DE202009015669U1

DE202009015669U1 - Vorrichtung zur Separierung von Kalk aus kalkhaltigem Abwasser

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Publication number: DE202009015669U1
Application number: DE200920015669
Authority: DE
Original assignee: ENWAT EN und WASSERTECHNOLOGIE; ENWAT ENERGIE und WASSERTECHNOLOGIE GmbH
Current assignee: ENWAT EN und WASSERTECHNOLOGIE; ENWAT ENERGIE und WASSERTECHNOLOGIE GmbH
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2010-04-01
Anticipated expiration: 2019-12-01

Abstract

Vorrichtung zur Separierung von Kalk aus kalkhaltigem Abwasser, welche einen Reaktor (1) aufweist, der einen Zulauf (1a) für das kalkhaltige Abwasser und einen Ablauf (1b) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablauf (1b) des Reaktors (1) mit einer Lufteinblasvorrichtung (2) verbunden ist, in welcher aus dem Ablauf (1b) des Reaktors (1) austretendes kalkhaltiges Abwasser mit Luft (L) vermischt wird, und der Reaktor (1) einen weiteren Zulauf (1c) aufweist, welcher mit dem Ausgang (2a) der Lufteinblasvorrichtung (2) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Separierung von Kalk aus kalkhaltigem Abwasser.
Im Rahmen der Papierherstellung in einer Papierfabrik sind in den letzten Jahren die Kalkanteile stark gestiegen. Dies gilt insbesondere im Zusammenhang mit einem Recycling bzw. einer Verwendung von Altpapier. Aufgrund einer immer höher werdenden Recyclingrate und einer vermehrten Produktion von gestrichenen Papieren, bei denen Kalk als Füllstoff zum Einsatz kommt, ist ein stetig wachsender Kalkanteil im Altpapier zu finden. Des Weiteren steigen die Kreislaufwasserkonzentrationen in den Papierfabriken mehr und mehr an, da die Papierindustrie die Wasserkreisläufe zunehmend einengt. Die dadurch verursachten Kalkausfällungen innerhalb der Produktionsvorgänge und auch innerhalb von Abwasserreinigungsanlagen verursachen erhebliche Probleme und behindern einen störungsfreien Betrieb der jeweiligen Anlage.
Aus der DE 10 2006 011 951 B4 ist bereits ein Verfahren zur anaeroben Aufbereitung von Abwasser, insbesondere zur Prozesswasseraufbereitung in einer Papierfabrik, bekannt, bei welchem das Abwasser einem mit Mikroorganismus-Pellets versetzten Reaktorbehälter zugeführt wird, im Reaktorbehälter durch Einwirkung von anaeroben Mikroorganismen auf das Abwasser Reaktionsgase erzeugt werden, welche durch Anhaftung die Mikroorganismus-Pellets am Absinken hindert, wobei im oberen Reaktorbereich eine Ableitung von Gas und biologisch gereinigtem Abwasser er folgt. Weiterhin wird zumindest ein Teil des gereinigten Wassers einem Druckentspannungsflotationsschritt unterzogen, bei dem durch Zuführung eines pH-Regulierstoffes mindestens 40% des gelösten Kalks aus dem Wasser entfernt und mindestens ein Teil des entkalkten Wassers wieder dem Reaktionsbehälter zugeführt wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Separierung von Kalk aus kalkhaltigem Abwasser anzugeben, bei welcher kein dem Reaktor nachgeschalteter Druckentspannungsflotationsschritt notwendig ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass eine Vorrichtung mit den erfindungsgemäßen Merkmalen umweltschonend arbeitet. Sie benötigt keine zusätzlichen Chemikalien wie beispielsweise Kalkmilch, Soda oder NaOH zur Ausfällung von Kalk aus kalkhaltigem Abwasser. Der gebildete Kalkschlamm kann in vorteilhafter Weise als Füllstoff in der Produktion verwendet werden. Des Weiteren werden durch eine Separierung von Kalk aus dem kalkhaltigen Abwasser in der Produktion Kalkausfällungen an Verbrauchern verhindert, sofern von Kalk befreites Abwasser in der Produktion zur Anwendung kommt. Es wird ein stabiler Betrieb der jeweiligen Produktionsanlage sichergestellt und es entfällt die Notwendigkeit chemischer Reinigungen.
