DE2308815C3 - Verfahren zum Reinigen von Abwasser - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neues Verfahren für die Abscheidung fester und aufgelöster Bestandteile aus Abwasser. Vorzugsweise kann die Methode für die Reinigung von Prozeßwasser aus Industrien, die mit Lignozellulosefibern arbeiten, verwendet werden z. B. Papier- und Holzfaserplattenindustrie. Bei diesen Industrien kommen große Mengen von Abwasser vor, welches feinverteilte Fiberbestandteile enthält, sogenannte Nullfibern, Reste von Füllstoffen 2. B. Kaolin und aufgelöste Stoffe wie Hemizellulose und Dekompositionsprodukte aus Lignin.

Es sind mehrere Methoden bekannt, um die verschiedenen Fremdstoffe aus solchem Abwasser auszuflocken z. B. durch Zugabe von Aluminiumsulfat mit oder ohne Zusatz von synthetischen Polyelektrolyten oder durch Zugabe von Polymeren natürlichen Ursprungs wie Knochenleime. In der US-Patentschrift 31 41 816 wird eine Methode für die Rückgewinnung von Abwasser durch Anwendung von Äthylenoxydpolymeren als Flockungsmittel beschrieben.

Aus der schwedischen Patentschrift 2 23 094 ist es auch bekannt, die in dem Abwasser vorkommenden Fremdstoffe durch Phenolformaldehydharz auszuflokken. Das Verfahren hat sich besonders in der Papierindustrie als gut erwiesen, wo die geflockte Masse wieder in dem Herstellungsprozeß erneut angewendet werden kann und in welcher das Phenolharz in den Holzfaserplatten als Binder funktioniert.

Das Verfahren gemäß dem erwähnten Patent wird so durchgeführt, daß ein Phenolformaldehydharz dem Prozeßwasser in alkalischem Milieu zugesetzt wird und das Phenolharz sich dabei in wasserlöslicher Form befindet. Der pH-Wert wird dann gesenkt, z. B. mit einer Aluminiumsulfatlösung, bis das Phenolharz im Wasser unlöslich wird und ausfällt und die übrigen suspendierten Stoffe in dem Niederschlag [Fällung] mit sich trägt. Dii gebildeten Flocken können dann auf bekannte Weise abgeschieden werden z. B. durch Sedimentation oder Flotation.

Um die Sedimentation oder Flotation zu beschleunigen, setzt man gewöhnlich Polyelektrolyte zu wie Polyacrylamid, Polyacrylat, Polyäthylenimin usw. oder kationische Stärke, und die Flocken agglomerieren sodann.

Der Effekt dieser Methode ist verschieden, was davon abhängig ist, daß die in dem Prozeßwasser aufgelösten oder suspendierten organischen Substanzen variieren sowohl hinsichtlich der Quantität als auch der Qualität. Variationen in der Konzentration und die Bedingungen der Zugabe von Metallionen im Wasser z. B. Aluminium- und Natriumionen, beeinflussen ebenfalls die erzielten Resultate. Außerdem scheint die Agglomeration auch von der Temperatur des Wassers abhängig zu sein.

Synthetische Polyelektrolyte sind teuer und meistens nicht so wirkungsvoll. Kationische Stärke ist schwierig zu handhaben, weil jeden Tag eine neue Lösung davon zubereitet werden muß. Die Lagerungsbeständigkeit einer solchen Lösung hat nur eine Dauer von 24 Stunden. Wird dieser Termin überschritten, so ist die Agglomeration herabgesetzt.

Die oben ausgeführten Schwierigkeiten werden durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem Anspruch beseitigt Das System nach der Erfindung ist einfacher, die Betriebssicherheit höher und die Investitionskosten

ι ο und Chemikalienkosten sind dabei niedriger. Gemäß der Erfindung hat es sich überraschend erwiesen, daß die Agglomeration der Phenolformaldehydharzflocken bedeutend besser ist, wenn man eine wäßrige Lösung eines hochmolekularen Polyäthers in Kombination mit einem Phenolharz verwendet

Das Verfahren nach der Erfindung kann in allen Abwassersystemen angewendet werden, wo man Phenolharz als Flockungsmittel verwendet Vorzugsweise kann das Verfahren nach der Erfindung in

Abwässern zur Anwendung kommen, welche Zellulosefasern entha'ten.

Der Polyäther agglomeriert die vorkommenden Flocken zu großen, gut verbundenen Agglomeraten fast augenblicklich, was besonders gut für die Flotation

2.. geeignet ist; falls erwünscht, können die Agglomerate auch sedimentiert werden.

