DE19604377C2

DE19604377C2 - Verfahren zur Behandlung von Abwasser aus einer Rauchgasentschwefelungsanlage

Info

Publication number: DE19604377C2
Application number: DE1996104377
Authority: DE
Inventors: Hildemar Dipl Ing Boehm; Vasilios Dipl Ing Drizis
Original assignee: Lentjes Bischoff GmbH
Current assignee: Lurgi Lentjes AG
Priority date: 1996-02-07
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 1998-04-16
Anticipated expiration: 2016-02-08
Also published as: DE19604377A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Abwasser aus einer Rauchgasentschwefelungsanlage, in der Schwefeldioxid nach einem Naßwaschverfahren unter Ver wendung von Kalk als Neutralisationsmittel abgeschieden und das Rückstandsprodukt zu Calciumsulfatdihydrat oxidiert, aus einem Waschflüssigkeitskreislauf abgetrennt, eingedickt und entwässert wird. Als Neutralisationsmittel für das aus gewaschene SO₂ können sowohl Branntkalk (CaO), gelöschter Kalk (Ca(OH)₂) oder auch Kalkstein (CaCO₃) eingesetzt werden. Calciumsulfatdihydrat fällt im allgemeinen in hoher Reinheit an, hat mit Naturgips vergleichbare gute Festig keits- und Verarbeitungseigenschaften und kann als Werk stoff weiterverarbeitet werden.

Bei der Eindickung und/oder Entwässerung des Calciumsulfat dihydrats fällt Abwasser an, das einen pH-Wert im Bereich von 4,5 bis pH 6 aufweist. Das Abwasser hat üblicherweise noch einen Feststoffgehalt von etwa 12 g/l, der zumeist über 95% aus Calciumsulfatdihydrat besteht. Das Abwasser besitzt ferner einen erheblichen Gehalt an Schwermetallen, unter anderem an Cadmium, Quecksilber, Chrom und Arsen. Die Tabelle 1 zeigt die typische Zusammensetzung eines Abwassers aus einer Rauchgasentschwefelungsanlage.

Wird das bei der Rauchgasentschwefelung anfallende Abwasser einer konventionellen Abwasserbehandlungsanlage zugeführt, so werden die Schwermetalle weitestgehend ausgefällt und vermischen sich mit den Feststoffen. Es fallen große Schlammengen an, die aufgrund ihrer Zusammensetzung auf Sondermülldeponien verbracht werden müssen. Es entstehen erheblich Deponiekosten.

Bei dem bekannten Verfahren der eingangs genannten Art, von dem die Erfindung ausgeht (EP 0 355 667 A1) wird das Abwasser aus der Rauchgasentschwefelungsanlage zunächst neutralisiert und anschließend findet eine Feststoff abscheidung durch Flotation statt. In der Flotations einrichtung erfolgt eine Begasung des Abwassers mit Luft unter Verwendung mehrerer Rührwerke und unter Zugabe eines Schäumers. Die Feststoffe schwimmen auf und werden an der Oberfläche abgeskimmt und einem Dekanter zugeführt. Anschließend werden die im Abwasser enthaltenen Schwer metalle bei alkalischem pH-Wert ausgefällt. Die Flotation nach dem bekannten Verfahren ist anlagentechnisch sehr auf wendig. Außerdem ist das Verfahren aufgrund der Rührwerke und der Begasung der Flüssigkeit nur sehr energieaufwendig durchführbar. Einen zusätzlichen Aufwand bzw. Kostenaufwand bedingen auch die als Schäumer zugegebenen Additive.

Fernerhin ist ein Verfahren bekannt (US 5 367 116-A) mit dem Flugasche entsorgt und deponiert werden soll. Die Flugasche wird mit saurer Waschflüssigkeit aus einer Rauchgas entschwefelungsanlage versetzt und in einem Rührbehälter werden Schwermetalle durch Extraktion aus der Flugasche entfernt und gehen in Lösung. An die Extraktionsstufe schließt sich eine Bandfiltration an, um die Feststoffe von der flüssigen Phase zu trennen. Aus der flüssigen Phase werden Schwermetalle ausgefällt und die entstehende Suspen sion wird filtriert. Auch dieses Verfahren zur Entsorgung von Flugasche ist nur mit verhältnismäßig hohem Aufwand durchführbar.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren (J.B. Lefers et al "Abscheidung von Schwermetallen . . ."), VGB Kraftwerks technik 66 (1986) Nr. 9, Seiten 871-875) werden aus dem Abwasser von Rauchgasentschwefelungsanlagen Sulfide und Hydroxide von Schwermetallen gemeinsam abgeschieden. In einer ersten Reaktionsstufe werden dem Abwasser gleich zeitig Natriumhydroxid und Sulfid zugesetzt. Hier werden Magnesiumionen abgeschieden. In dieser Reaktionsstufe werden Flocken mit einer hohen Adsorptionsfähigkeit für Schwermetalle gebildet. In einer zweiten Reaktionsstufe wird Eisen(III)chloridlösung zugefügt, um überschüssige Sulfide zu beseitigen. Anschließend wird in einer dritten Reaktionsstufe ein Flockungshilfsmittel zur Beschleunigung der Bildung und des Wachsens der Flocken hinzugegeben. Anschließend werden die Flocken aus dem Abwasser nach dem Gravitations-Absetzverfahren abgeschieden. Der nach diesem Verfahren eingedickte Schlamm hat einen Feststoffgehalt von 5 bis 7 Gew.-%. Nach diesem Verfahren wird die anfallende Schlammenge nicht ausreichend effektiv reduziert. Außerdem muß auch nach diesem Verfahren verhältnismäßig aufwendig gearbeitet werden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bei der Abwasserbehandlung anfallende, mit Schwermetallen versetzte Schlammenge auf wenig aufwendige Weise zu reduzieren.

