DE2427698A1

DE2427698A1 - Verfahren zur abscheidung suspendierter teilchen aus waessrigen fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2427698A1
Application number: DE19742427698
Authority: DE
Inventors: Christian Dott; Friedrich Dr Martinola; Hugo Nowak; Christian Dr Oehme
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1974-06-08
Filing date: 1974-06-08
Publication date: 1975-12-18

Description

Verfahren zur Abscheidung suspendierter Teilchen aus wässrigen Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abscheidung suspendierter Teilchen aus Wasser, Abwässern und wässrigen Lösungen durch Zugabe von Flockungsmitteln und anschließendes Abscheiden der gebildeten Flocken und der daran adsorbierten Stoffe durch Sedimentation und Filtration; das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man die gebildeten Flocken und die daran adsorbierten Substanzen in einem Schlammschwebebett mit darüber angeordnetem Schwimmschichtfilter abscheidet.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhaft in folgender Apparatur (s. Figur 1) ausgeführt.
Ein Behälter (1) mit einer unten angebrachten Zuführung (10) für die ungereinigte Flüssigkeit und einem am oberen Ende des Behälters befindlichen Ablauf für die gereinigte Flüssigkeit (11) hat unter dem oberen Ablauf einen flüssigkeitsdurchlässigen Abschluß (2). Unter diesem befindet sich die aus schwimmfähigen Granulat bestehende Filterschicht (3), die durch die nach oben strömende Flüssigkeit an den oberen Abschluß (2) gepreßt wird.
Die zu reinigende Flüssigkeit wird mit geeigneten Flockungsmitteln und gegebenenfalls mit Flockungshilfsmitteln versetzt und durch die untere Zuführung in den Behälter (1) eingespeist.
Die entstehenden Flocken bilden im unteren Teil des Behälters in Hbhängigkeit von der Schwere der Flocken, der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit und anderen bekannten Einflußgrößen ein mehr oder weniger dichtes Schlammschwebebett (4).
Die aus diesem Schlammschwebebett (4) hochgewirbelten Teilchen werden in der darüber angeordneten schwimmenden Filterschicht (3) festgehalten und bilden einen Filterkuchen (5) in der unteren Zone des ~3chwimmfilters (3).
Aus dem Schlammschwebebett kann, falls erforderlich, ein Teilstrom als Schlammrücklauf (6) zur noch nicht behandelten Flüssigkeit abgezogen werden. Zum Entfernen des Filterkuchens (5j öffnet man den Schlammablaß (7) und schließt kurzzeitig die Zuführungsleitung (10). Es entsteht ein nach unten gerichteter Flüssigkeitsstrom, der die abfiltrierten Flocken aus der Schwimmfilterschicht (3) abspült. Dies kann durch Einleiten von Preßluft (8) oder Spülwasser (9) noch unterstützt werden.
Nach Austragen der anfallenden Schlammenge wird wieder auf Betrieb umgeschaltet, worauf sich praktisch sofort eine dicht gepackte schwimmende Filterschicht ausbildet und ein klares Filtrat abgenommen werden kann.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, zum Aufbau des Schwimmschichtfilters Teilchen verschiedener Korngrößen, z. B.
zwei verschiedener Korngrößen zu verwenden. Auf diese Weise bilden sich innerhalb der Schicht verschiedene Schichten, z. B. zwei Schichten, aus. Bewährt hat sich der Aufbau aus zwei Schichten mit Korngrößen von o,8 - 1,5 mm ~ für die obere Schicht und Korngrößen von 2 - 4 mm ~ als untere Schicht.
Als Materialien für das Schwimmschichtfilter eignen sich solche körnigen Stoffe, deren scheinbare Dichte kleiner als 0,9 g je cm ist. Zum Beispiel Granulate aus organischen synthetischen Materialien, wie Polyäthylen, Polypropylen oder Polystyrol oder anorganischen Materialien, z. B. Blähton.
Besonders bewährt haben sich Granulate aus Polyäthylen und Polystyrol.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren können die üblichen Flockungsmittel eingesetzt werden. Als solche seien z. B. genannt anorganische Flockungsmittel, wie Kalk, Salze mehrwertiger Metalle, z. B. Eisen-III-chlorid oder Aluminiumsulfat, aktivierte Kieselsäure oder organische Flockungsmittel, wie wasserlösliche Polyacrylamide, Polyamine, Alginate.
Die erfindungsgemäße Kombination von Schlammschwebebett und Schwimmschichtfilter bietet wesentliche Vorteile gegenüber dem bislang zur Flockenabscheidungverwendeten Schlammschwebebett mit nachgeschaltetem Kiesfilter. Die Vorteile bestehen in einem geringen Platzbedarf der Anlage, einem geringerem Spülwasserbedarf zum Austragen der das Filter blockierenden, åbfiltrierten Substanzen und darin, daß die Kombination aine kontinuierliche Fahrweise und wesentlich höhere Strömungsgeschwindig keiten ermöglicht.