Die schnelle Agglomeration bewirkt, daß sich die festen Bestandteile des Abwassers vom Wasser sehr schnell abscheiden und also beseitigt werden können,

wonach eine klare Wasserlösung zurückbleibt Da die Separierungszeit der festen Bestandteile aus dem Wasser sehr kurz ist, bringt dies den Vorteil mit sich, daß die Separierungsvorrichtung verhältnismäßig klein sein kann und also nicht teuer ist.

Dieses Ergebnis läßt sich möglicherweise damit erklären, daß der Polyäther mit dem Phenol einen Komplex bildet, was in einem schnellen Größenzuwachs der Agglomerate resultiert. Die komplexen Bindungen sind verhältnismäßig stark, wobei die geformten

Agglomerate bedeutenden mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt werden können, ohne zerlegt zu werden. Außerdem erhält man Flocken, die sich trotz der mechanischen Beanspruchungen schnell wiederbilden; dieses Phänomen ist bei üblichen Flockungsverfah-

ren mit Aluminiumsulfat und synthetischen Polyelektrolyten meistens schwer zu erreichen.

Der nach der Erfindung angewandte Polyäther ist vom wasserunlöslichen, nicht-ionischen Typ, d. h. nichtelektrolytische Polyalkylenäther [Polyalkylenoxyde] mit

so einem Molgewicht, das 50 000 übersteigt Die Alkylenkette des Polyäthers enthält vorteilhaft niedrige Alkylgruppen, vorzugsweise Äthylengruppen oder Gemische von Äthylen- und Propylengruppen. Das beste Resultat erhält man mit Polyäthern mit einem Molgewicht, das 100 000 übersteigt. Die obere Grenze ist nicht kritisch. Gute Resultate hat man auch erzielt mit Polyäthern, die ein Molgewicht haben, das 10 Millionen übersteigt.

Der Polyäther wird vorzugsweise dem zu behandelnden Wasser in Form einer sehr verdünnten, wäßriger Lösung nach begonnener Flockung zugesetzt. Die geeignete Dosierung sollte gewöhnlicherweise 0,01 ppm übersteigen und kann bis zu 100 ppm betragen, vorzugsweise 0,1-20 ppm, gerechnet auf das Abwasser.

Es können selbstverständlich auch andere Mengen angewendet werden, was von der Menge der Fremdstoffe im Abwasser abhängig ist Das erwähnte Verhältnis wird aus wirtschaftlichen und praktischen

Gründen bevorzugt Die obere Grenze ist nicht kritisch, ergibt sich aber aus ökonomischen Gründen.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung setzt man dem Abwasser ein Phenolformaldehydharz zu und wenn sich aus dem Phenolformaldehydharz und den Fremdstoffen Flocken bilden, wird eine wässerige Lösung des hochmolekularen Polyäthers zugesetzt Die gebildeten Agglomerate werden dann gemäß den in der Wasserreinigungstechnik vorkommenden Methoden abgeschieden, z. B. durch Zentrifugierung, Sedimentation, Flotation oder Filtrierung.

Das Phenolformaldehydharz kann gemäß verschiedenen bekannten Verfahren zugesetzt werden, was von den Eigenschaften des Wassers und des Harzes abhängig ist Bei der Herstellung gebundener zellulosefaserhaltiger Stoffe wie Papier und Papierboard, Holzfaserplatten etc, ist das Abwasser gewöhnlich leicht sauer. Die Zugabe von Phenolformaldehydharz verursacht Fällung von Harz und die Fremdstoffe flocken sich. In alkalischem oder neutralem Abwasser, wie beispielsweise in Sägen, wo das Abwasser Rinde enthält kann es sich als notwendig erweisen, das Abwasser anzusäuern, damit Fällung des Phenolformaldehydharzes eintritt

Das erfindungsgemäß angewandte Phenolformaldehydharz ist vorzugsweise ein wasserlösliches Harz, welches bei niedrigem pH ausfällt. Die zugegebene Menge von Harz ist nicht kritisch und kann innerhalb eines breiten Intervalls variiert werden, sie soll von der Menge der Fremdstoffe im Abwasser bestimmt werden. Die Phenolharzmenge soll gewöhnlich 0,03 kg übersteigen, vorzugsweise 0,1 kg trockenen Harzes gerechnet auf 1 m³ Abwasser und geeigneterweise innerhalb des Intervalls von etwa 0,03-1 kg trockenen Harzes liegen, gerechnet auf 1 m³ Abwasser. Die obere Grenze ist nicht kritisch und ist aus ökonomischen Gründen gesetzt worden. Es ist auch möglich, Phenolformaldehydharz anzuwenden, das eine beschränkte Wassertoleranz hat, was Fällung verursacht, sobald es mit dem Abwasser in Kontakt kommt Die Reihenfolge der Zugabe von Phenolformaldehydharz und Polyäther ist meistens nicht kritisch. Der Polyäther kann also auch vor der Fällung des Phenolformaldehydharzes zugesetzt werden.

