DE2112767C3 - Verfahren zum Herstellen eines mit Zusatzstoffen beladenen faserigen Feststoffs - Google Patents

Description

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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines mit Zusatzstoffen beladenen faseiigen Feststoffs, wobei die faserigen Feststoffe Faserstoff •ber dem Abwasser entnommen werden.

Die Abwasserreinigung wurde als vordringliches Problem der zivilisierten Menschheit erkannt. Insbesondere in dicht besiedelten Gebieten, wie beispielsweise in Europa, nimmt die Abwasserverschmutzung »tändig zu. Ein Grund hierin liegt nicht zuletzt in der Tatsache, daß die Abwasserreinigung mit hohen Kotten verbunden ist und daß die den Abwässern entzogenen Stoffe nicht einer sinnvollen Wiederverwendung fcugeführt werden können. Eine wirtschaftlich kaum ins Gewicht fallende Ausnahme bildet biologisch aufbereiteter Abwasserschlamm, der zur Lockerung von Böden verwendet werden kann. Die aufwendige Abwasserrei nigung wurde daher stets nachlässig behandelt, bis die Verseuchung der Gewässer zu energischen Maßnahmen aufrief.

Zur Reduzierung der Abfallmenge wird der Schlamm vielfach getrocknet und verbrannt. Die unverbrennbaren Rückstände betragen jedoch in aller Regel immer noch 30% der getrockneten Massen.

Die Deponie dieser getrockneten Stoffe scheitert im allgemeinen an Raummangel bzw. birgt wiederum Gefahren für die Trinkwasserverseuchung.

Eine Lösung dieses Problems und gleichzeitig eine Lösung, d'e die Herstellung von Kläranlagen wirtschaftlich interessant marht. kann also nur dann gefunden werden, wenn der den Abwässern entzogene Schlamm wieder einer sinnvollen Verwertung zugeführt wird.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Schlämme aus der Abwasserreinigung von Papierfabriken nutzbar zu machen, indem sie nach dem Trocknen mit nicht- oder schwerlöslichen Flammschutzsalzen vermisch: herden und die gebildete Mischung anschließend A _?;angsstoffen zur Fertigung synthetischer Stoffe, insuesondere Spanmaterial für Holzspanplatten, zugegeben vird.

Dieser Vorschlag ist mit erheblichen Vorteilen verbunden, indem er nicht nur eine interessante Möglichkeit zur Verwertung von Abwässerschlämmen aufzeigt, sondern auch eine Lehre zur vorteilhaften Einbringung von beispielsweise Flammschutzsalzen in Artikel, wie Spanplatten, an die Hand gibt. Ein Nachteil der bekannten Maßnahme ist. daß sich je nach Beschaffenheit des Abwassers nicht immer die erforderlichen Mengen Zusatzstoffe einbringen lassen oder aber eine gewisse Entmischungstendenz bei der Mischung aus Fasermaterial und Zusatzstoff vorhanden ist.

Es wurde nun gefunden, daß diese Unzulänglichkeiten vermieden werden können, wenn das Verfahren zur Herstellung derartiger faseriger Feststoffe in der Weise durchgeführt wird, daß in an sich bekannter Weise die im Abwasser suspendierten Feststoffe ausgeflockt und getrocknet werden, und daß sodann dieser Feststoff in Gegenwart der Zusatzstoffe zerfasert wird. Als Zusatzstoffe kommen hierbei in Betracht Borsäure oder borhaltige Verbindungen, Phosphate oder phosphathaltige Verbindungen, Carbonate, Silikate, Insektizide oder Fungizide, d. h. Stoffe, die trocken den faserigen Feststoffen beizumengen sind.

Der Vorteil der Zerfaserung des bei der Trocknung gebildeten Feststoffs in Gegenwart des Zusatzstoffs liegt insbesondere in der höheren Beladbarkeit des die Feststoffe bildenden Fasermaterials und in der geringen Entmischungstendenz.

Bei der Zerfaserung der Feststoffe werden Bindungskräfte geschaffen, die im allgemeinen bereits unmittelbar nach ihrem Entstehen dadurch neutralisiert werden, daß sich Fasern zusammenläge« u oüer Gas- bzw. Flüssigkeitspartikel anlagern. Bei der Erfindung hingegen findet die Zerkleinerung des Feststoffs in Gegenwart von pulverförmigen Zusatzstoffen statt, so daß die durch Zerfaserung geschaffenen Bindungskräfte unmittelbar auf die Zusatzstoffe wirken. Die dadurch bewerkstelligte Anlagerung ist praktisch irreversibel und somit für die hohe Stabilität der Mischung verantwortlich.

Die Herstellung des zu zerfasernden Materials kann auf verschiedene Weise erfolgen.

