich genug ist, um
die Lösung zu durchsetzen und die Oxydulverbindungen in den höheren Oxydationszustand zu bringen. Verwendbar sind z. B.
Elektronen-, Protonen-, Röntgen- oder Gammastrahlen, deren jeweilige Auswahl von Art und Form des Umsetzungsgefässes, wirt-
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schaftlichen Erwägungen und Menge und Verschmutzungsgrad der "behandelten Lösung abhängt. Die Verwendung und die dabei zu
beobachtenden Sicherheitsmassregeln sind dem Fachman bekannt. Der Umwandlungsgrad der Oxydule in die Oxyde ist der leidstärke
der eingesetzten Strahlung proportional. Feldstärken unter 1000 Ead/Std. sind wenig wirksam und-eunwirt schaft lieh. Die
Temperatur der behandelten Lösung kann zwischen dem Schmelz- und Siedepunkt liegen. Praktisch wird die Behandlung bei 10 25°
vorgenommen und führt zu guten Ergebnissen. Bei höheren Temperaturen geht die Umsetzung schneller vonstatten, ist aber
bei grösseren Mengen wirtschaftlich kaum tragbar.
Der Grad der Durchlüftung hängt von der Menge der gelösten Eisenoxydulverbindungen und der Durchlüftungs- und Bestrahlungsintensität
ab. Ein Durchsatz von 300 ccm/Min. pro 500 ecm
Flüssigkeit mit einem Gehalt von mehr als 500 ppm Eisenoxydulverbindungen ist mehr als ausreichend.
Die Menge des zugesetzten Kalziumkarbonats muss ausreichen, um den pH-Wert der Lösung auf etwa 6 zu erhöhen. Der Zusatz
kann in beliebiger Form erfolgen, sofern ausreichender Kontakt mit der Lösung gewährleistet ist.
Anhand des Beispiels und der Tabelle sei die Erfindung weiter erläutert.
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Da Grubenabwässer zahlreiche nur schwer analysierbare Bestandteile
enthalten und eine Simulation schwierig ist, wurde für das Beispiel natürliches Grubenwasser aus einem stillgelegten
Bergwerk Pennsylvaniens in mit Polyäthylen ausgekleideten
Stahlfässern beschafft, dessen Ausgangsgehalt an Fe++-Yerbindungen
und pH-Wert in der zweiten und dritten Spalte der Tabelle I verzeichnet sind.
lür jeden Versuch wurden 100 - 200 ecm halbiert und die eine
Hälfte erfindungsgemäss behandelt und mit der anderen Hälfte
verglichen. Die Analyse mit bekannten dichromatischen litrie-
++ rungsverfahren wurde auf in Lösung befindliches Pe beschränkt.
Die Lösung wurde zum Absetzen stehen gelassen und die überstehende
Flüssigkeit mit einer Pipette abgezogen! filtriert wurde vor der Analyse nicht, für die Feutralisierung wurde Kalkpulver
von Reagenzquälität (9%5% OaOO^y verwendet. Der pH-Wert
wurde mit einer an einen pä^Messer angeschlossenen Kalomelelektrode
gemessen.
Gerührt und durchlüftet wurde bei jedem Versuch mit einem Glasfr
it tendurchlüft er in einer 500 ecm fassenden Waschflasche. Der
Luftdurchsatz während der Neutralisierung und der Bestrahlung wurde mit einem ßotameter gemessen. Zwischen der Kalkbehandlung
und der Bestrahlung wurde eine Pause von etwa 20 Minuten eingelegt und für jede Analyse einige Minuten Zeit zum Absetzen
gelassen.
- 5 -909823/1061
Die Bestrahlung wurde in einem Tank mit einer Co Gammastrahlenquelle
durchgeführt. Hierzu wurde die Waschflasche mit den angeschlossenen Durchlüftungsein- und -auslassrohren etwa 4· m
tief in den Bestrahlungszylinder eingelassen und die durch
einen Hochdruckgaszylinder gespeiste Durchlüftung eingeschaltet
und kontinuierlich geregelt. Nunmehr wurde die Oo Gammastrahlenquelle
in zwei Tragkäfigen über Manipulatoren in die gewünschte Lage gebracht und die Lösung mit der vorher geeichten
Feldstärke "bestrahlt. Anschliessend wurde die !Flasche entfemt
und der Inhalt analysiert.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle I festgehalten, wobei pH und Fe++ Geehalt vor und nach der Kalkbehandlung im Vergleich
zu einer zusätzlichen Strahlungsbehandlung bestimmt wurden. Feldstärken von 0,02 und 4,3 Megarad/Std. wurden angewandt,
wobei die höhere Intensität der Bestrahlung Oxydation und Ausfällung abkürzte, während die geringere Intensität grössere
Strahlungsausbeute zeitigte. Die kräftige Durchlüftung wurde konstant auf ca. 300 ccm/Min. gehalten. Die Tabelle stellt also
gewissermassen einen Vergleich einer CaOO, Behandlung und einer Behandlung mit OaCO, und Bestrahlung dar. Der Q Wert ist dabei
ein Ausdruck für die OxydatioHsmenge Fe++ in ppm (x 10 %) pro
Minute, beginnend mit dem ersten OaOO, Zusatz. Als G-Wert ist
die Zahl der zu Fe+++ oxydierten Fe++ Moleküle bzw. Atome (bzw.