Beispiel 1
Flotationsprobe

A. 1 Liter Abwasser in Form von Stoffwasser von der Holzfaserplattenindustrie wurde in ein gradiertes zylindrisches Meßglas gefüllt. Das Stoffwasser hatte einen Gehalt an Feststoffen von etwa 1 % und die Lösung war trübe.

Unter Umrührung wurden 2 ml einer Wasserlösung von Phenolformaldehydharz [Casco 1594, Schweden] mit einem Feststoffgehalt von 31% zugesetzt. 100 ml mit Luft gesättigten Wassers und 5 ml einer Wasserlösung von Polyäthylenoxyd [Molgewicht 300 000] mit einem Feststoffgehalt von 0.1% wurden zugesetzt. Nach beendigter Umrührung begannen die Flocken zu der Wasseroberfläche zu steigen, und klares Wasser blieb in dem unteren Teil der Wassersäule zurück.
Die Höhe der klaren Wassersäule wurde zu verschiedenen Zeitpunkten gemessen, nachdem das Umrühren beendet war. Die Höhe ist in der Tabelle I in Prozenten der Gesamthöhe der Wassersäule ausgedrückt.

B. Als Vergleich wurde derselbe Vorgang wiederholt wie unter A beschrieben, jedoch wurde kein Polyäthylenoxyd zugesetzt Das Ergebnis geht aus Tabelle I hervor.

C. Als Vergleich wurde derselbe Vorgang wiederholt wie unter A, jedoch wurde kein Phenolharz zugesetzt Das Ergebnis wird in der Tabelle I veranschaulicht

Tabelle I

Beispiel	% klaren Wassers nach	30 Min.
	1 Min. 5 Min.	*)
1 A 1 B IC	50 90 0 0 0 0
*) Sedimentation.
Beispiel 2

Sedimentationsprobe

A. 1 Liier Abwasser in der Form von Stoffwasser von der Holzfaserplattenindustrie wurde in ein gradiertes zylindrisches Meßglas gefüllt Das Stoffwasser hatte einen Festftoffgehalt von etwa 1% und die Lösung war trübe.

Unter Umrührung wurden 2 ml einer Wasserlösung desselben Phenolharzes wie es in Beispiel 1 angewandt wurde und 5 ml einer Wasserlösung von Polyäthylenoxyd [Molgewicht 5 000 000] mit einem Feststoffgehalt von 0,1% hinzugesetzt. Nach beendetem Umrühren begannen die Flocken zu sedimentieren, und klares Wasser blieb im oberen Teil der Wassersäule zurück.
Die Höhe der klaren Wassersäule wurde zu verschiedenen Zeitpunkten nach beendetem Umrühren gemessen. Die Höhe ist in der Tabelle II in Prozenten der Gesamthöhe der Wassersäule ausgedrückt.

B. Als Vergleich wurde derselbe Vorgang wiederholt wie in Beispiel 2A, jedoch wurde kein Polyäthylenoxyd zugesetzt. Das Ergebnis geht aus der Tabelle II hervor.

C. Als Vergleich wurde derselbe Vorgang wiederholt wie in Beispiel 2A, jedoch wurde kein Phenolharz zugesetzt. Das Ergebnis geht aus der Tabelle II hervor.

Tabelle II	% klaren 1 Min.	Wassers nach 5 Min.	30 Min.
Beispiel	25 5 0	60 35 0	75 65 0
A B C

Wie aus den Tabellen I und II ersichtlich ist, ergibt die Kombination eines Polyäthers und eines Phenolharzes bedeutend bessere Resultate der Agglomeration von Fremdstoffen als wenn die Verbindungen je für sich angewendet werden. Wie aus Beispiel IC und 2C hervorgeht, erfolgt bei Anwendung des Polyäthers allein als Flockungsmittel sogar nach 30 Minuten keine Agglomeration.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Reinigen von Abwasser, insbesondere Abwasser, das Cellulosefasern enthält, durch Behandlung mit einem Phenolformaldehydharz, wobei die gebildeten Flocken, die Fremdstoffe und Harz enthalten, separiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung in Gegenwart eines wasserlöslichen hochmolekularen Polyäthers mit einem Molgewicht über 50 000 erfolgt