Die Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß der pH-Wert des mit einem pH-Wert oberhalb pH-Wert 4 bei der Eindickung und/oder Entwässerung des ausgeschleusten Calciumsulfatdihydrat-Stoffstroms anfallende Abwasser durch Dosierung von H₂SO₄auf einen Wert im Bereich von pH 3 bis pH 4 reduziert wird,
daß anschließend Feststoffe in einem Eindicker unter Zugabe neutraler Polyelektrolyte als Flockungshilfs mittel durch Sedimentation aus dem angesäuerten Abwasser abgetrennt werden,
daß der Schlamm aus dem Eindicker in den Absorber der Rauchgasentschwefelungsanlage zurückgeführt oder neu tralisiert und der Gipsentwässerung zugeführt wird und
daß das geklärte Abwasser aus dem Überlauf des Ein dickers einer Abwasserbehandlung zugeführt wird, die eine Alkalisierung des Abwassers zur Schwermetall ausfällung, Eindickung und Entwässerung des anfallen den schwermetallreichen Restschlammes umfaßt.

In dem angesäuerten Abwasser liegen die Schwermetallionen in gelöster Form vor. Aus dem erfindungsgemäß angesäuerten Abwasser kann der im Abwasser enthaltene Gips in reiner Form und nahezu ohne Verunreinigung durch Schwermetalle abgeschieden werden. Überraschenderweise neigen die Feststoffteilchen im sauren Milieu zum Agglomerieren, so daß die Festostoffteilchen nach Zugabe eines Flockungs hilfsmittels gut sedimentieren und in einem kontinuierlich arbeitenden Eindicker abgetrennt werden können. Eine Ein dickung bis auf eine Feststoffkonzentration von etwa 300 g/l ist möglich.

Bei der Auswahl der Flockungshilfsmittel sind solche zu bevorzugen, die keinen Einfluß auf den pH-Wert ausüben. Erfindungsgemäß werden neutrale Polyelektrolyte als Flockungshilfsmittel für die Eindickung der Feststoffe verwendet.

Zur Ansäuerung des Abwassers wird H₂SO₄ verwendet werden. Die Verwendung von H₂SO₄ als Säuerungsmittel wird deshalb gewählt, da bei einer anschließenden Neutralisation im Zuge der Abwasserbehandlung wiederum Gips entsteht.

Der aus dem angesäuerten Abwasser abgetrennte Schlamm kann in den Absorber der Rauchgasentschwefelungsanlage zurück geführt werden. Hier wird der Schlamm neutralisiert und zusammen mit Calciumsulfatdihydrat, welches in der Rauch gasentschwefelungsanlage als Rückstandsprodukt anfällt, eingedickt, aus dem Waschflüssigkeitskreislauf abgetrennt und entwässert.

Eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß der aus dem angesäuerten Abwasser abge trennte Schlamm durch Zugabe von Kalk, zum Beispiel in Form von CaCO₃, neutralisiert und der Gipsentwässerung zugeführt wird.

Das am Überlauf des Eindickers anfallende geklärte Abwasser wird einer Abwasserbehandlung zugeführt, die in an sich bekannter Weise ausgeführt sein kann. Der pH-Wert des Abwassers wird auf einen Wert im Bereich von pH 7,8 bis pH 8,4 angehoben, wobei die in dem Abwasser enthaltenen Schwermetalle ausgefällt werden. Durch Zugabe eines Flockungshilfsmittels werden die Feststoffe eingedickt, und es fällt ein schwermetallreicher Rest schlamm an, der in einer nachgeschalteten Filterpresse weiter entwässert werden kann. Die Restschlammenge ist klein, so daß eine kostengünstige Deponierung möglich ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert. Die einzige Figur zeigt das Anlagenschema einer Rauchgasentschwefelungsanlage mit einer nach dem erfin dungsgemäßen Verfahren arbeitenden nachgeschalteten Anlage zur Behandlung von Abwasser.