Die Zusatzstoffe, deren Eigenschaften im fertigen Erzeugnis erwünscht sind, können vor der Flockung des Abwassers zugegeben werden. Es bildet sich dann bereits beim Flockungsprozeß eine homogene Mischung aus Zusatzstoff und im Abv t^ser enthaltenem Trägerstoff, die während der uocknungsphasen erhalten bleibt.

Der Zusatzstoff kann aber auch unmittelbar vor der Zerfaserung des Trägermaterials untergemischt werden.

Schließlich können die Zusatzstoffe im Anschluß an die mechanische Entwässerung des Abwasserschlammes in speziellen Mischpumpen zudosiert werden.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfin-

dung werden die Zusatzstoffe, die im Abwasser praktisch unlöslich oder bei Flockungsbedingungen abscheidbar sind u.id die mechanische Entwässerung nicht erschweren, vor der Flockung der in den Abwässern enthaltenen Stoffe zugesetzt, und die löslichen S und/oder die Entwässerung erschwerenden Zusatzstoffe vor der Zerfaserung eingebracht. Besonders geeignete vor der Flockung zuzusetzende Stoffe sind solche, deren Partikel in Lösung eine entgegengesetzte Ladung zu den bei der Flockung gebildeten Fasermateria- lien aufweisen. Diese Verfahrensvariante hat den Vorzug, daß eine homogene Mischung mit einem Minimum an Mischenergie erhalten wird.

Als Zusatzstoffe kommen in Betracht: Borsäure und borhaltige Verbindungen, Phosphate und phosphathaltige Verbindungen. Carbonate mit seinen Verbindungen sowie Silikate, Insektizide und Fungizide. Es empfiehlt sich, vor der Zerfaserung Bindemittel einzubringen.

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhal- μ tene Erzeugnis besitzt eine große Zahl von Anwendungsmöglichkeiten. Es läßt sich in Kunststoff- und Preßmassen einarbeiten. Eine besonders gute Verwertbarkeit liegt in der Spanplattenindustrie. Das gewonnene Fasermaterial kann zur Herstellung von Ein- und as Mehrschichtplatten in Mengen von 5 bis 35% der Gesamtmasse zugesetzt werden und bringt sämtliche Stoffe, die in der fertigen Holzspanplatte wegen ihrer Wirkung erforderlich sind, ein.

Der erfindungsgemäße Verfahrensablauf gestaltet so sich wie folgt: Sofern das aufzuarbeitende Abwasser grobe Bestandteile aufweist, wird zunächst deren Zerkleinerung in an sich bekannten Vorrichtungen, wie Zerkleinerungspumpen oder »Rechen wolf en« betrieben. Zur Aufbereitung des Abwassers wird unter Ver- wendung sogenannter Flockungsmittel, wie Metallsalze oder Polyelektrolyte, in an sich bekannter Weise ge flockt. Gegebenenfalls werden bereits vor .der Flokkung Zusatzstoffe zugemischt.

Der bei der Flockung erhaltene Schlamm wird in einem Eindicker angereichert, einer Filtriereinrichtung, wie einem Vakuumfilter oder einer Zentrifuge, zugeführt und auf einen Wassergehalt von 50 bis 75 Gewichtsprozent entwässert. Vorzugsweise erfolgt die Entwässerung auf eine Feuchte um 60 Gewichtsprozent.

Anschließend wird der Filterrückstand in eine Trocknungsvorrichtung geleitet und dort bis auf 2 bis 10 Gewichtsprozent Feuchtigkeit getrocknet. Zweckmäßigerweise wird die Trocknung bis zu einer Rastfeuchte um 5% getrieben. Durch die Trocknung wird nicht nur die Feuchtigkeit weitgehend ausgetrieben, sondern auch, im Falle einer thermischen Trocknung, eine Sterilisation des Trägermaterials erreicht.

In der letzten Verfahrensstufe wird der Feststoff in Gegenwart von Zusatzstoffen zerfasert. Falls bei dieser Verfahrensstufe eine ergänzende oder alleinige Beigabe von Zusatzstoff beabsichtigt ist, empfiehlt sich die Vorschaltung eines Mischprozesses. 1st die zugegebene Materialmenge gering oder der Zusatzstoff bereits sehr feinkörnig, kann ein Mischprozeß entfallen.

Für die Zerfaserung ist es zweckmäßig, stark beschleunigende, mit Prallflächen versehene Vorrichtungen zu verwenden. Solche Vorrichtungen sind Schlagscheiben-, Planscheiben- oder Prallstiftmühlen, insbe- sondere jedoch Pralltellermühlen.

Je nach Beschaffenheit der Zusatzstoffe kann es vorteilhaft sein, während des Zerfaserungsvorgangs unter Vakuum zu arbeiten, damit die bei der Zerfaserung an den Trägerstoffen freiwerdenden Bindungskräfte für die Anlagerung des Zusatzstoffs zur Verfügung stehen und nicht durch Luftmoleküle blockiert werden.

