DE19651135A1

DE19651135A1 - Produkt und Verfahren zur Entfernung von Phosphaten und/oder organisch gebundenem Phosphor aus Abwässern

Info

Publication number: DE19651135A1
Application number: DE1996151135
Authority: DE
Inventors: Dieter Heitz; Wolfgang Koenig
Original assignee: KRUSE CHEMIE KG; RWK KALK AG
Current assignee: KRUSE CHEMIE KG, 58802 BALVE, DE RHEINKALK HOLDING
Priority date: 1996-12-10
Filing date: 1996-12-10
Publication date: 1998-06-18

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Produkt und ein Ver fahren zur Entfernung von Phosphaten und/oder organisch ge bundenem Phosphor aus Abwässern.

Die Entfernung von Phosphaten aus Abwässern ist eine sehr wichtige Maßnahme zur Reinhaltung von fließenden und stehenden Gewässern sowie des Grundwassers und dient damit dem Umwelt schutz. Gesetzliche Regelungen schreiben beispielsweise vor, daß bei Kläranlagen die Phosphatkonzentration im Ablauf unter 1 mgP/l, in speziellen Fällen sogar deutlich darunter liegen muß.

Zur Entfernung von Phosphaten und organisch gebundenem Phosphor aus Abwässern können bei der Fällungsreinigung Eisen- oder Aluminiumsalze zudosiert werden. In der Regel handelt es sich bei diesen Flockungs- und Fällungsmitteln um sogenannte saure Wasserchemikalien (Eisen(III)-Salzlösungen; Aluminiumsalz lösungen).

Diese sauren Chemikalien verbrauchen bei der Fällung/Flockung Säurekapazität und führen auf einer Kläranlage zu Problemen, wenn der zur Nitrifikation/Denitrifikation notwendige Restwert an Säurekapazität um 1,5 mmol/l liegt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Produkt und ein Verfahren zur Entfernung von Phosphaten und/oder organisch gebundenem Phosphor aus Abwässern zur Verfügung zu stellen, das zwar saure Wasserchemikalien enthält, nicht aber zu den vorstehend geschilderten Nachteilen hinsichtlich des Restwertes an Säurekapazität führt.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Herstellung und den Einsatz eines Gemisches aus Calciumoxid und Eisen(II)-sulfat, wobei das Mischungsverhältnis in starkem Maße schwanken kann, d. h. das Mischungsverhältnis kann zwischen 10 bis 90 Gew.-Teilen Calciumoxid zu 90 bis 10 Gew.-Teilen Eisen(II)-sulfat liegen.

Das erfindungsgemäße Gemisch aus Calciumoxid und Eisen(II)- sulfat gibt man dem Abwasser vorzugsweise in einer solchen Menge zu, daß das Abwasser nach Durchführung der Fällung einen schwach alkalischen pH-Wert aufweist, der vorzugsweise zwischen 7 und 9 liegt. Je nach Abwasser wird ein solcher pH-Wert er reicht, wenn man das erfindungsgemäße Gemisch, nachfolgend auch als "Ferrolime" genannt, in einer Menge einsetzt, die zwischen etwa 80 bis etwa 160 mg/l Abwasser liegt.

In dem erfindungsgemäßen Gemisch liegt das Eisen(II)-sulfat vorzugsweise als Monohydrat (FeSO₄.H₂O) vor.

Um den Ausflockungseffekt zu begünstigen, setzt man vorzugs weise dem Abwasser zusätzlich ein oder mehrere von an sich bekannten Flockungshilfsmittel zu.

Das erfindungsgemäße Produkt "Ferrolime", ist somit ein alkalisches Fällungsmittel auf Basis von Weißfeinkalk und Eisen(II)-sulfat und eignet sich besonders zur Phosphat- Fällung bei der biologischen Abwasserreinigung. Als alkali sches Fällungsmittel ist es somit besonders für weiche Wässer geeignet.

Die Alkalität des zu behandelnden Wassers wird mit Ferrolime erhöht. Dadurch ergibt sich ein wichtiger Zusatznutzen für eine bessere Nitrifikation.