Der Gegenstand der Erfindung kann in vorteilhafter Weise in allen Altpapier verarbeitenden Papierfabriken verwendet werden. Des Weiteren kann der Gegenstand der Erfindung in vorteilhafter Weise im Zusammenhang mit Reinigungsanlagen eingesetzt werden, bei denen die sogenannte Anaerobtechnologie verwendet wird.
Die genannten Vorteile der Erfindung beruhen insbesondere darauf, dass unter Verwendung einer intensiven Lufteinblasung ein Zirkulationsvorgang durchgeführt wird, aufgrund dessen bei der Separierung von Kalk auf eine Verwendung von Chemikalien verzichtet werden kann. Durch die genannte Zirkulation wird erreicht, dass sich das Kalk-Kohle-Gleichgewicht verschiebt, so dass schließlich Kalkkristalle gebildet werden. Durch die weitere Zirkulation werden die bereits gebildeten bzw. ausgefallenen Kalkkristalle weiter angereichert und es entsteht ein schwerer Kalkschlamm, der gut sedimentiert. Nach dem Austreiben des Kohlendioxids wird der Reaktor über ein Ventil entleert und es kann erreicht werden, dass in einem Separator die Feststoffe separiert und in einen Kalkschlammauffangbehälter ausgegeben werden.
Nachfolgend wird eine Vorrichtung zur Separierung von Kalk aus kalkhaltigem Abwasser gemäß der Erfindung anhand eines in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die in der 1 gezeigte Vorrichtung zur Separierung von Kalk aus kalkhaltigem Abwasser weist eine Abwasserzuführung 13 auf, über welche ihr kalkhaltiges Abwasser zugeführt wird. Dieses kalkhaltige Abwasser wird über ein geöffnetes erstes Ventil 3 in einen Reaktor 1 über dessen Zulauf 1a eingegeben. Befindet sich eine vorgegebene Menge an kalkhaltigem Abwasser im Reaktor 1, dann wird das erste Ventil 3 geschlossen.
Der Reaktor 1 weist des Weiteren einen Ablauf 1b, einen weiteren Zulauf 1c und einen Abluftausgang 1d auf. Innerhalb des Reaktors kann – wie noch unten erläutert wird – bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ein Rührwerk 8 vorgesehen sein.
Das innerhalb des Reaktors 1 nach unten gesunkene kalkhaltige Abwasser wird in einem ersten Betriebszustand der Vorrichtung durch den Ablauf 1b ausgegeben und über eine Zirkulationspumpe 7 und ein geöffnetes zweites Ventil 4 einer Lufteinblasvorrichtung 2 zugeführt. In der Lufteinblasvorrichtung 2 wird in das durch den Ablauf 1b ausgegebene kalkhaltige Abwasser Luft L eingeblasen.
Das am Ausgang 2a der Lufteinblasvorrichtung 2 bereitgestellte, mit Luft L versetzte kalkhaltige Abwasser wird dem weiteren Eingang 1c des Reaktors 1 zugeführt und über diesen weiteren Eingang 1c in den Innenraum des Reaktors 1 eingespritzt. Diese Zirkulation des kalkhaltigen Abwassers und die ständige Einblasung von Luft führt dazu, dass sich das Kalk-Kohle-Gleichgewicht des kalkhaltigen Abwassers verschiebt und Kalk in Form von Kalkkristallen gebildet wird. Durch die weitere Zirkulation werden die gebildeten Kalkkristalle angereichert und es entsteht ein schwerer Kalkschlamm, der gut sedimentiert.
Der Ausgang 1d des Reaktors 1 dient als Abluftausgang. Aus diesem Ausgang entweicht während der oben beschriebenen Zirkulation Schwefelwasserstoff, der über einen Abluftkanal 11 in das Belebungsbecken 12 geleitet wird. Dadurch wird ein Austreten von aggressiven Gasen sowie eine Geruchsbelästigung vermieden.