Das Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens ist einerseits ein reines Abwasser, das auf konventionelle Art und Weise nachbehandelt werden kann, andererseits ein faseriger Hilfsstoff, der mit verschiedenen Zusatzstoffen beladen ist und der Verwertung zugeführt wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich die Kosten der Abwasseraufbereitung zumindestens zu einem Teil decken. Außerdem ist für finanzschwache Betriebe bzw. Gemeinden ein Anreiz gegeben, ein Kiärwerk unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten zu betreiben.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird am Beispiel der Reinigung von Abwässern einer Papierfabrik und der Herstellung eines flammhemmenden Hilfsstoffs für Holzspanplatten dargelegt.

Das anfallende Abwasser hat einen Feststoffgehalt von 0,2 bis 03%, der sich aus Zellstoffasern, Farbstoffpartikeln und Mineralien zusammensetzt Um den Mineral- bzw. Metallgehalt der Feststoffteilchen zu erhöhen, erfolgt die Rockung mit Metallsalzen und Kalkmilch. Das mit dem Flockungsmittel versetzte Abwasser wird einem Absetzbecken zugeleitet, worin sich bei langsamer Bewegung des Gemisches der Abwasserschlamm am Boden des Beckens absetzt. Das über dem Abwasserschlamm stehende Klarwasser wird durch einen Überlauf direkt einem Gewässer oder einer weiteren an sich bekannten aeroben bzw. aneroben Reinigung zugeführt

Der entstandene Schlamm mit einem Feststoffgehalt von 3 bis 5 Gewichtsprozent wird in eine Mischbütte gepumpt, wo er in Konsistenz und Farbe eingestellt werden kann. Diese Maßnahme kann dann entfallen, wenn ein in seiner Zusammensetzung stets gleichbleibender Klärschlamm anfällt.

Die Fasersuspension wird anschließend einem Drehfilter zugeleitet, der den Schlamm auf eine Restfeuchte von etwa 60% eindickt. Sollte das Produkt hierbei keine krümelige Form erhalten, kann dem Drehfilter ein Pastenverformer oder eine ähnliche Einrichtung nachgeschaltet werden.

Die entstandenen ungleichmäßig geformten und ungleichmäßig großen granulatähnlichen Feststoffkörper werden einer thermischen Trocknungseinrichtung zugeleitet, die das Wasser bis zu einer Restfeuchte von etwa 5% austreibt Nach dieser Verarbeitungsstufe liegen Feststoffkörperchen vor, die etwa im Verhältnis 60:40 aus Cellulosefasern und Mineralien bestehen. Die Mineralien waren hierbei bereits bei der Flockung derart ausgewählt, daß sie an sich flammhemmend wirken und auch teilweise — in dieser Form allerdings erst bei höheren Temperaturen — Glasfluß zu bilden vermögen.

Um jedoch auch bereits bei niedrigeren Temperaturen eine flammhemmende Wirkung zu erzielen, wird dem Material noch Borsäure beigemengt. Dies geschieht in einer als Mahl- und Mischvorrichtung dienenden Pralltellermühle. Hierzu wird das Granulat gemeinsam mit Borsäure, beispielsweise im Verhältnis 1 :1 dosiert, so daß sich nach der Mischung ein Hilfsstoff ergibt, der aus etwa 30 Gewichtsteilen Cellulose, 20 Gewichtsteilen Mineralien und 50 Gewichtsteilen Borsäure besteht

Das gewonnene Material kann Holzspänen zur Fertigung von Spanplatten in Mengen von etwa 25 Ge-

wichtsprozent zugesetzt und nach Herstellung einer Schültung unter in der Spanplattenindustrie bekannten Bedingungen verpreßt werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines mit Zusatzstoffen beladenen faserigen F( Etstoffs, wobei die faserigen Feststoffe faserstofführendem Abwasser entnommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoffe Borsäure oder borhaltige Verbindungen, Phosphate oder phosphalhaltige Verbindungen, Carbonate, Silikate, Insektizide oder Fungizide verwendet werden, und daß in an sich bekannter Weise die im Abwasser suspendierten Feststoffe ausgefiockt und getrocknet werden, und daß sodann dieser Feststoff in Gegenwart der Zusatzstoffe zerfasert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff vor der Flockung der suspendierten Feststoffe zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff während des Zerfa- ao serns der Feststoffe zugesetzt oder dem bei der Trocknung gebildeten Feststoff untergemischt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einbringung mehrerer Zusatzstoffe, die in Wasser schwer- bis unlöslichen oder bei as Flockungsbedingungen abscheidbaren Zusatzstoffe vor der Flockung der suspendierten Feststoffe und die löslichen Zusatzstoffe bei oder unmittelbar vor der Zerfaserung der Feststoffe zugesetzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Entwässerung der bei der Flockung abgeschiedenen Fasermaterialien bis auf eine Restfeuchte um 60% getrieben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung der mechanisch entwässerten Fasermaterialien bis auf eine Restfeuchte um 5% getrieben wird.