Die Rauchgasentschwefelungsanlage weist einen Waschturm 1 auf, in dem nach einem Naßwaschverfahren SO₂ aus dem Rauchgas abgeschieden wird. An den Waschturm 1 ist ein Waschflüssigkeitskreislauf 2 angeschlossen. Als Neutrali sationsmittel für das abzuscheidende SO₂ wird Kalk verwen det, welcher zusammen mit Frischwasser über eine Ein speiseleitung 3 dem Waschflüssigkeitssumpf des Waschturms 1 zugegeben wird. Das Rückstandsprodukt wird mit Luftsauerstoff, der durch eine Verteilereinrichtung 4 dem Waschflüssigkeitssumpf zugeführt wird, zu Gips (CaSO₄.2H₂O) oxidiert. Der in der Rauchgasent schwefelungsanlage anfallende Gips wird aus dem Wasch flüssigkeitskreislauf abgetrennt, in einem Sedimentations abscheider 5 eingedickt und mittels eines Vakuumband filters 6 entwässert.

Das bei der Eindickung und Entwässerung des Calcium sulfatdihydrats anfallende Abwasser weist einen pH-Wert im Bereich pH 4,5 bis pH 6 auf und hat noch einen Fest stoffgehalt von etwa 12 g/l, der zu über 95% aus Gips besteht. Daneben enthält das Abwasser Schwermetalle, unter anderem Cadmium, Quecksilber, Chrom und Arsen. Es wird durch eine Abwasserleitung 7 einem Säuerungsbehälter 8 zugeführt, in dem durch Zugabe von H₂SO₄ der pH-Wert auf pH 3 bis pH 4 reduziert wird. Durch die Reduzierung des pH-Wertes werden Schwermetalle, die in dem aus der Rauch gasentschwefelungsanlage abgezogenen Abwasser teilweise ausgefällt sind, in einen löslichen Zustand überführt.

Das angesäuerte Abwasser 10 wird einem Eindicker 11 zugeführt. Unter Zugabe eines Flockungshilfsmittels 12, vorzugsweise eines neutralen Polyelektrolyten, sedimentieren die Feststoffe, wobei im Konus des Eindickers eine Feststoffkonzentration von bis zu 300 g/l erreicht wird. Aufgrund des gewählten pH-Bereiches (pH 3 bis pH 4) fällt ein im wesentlichen schwermetallfreier Schlamm 13 an, der entweder in den Waschturm 1 der Rauchgasentschwefelungsanlage zurückgeführt wird oder der Gipsentwässerung, im Ausführungsbeispiel dem Vakuumbandfilter 6, zugeführt wird.

Das geklärte Abwasser 14 wird einer konventionellen Abwasserbehandlungsanlage 15 zugeführt, die ein Neutrali sationsbecken 16, einen Restschlamm-Eindicker 17 sowie ein Kammerfilter 18 zur Entwässerung des anfallenden Rest schlammes umfaßt. In dem Neutralisationsbecken 16 wird der pH-Wert des Abwassers auf pH 7,8 bis pH 8,4 angehoben, wobei die Schmermetalle ausgefällt werden. Nach Eindickung und Entwässerung mittels Klammerfilterpresse 18 fällt eine kleine, schwermetallreiche Restschlammenge 19 an.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren erforderliche zu sätzliche Chemikalienmenge ist gering. Für die Ansäuerung des Abwassers von pH 5,5 auf pH 3,5 ist eine Dosierung von max. 15 mg/l H₂SO₄ erforderlich. Um den pH-Wert des Ab wassers auf seinen Anfangswert wieder anzuheben, müssen im Rahmen der konventionellen Abwasserbehandlung max. 8 mg/l an NaOH oder Ca(OH)₂ zusätzlich dosiert werden. Der zusätzlichen Chemikaliendosierung steht eine erhebliche Reduzierung der im Rahmen der Abwasserbehandlung anfallen den Schlammenge gegenüber.

Zusammensetzung des Abwassers aus einer Rauchgas entschwefelungsanlage

Der Feststoffanteil des Abwassers besteht über 95% aus Gips.

Claims

Verfahren zur Behandlung von Abwasser aus einer Rauchgas entschwefelungsanlage, in der Schwefeldioxid nach einem Naßwaschverfahren unter Verwendung von Kalk als Neutra lisationsmittel abgeschieden und das Rückstandsprodukt zu Calciumsulfatdihydrat oxidiert, aus einem Waschflüssig keitskreislauf abgetrennt, eingedickt und entwässert wird, wobei
der pH-Wert des mit einem pH-Wert oberhalb pH 4 bei der Eindickung und/oder Entwässerung des ausge schleusten Calciumsulfatdihydrat-Stoffstroms an fallende Abwasser durch Dosierung von H₂SO₄ auf einen Wert im Bereich von pH 3 bis pH 4 reduziert wird,
anschließend Feststoffe in einem Eindicker unter Zugabe neutraler Polyelektrolyte als Flockungshilfs mittel durch Sedimentation aus dem angesäuerten Abwasser abgetrennt werden,
der Schlamm aus dem Eindicker in den Absorber der Rauchgasentschwefelungsanlage zurückgeführt oder neutralisiert und der Gipsentwässerung zugeführt wird und
das geklärte Abwasser aus dem Überlauf des Eindickers einer Abwasserbehandlung zugeführt wird, die eine Alkalisierung des Abwassers zur Schwermetall ausfällung, Eindickung und Entwässerung des anfallen den schwermetallreichen Restschlammes umfaßt.