Nach dem Austreiben des Kohlendioxids wird das Einblasen von Luft beendet, das zweite Ventil 4 geschlossen und das dritte Ventil 5 geöffnet, um einen zweiten Betriebszustand einzuleiten. In diesem zweiten Betriebszustand wird durch das geöffnete dritte Ventil 5 der im Reaktor 1 gebildete schwere Kalkschlamm in einen Separator 6 überführt. Dort erfolgt eine Trennung von Kalkschlamm und Klarwasser. Das Klarwasser wird in das Belebungsbecken 12 geleitet. Der Kalkschlamm wird über einen Ausgang 6a des Separators 6 in einen Kalkschlammauffangbehälter 10a ausgegeben. Der im Kalkschlammauffangbehälter 10a gesammelte Kalkschlamm kann in vorteilhafter Weise in die Produktion zurückgeführt und dort beispielsweise als Füllstoff verwendet werden.
Ist der Reaktor über das dritte Ventil 5 entleert, dann wird das dritte Ventil 5 wieder geschlossen und ein Arbeitszyklus des Reaktors 1, der die beiden oben beschriebenen Betriebszustände aufweist, ist beendet.
Zur Durchführung eines zweiten Arbeitszyklus wird zunächst das erste Ventil 3 wieder geöffnet, um über die Abwasserzuführung 13 und das erste Ventil 3 eine vorgegebene Menge an kalkhaltigem Abwasser in den Reaktor 1 einzuleiten. Ist die vorgegebene Menge an kalkhaltigem Abwasser in den Reaktor 1 eingebracht, dann wird das erste Ventil 3 wieder geschlossen. Danach wird das zweite Ventil 4 wieder geöffnet und es erfolgt ein erneuter Zirkulationsvorgang, wobei bei jeder Zirkulation in der Lufteinblasvorrichtung 2 Luft in das aus dem Ablauf 1b des Reaktors 1 ausgegebene kalkhaltige Abwasser eingeblasen wird und wobei das mit Luft versetzte kalkhaltige Abwasser über den weiteren Zulauf 1c in den Reaktor 1 eingespritzt wird. Dadurch wird wiederum erreicht, dass sich das Kalk-Kohle-Gleichgewicht verschiebt und Kalk in Form von Kalkkristallen ausfällt, welche durch den weiteren Zirkulationsvorgang weiter angereichert werden, so dass wiederum schwerer Kalkschlamm gebildet wird.
Dieser wird dann wiederum über das dritte Ventil 5 in den Separator 6 überführt, in welchem eine Separierung von Klarwasser und Kalkschlamm erfolgt.
Eine alternative Ausführungsform besteht darin, dass nach Bildung des durch den beschriebenen Zirkulationsvorgang mit Lufteinblasung geschaffenen schweren Kalkschlamms dieser schwere Kalkschlamm nicht über das dritte Ventil 5, sondern über ein viertes Ventil 9 abgeleitet und von dort aus in einen Kalkschlammauffangbehälter 10b überführt wird.
Bei dieser alternativen Ausführungsform erfolgt nach der Bildung des schweren Kalkschlammes im Reaktor 1, d. h. nach dem Ende des ersten Betriebszustandes, in einem alternativen zweiten Betriebszustand ein Ingangsetzen des Rührwerkes 8, um den Kalkschlamm weiter zu verdichten, so dass schließlich verdichteter Kalkschlamm über das fünfte Ventil 9 in den Kalkschlammauffangbehälter 10b ausgegeben werden kann. Bei dieser alternativen Ausführungsform sind das dritte Ventil 5, der Separator 6 und der Kalkschlammauffangbehälter 10a nicht notwendig.
Der wesentliche Vorteil der vorstehend beschriebenen Zirkulation mit ständiger Lufteinblasung besteht darin, dass es grundsätzlich keiner zusätzlichen Chemikalien bedarf, um Kalkschlamm aus kalkhaltigem Abwasser zu separieren, so dass eine Vorrichtung mit den erfindungsgemäßen Merkmalen umweltschonend arbeitet.
Verzichtet man auf diesen Aspekt des umweltschonenden Arbeitens der Vorrichtung, dann kann man auch mehr oder weniger große Mengen an Kalkmilch, Soda oder NaOH dazu verwenden, um die gewünschte Kalkausfällung zu beschleunigen.