Trennung von der Lösung pro 100 eV die Lösung durchsetzender Strahlung) durch die Formel zu berechnen
- 6 909823/1061
1.04 - L<» f
worin /\ppm a Inderung der ]?e++ Konzentration seit Beginn des
Kalkzusatzes (durch dichromatische Titrierung bestimmt),
At = Bestrakilungsdauer in Min.,
Q » Abtrennung von Fe++ in Z\ppm/At,
I = Intensität des GoP Gammafelds in Megarad/Std.
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| Ausgangslösung | pH | CaCO.Behandlung | . pH | Zeit | Q-Wert | Unte rb re chung | 15 | 6,3 | Beβtruhlungsbehandlung | Zeit | End- | Q-Wert | G-We rt | |
| Versuchs | Fe++ Konz. |
++
Fe Eonz |
Min. | Appm/Min. | 5,7 | 30 | 3,0 | I | Min. | konz. | Ä ppm/ | (Fe++-Fe++) | ||
| reihe | PP* | ppm | 5,7 | 45 | 2,2 | Intensität | ppm | Min. | ||||||
| 3,0 | 5,7 | 0 | 5,7 | 60 | 1,7 | Megarad/Std. | 0 | 350 | 95 | |||||
| A | 409 | 3,0 | 350 | 5,7 | 60 | 0,60 | 5,7 | 810 | 0,3 | 0,02 | 60 | 241 | 1,82 | 148 |
| 409 | 3,0 | 314 | 5,7 | 120 | 1,84 | 5,7 | 0 | ___ | 0,02 | 120 | 8 | 2,85 | 76 | |
| 409 | 3,0 | 130 | 5,7 | 240 | 1,43 | 5,8 | 2 | 17,0 | 0,02 | 240 | < 1 | 1,46 | •WIN* | |
| 409 | 2,7 | 8 | 5,7 | 0 | ___ | 5,8 | 0 | ___ | 0,02 | 0 | 262 | ___ | 12,3 | |
| B | 274 | 2,7 | 262 | 5,7 | 3 | 12,3 | 5,7 | 2 | 9,5 | 4,3 | 3 | 112 | 50,0 | 10,6 |
| 274 | 2,7 | 225 | 5,7 | 6 | 8,3 | 5,7 | 5 | 10,0 | 4,3 | 6 | 1,9 | 43,5 | 7,1 | |
| 274 | 2,7 | 212 | 5,7 | 9 | 6,6 | 5,7 | 15 | 4,5 | 4,3 | 9 | <0,8 | 29,2 | ||
| 274 | 203 | 5,7 | 45 | 1,7 | 4,3 | |||||||||
| 2,7 | 24 Std. | 5,7 | 60 | 1,4 | ||||||||||
| 274 | 2,7 | 168 | 5,7 | 120 | . 0,7 | |||||||||
| 274 | 2,7 | 173 | 5,7 | |||||||||||
| 274 | 2,7 | 164 | ||||||||||||
| 274 | 2,7 | 161 | ||||||||||||
| 274 | 2,6 | 5,5 | 0 | 173 | ___ | 10,9 | ||||||||
| O | 240 | 2,6 | 173 | 4,3 | 2 | 83 | 45,0 | |||||||
| 240 | 2,6 | 139 | 4,3 | |||||||||||
| D | 409 | 2,6 | 89 | |||||||||||
| 409 | 2,6 | 70 | ||||||||||||
| 409 | 2,6 | 39 | ||||||||||||
| 409 | 2,6 | 22 | ||||||||||||
| 409 | 2,6 | 11 | ||||||||||||
| CD | 409 | 2,6 | 8 | |||||||||||
| co | 409 | 3 | ||||||||||||
| OO |
CO
cn
OO
CD i
cn ι
-fr- -
CD
CO
Claims (1)
- Patent ansprachVerfahren zur Abtrennung von Eisenoxydulverbindungen aus sauren Grubenabwässern mit einem unter 6 liegenden pH-Werts dadurch gekennzeichnet, dass die Eisenoxydulverbindungen radiolytisch zu den Eisenoxyden oxydiert und diese durch Kontaktierung in situ mit Kalziumkarbonat ausgefällt werden«909823/1061
Applications Claiming Priority (1)
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