Aufgrund der Granulatzudosierung kann man bei Kläranlagen erhebliche Investitionskosten für die Lager- und Dosierein richtungen einsparen.

Das erfindungsgemäße Produkt ist geeignet

- zur Phosphatentfernung,
- zur Anhebung des pH-Wertes im Wasser,
- zur Schlammbeschwerung und
- zur Schwefelwasserstoffelimination.

Je nach Abwasserbeschaffenheit sind die erforderlichen Zugabe mengen an "Ferrolime" unterschiedlich. Zur Auswahl der geeig neten Produkte und zur Ermittlung der optimalen Einsatzmenge sind vorherige Abwasseranalysen notwendig.

Die Lagerung des erfindungsgemäßen Produkts erfolgt vorzugs weise in einem Silo der Kläranlage. Die Zudosierung zum zu reinigenden Abwasser erfolgt vorzugsweise über eine Dosier schnecke, die zwischen Silo und Abwasser angeordnet ist.

Das erfindungsgemäße Produkt "Ferrolime" eignet sich insbe sondere für Kläranlagen mit Abwässern, die eine geringe Säurekapazität aufweisen. Es dient also gleichzeitig der Entfernung von Phosphaten und verhindert gleichzeitig das Absinken der Säurekapazität bzw. hebt sie an.

Als Calciumoxid wird vorzugsweise ein Weißfeinkalkpulver mit ca. 95% CaO und Eisen(II)-sulfat-Monohydrat mit 30% Fe eingesetzt, wobei das Eisen(II)-sulfat dem Weißfeinkalk über einen Rohrförderer zugegeben wird. Geliefert wird das Produkt in 50 kg-Säcken, in Big-Bags und/oder in Silo-Wagen.

Weitere Vorteile, die mit dem erfindungsgemäßen Produkt er zielt werden, sind:

- Handling von nur einem Produkt mit zwei Funktionen (Phosphatentfernung und pH-Werteinstellung),
- keine Gefahrguttransporte,
- Reduzierung der Straßentransporte,
- deutlich geringere Investitionskosten bei Kläranlagen für Lager- und Dosieranlagen (Trockendosierung/keine WHG-Anlage (WHG = Wasserhaushaltsgesetz) notwendig),
- wirtschaftlicher Vorteil, da das erfindungsgemäße Produkt eine sehr hohe Konzentration an Wirksubstanz besitzt (ca. 7 mol/kg im Vergleich zu max. 4 mol/kg anderer Produkte),
- sehr geringe Schwermetallbelastung.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele erläutert, ohne sie jedoch darauf einzuschränken.

Beispiel 1

Zur Herstellung von Ferrolime 30 mischt man 700 kg Weißfein kalk (CaO) mit 300 kg Eisen(II)-sulfat-Monohydrat. Das erhaltene Produkt hat folgende Eigenschaften:

- Aussehen: weißgraues Pulver
- Schüttgewicht: 1,2 g/m³
- Eisengehalt: 9% Fe(II) - 1,6 Mol/kg
- Calciumoxid: 70% CaO - 12,5 Mol/kg
- Unlösliches: ca. 6%
- pH-Wert: 12,6
- Anlieferung: lose im Silowagen
- Spurenelemente: Aufgrund des Naturproduktes Kalk, liegen die Schwermetallgehalte deutlich unter den LWA-Grenzwerten (LWA = Landesamt für Wasser und Abfall in NRW)

Beispiel 2

Zur Herstellung von Ferrolime 50 mischt man 500 kg Weißfein kalk (CaO) mit 500 kg Eisen(II)-sulfat-Monohydrat. Das erhaltene Produkt hat folgende Eigenschaften:

- Aussehen: weißgraues Pulver
- Schüttgewicht: 1,2 g/m³
- Eisengehalt: 15% Fe(II) - 2,7 Mol/kg
- Calciumoxid: 50% CaO - 9,0 Mol/kg
- Unlösliches: ca. 6%
- pH-Wert: 12,6
- Anlieferung: lose im Silowagen
- Spurenelemente: Aufgrund des Naturproduktes Kalk, liegen die Schwermetallgehalte deutlich unter den LWA-Grenzwerten.