1: Reaktor
1a: Zulauf
1b: Ablauf
1c: weiterer Zulauf
1d: Abluftausgang
2: Lufteinblasvorrichtung
2a: Ausgang
3: erstes Ventil
4: zweites Ventil
5: drittes Ventil
6: Separator
6a: Ausgang
7: Zirkulationspumpe
8: Rührwerk
9: viertes Ventil
10a, b: Kalkschlammauffangbehälter
11: Abluftkanal
12: Belebungsbecken
13: Abwasserzuführung
L: Luft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006011951 B4 [0003]

Claims

Vorrichtung zur Separierung von Kalk aus kalkhaltigem Abwasser, welche einen Reaktor (1) aufweist, der einen Zulauf (1a) für das kalkhaltige Abwasser und einen Ablauf (1b) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablauf (1b) des Reaktors (1) mit einer Lufteinblasvorrichtung (2) verbunden ist, in welcher aus dem Ablauf (1b) des Reaktors (1) austretendes kalkhaltiges Abwasser mit Luft (L) vermischt wird, und der Reaktor (1) einen weiteren Zulauf (1c) aufweist, welcher mit dem Ausgang (2a) der Lufteinblasvorrichtung (2) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Zulauf (1a) des Reaktors (1) ein erstes Ventil (3) vorgeschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ablauf (1b) des Reaktors (1) und der Lufteinblasvorrichtung (2) ein zweites Ventil (4) angeordnet ist, welches im geschlossenen Zustand den Ablauf (1b) des Reaktors (1) von der Lufteinblasvorrichtung (2) trennt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen über ein drittes Ventil (5) an den Ablauf (1b) des Reaktors (1) angeschlossenen Separator (6) aufweist, der zur Separierung von Klarwasser und Kalkschlamm vorgesehen ist und einen Ausgang (6a) für den Kalkschlamm aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine zwischen dem Ablauf (1b) des Reaktors (1) und dem weiteren Zulauf (1c) des Reaktors (1) angeordnete Zirkulationspumpe (7) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zirkulationspumpe (7) zwischen dem Ablauf (1b) des Reaktor (1) und dem zweiten Ventil (4) positioniert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zirkulationspumpe (7) zwischen dem Ablauf (1b) des Reaktors (1) und dem dritten Ventil (5) positioniert ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Reaktor (1) ein Rührwerk (8) vorgesehen ist und dass der Ablauf (1b) des Reaktors (1) über ein viertes Ventil (9) mit einem Kalkschlammauffangbehälter (10b) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (1) einen Abluftausgang (1d) aufweist, über welchen der im Reaktor (1) gebildete Schwefelwasserstoffe über einen Abluftkanal (11) in ein Belebungsbecken (12) abgeleitet wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen ersten und einen zweiten Betriebszustand aufweist, wobei – im ersten Betriebszustand das erste Ventil (3) im geschlossenen Zustand ist, das zweite Ventil (4) im geöffneten Zustand ist und über das geöffnete zweite Ventil (4) ein Zirkulationsvorgang mit Lufteinblasung erfolgt, und – im zweiten Betriebszustand das erste Ventil (3) im geschlossenen Zustand ist, das zweite Ventil (4) im geschlossenen Zustand ist und über das geöffnete dritte Ventil (5) aus dem Reaktor (1) abgeleiteter Kalkschlamm in einem Separator (6) verarbeitet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen ersten und einen zweiten Betriebszustand aufweist, wobei – im ersten Betriebszustand das erste Ventil (3) im geschlossenen Zustand ist, das zweite Ventil (4) im geöffneten Zustand ist und über das geöffnete zweite Ventil (4) ein Zirkulationsvorgang mit Lufteinblasung erfolgt, und – im zweiten Betriebszustand mittels des im Reaktor (1) positionierten Rührwerks eine Verdichtung des im Reaktor gebildeten Kalkschlammes vorgenommen wird und der verdichtete Kalkschlamm über den Ablauf (1b) des Reaktors (1) und ein viertes Ventil (9) in einen Kalkschlammauffangbehälter (10b) ausgegeben wird.