Beispiel 3

Zur Herstellung von Ferrolime 70 mischt man 300 kg Weißfein kalk (CaO) mit 700 kg Eisen(II)-sulfat-Monohydrat. Das erhaltene Produkt hat folgende Eigenschaften:

- Aussehen: weißgraues Pulver
- Schüttgewicht: 1,2 g/m³
- Eisengehalt: 21% Fe(II) - 3,8 Mol/kg
- Calciumoxid: 30% CaO - 5,4 Mol/kg
- Unlösliches: ca. 6%
- pH-Wert: 12,6
- Anlieferung: lose im Silowagen
- Spurenelemente: Aufgrund des Naturproduktes Kalk, liegen die Schwermetallgehalte deutlich unter den LWA-Grenzwerten.

Beispiel 4

(a) Durch Zugabe von (NH₄)₂HPO₄ erhöht man den Phosphatgehalt des Kölner Trinkwassers auf 2,14 mgP/l, gibt 80 mg Ferro lime 50 und 1,5 mg eines organischen Flockungshilfsmittels hinzu, rührt 10 Minuten und filtriert. Das so behandelte Wasser wird analysiert. Der Restgehalt an Phosphat beträgt 0,21 mgP/l, der pH-Wert 8,3.
(b) Durch Zugabe von (NH₄)₂HPO₄ erhöht man den Phosphatgehalt des Kölner Trinkwassers auf 4,08 mgP/l, gibt 120 mg Ferro lime 50 und 1,5 mg eines organischen Flockungshilfsmittels hinzu, rührt 10 Minuten und filtriert. Das so behandelte Wasser wird analysiert. Der Restgehalt an Phosphat beträgt 0,26 mgP/l, der pH-Wert 8,3.
(c) Durch Zugabe von (NH₄)₂HPO₄ erhöht man den Phosphatgehalt des Kölner Trinkwassers auf 7,3 mgP/l, gibt 160 mg Ferro lime 50 und 1,5 mg eines organischen Flockungshilfsmittels hinzu, rührt 10 Minuten und filtriert. Das so behandelte Wasser wird analysiert. Der Restgehalt an Phosphat beträgt 0,24 mgP/l, der pH-Wert 8,7.

Die im Beispiel 4 (a) bis (c) gemachten Angaben sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.

Claims

1. Alkalisches Fällungsmittel zur Entfernung von Phosphaten und/oder organisch gebundenem Phosphor aus Abwässern, bestehend im wesentlichen aus einem Gemisch aus 10 bis 90 Gew.-Teilen Calciumoxid und 90 bis 10 Gew.-Teilen Eisen(II)-sulfat.

2. Fällungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisen(II)-sulfat ein Eisen(II)-sulfat-Monohydrat ist.

3. Verfahren zur Entfernung von Phosphaten und/oder organisch gebundenem Phosphor aus Abwässern durch Fällungsreinigung mit metallhaltigen Fällungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Abwasser ein Gemisch aus 10 bis 90 Gew.-Teilen Calciumoxid und 90 bis 100 Gew.-Teilen Eisen(II)-sulfat zugibt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte Gemisch als Eisen(II)-sulfat das Mono hydrat davon (FeSO₄.H₂O) enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 3 und/oder 4, dadurch gekenn zeichnet, daß man das Gemisch aus Calciumoxid und Eisen(II)-sulfat in einer solchen Menge dem Abwasser zugibt, daß das Abwasser nach Durchführung der Fällung einen schwach alkalischen pH-Wert aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser nach Durchführung der Fällung einen pH-Wert zwischen 7 und 9 aufweist.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Patentansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch aus Calciumoxid und Eisen(II)-sulfat dem Abwasser in einer Menge von etwa 80 bis etwa 160 mg/l Abwasser zusetzt.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Patentansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Abwasser zusätzlich an sich bekannte Flockungsmittel zusetzt.