Während im Schlammschwebebett mit nachgeschaltetem Kiesfilter die Strömungsgeschwindigkeit im Aufwärts strom auf etwa 2 mih begrenzt ist und die Flüssigkeit so geführt wird, daß die Strömungsgeschwindigkeit nach oben hin abnimmt, kann die Flüssigkeit in der erfindungsgemäßen Kombination mit einer einheitlichen Strömungsgeschwindigkeit von 5 m/h gefahren werden. Die bei der erhöhten Strömungsgeschwindigkeit hochgetragenen Flöckchen werden im Schwimmschichtenfilter in einer Tiefenfiltration festgehalten. Infolge des Aufbaus der Schwimmschicht aus Filterteilchen verschiedener Körnung führt dies jedoch nicht zu einer Verstopfung des Filterbettes. Im Gegenteil können die im Filterbett festgehaltenen feinen Flocken noch weiter mit der zu reinigenden Flüssigkeit reagieren und bewirken außerdem eine besonders gute Abscheidung der Schwebestoffe.
Beispiel 1 Das zu reinigende Abwasser einer Papierfabrik hatte folgende Eigenschaften: Aussehen: trüb Farbe: rötlich grau suspendierte Stoffe: 320 mg/l Nach Filtration über Papierfilter: pH 7,8 Leitfähigkeit 1, 200 /uS/cm chemischer Sauerstoffbedarf (KMnO4) 87 mg 02/1 Gesamtsalzgehalt 13,6 mval/l Gesamthärte 5,1 mval/l Extinktion 1 cm, 420 nm 3,5 Diesem Abwasser wurden je Liter zur Flockung zugesetzt: 20 mg Fe-(III)-chlorid 20 mg Al2(S°4)3 15 mg Aktivkohle-Puder 2 mg Polyacrylamid (Praestol (R) 30 mg Kreide Nach einer Verweilzeit von 20 Minuten, während der mit einem Rührer gemischt wurde, wurde die Mischung aus Abwasser und Flockungsmittel einem Schlammschwebebett zugeführt. Dieses Schlammschwebebett war während des vorhergehenden Betriebes innerhalb von 2 Stunden entstanden.
Das Abwasser durchströmte das Schlammschwebebett und die darüber befindliche freie Zone von unten nach oben mit einer linearen Geschwindigkeit von 3,5 m/h. Etwa 1o % des gebildeten Schlammes wurden dabei als feinste Flöckchen nach oben mitgeführt.
Das etwa 1 m über dem Schlammschwebebett angebrachte Schwimmschichtfilter war aus zwei Schichten schwimmfähiger Kunststoffkugeln aufgebaut. Die untere Schicht von o,2 m Dicke bestand aus nahezu kugelförmigen Teilchen aus Polyäthylen mit 2 - 4 mm Durchmesser (Dichte: o,82), die obere Schicht von o,25 m Dicke aus Kugeln von makroporösem Polystyrol mit o,8 - 1,5 mm Durchmesser (Dichte: o,8o). Das Schwimmschichtenfilter, das den gleichen Durchmesser hatte wie das Schlammschwebebett, wurde nach oben durch eine Siebplatte begrenzt, die das Wasser durchläßt, aber das Austragen der Kunststoffmassen verhindert.
Das aus dem Schwimmschichtenfilter austretende Wasser hatte folgende Eigenschaften: Aussehen klar Farbe schwach rötlich-gelb suspendierte Stoffe 1o mg/l Nach Filtration über Papierfilter: pH 7,2 Leitfähigkeit 1360 /uS/cm chemischer Sauerstoffbedarf 38 mg 02/1 Gesamtsalzgehalt 14,7 mval/l Gesamthärte 5,5 mval/l Extinktion 1 cm, 420 nm o,6 Wurde statt des Schwimmschichtenfilters ein übliches Kiesfilter gleichen Durchmessers mit Filtrationsrichtung von oben nach unten verwendet, so ergaben sich in Abhängigkeit von der angewendeten Durchflußgeschwindigkeit im Schlammschwebebett folgende werte für den Gehalt an suspendierten Stoffen im Ablauf und für die Standzeiten bis zum Druckverlust von 1,5 atü über dem Filterbett: Durchfluß Suspendierte Stoffe (mg/l) Standzeit (h) Schlamm- nach Durchströmen für schwebebett Schwimmsch. Kiesf. Schwimmsch. Kiesf.
(m/h) o,5 1 1 20 5 1,5 1 1 20 4 2,5 3 2 17 3,5 3,5 1o 5 1o 2 4,5 15 1o 8 1,5 5,5 16 11 5 0,5 Erforderliche Spülwassermengen zum Austragen der das Filter blockierenden, abfiltrierten Substanzen: für Schwimmschichtenfilter etwa 2 1/dm2 für Kiesfilter etwa 8 1/du2 Beispiel 2 Es wurde das Abwasser einer Textilfabrik auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise filtriert. Das Abwasser durchströmte das Schlammschwebebett mit einer linearen Geschwindigkeit von 3 m/h.
An Flockungschemikalien wurden je 1 Liter Abwasser zugegeben: 25 mg Fe-III-chlorid 50 mg luminiumsulfat 25 mg Aktivkohle-Pulver 3 mg Polyacrylamid (Praestol (R)) Die durch die Filtration erreichte Reinigung des Abwassers geht aus der folgenden Zusammenstellung der Eigenschaften des Zulaufs und des Ablaufs hervor: Eigenschaften Zulauf Ablauf Aussehen trüb, schäumend leicht trüb schwach schäumend Farbe graugrün grünlich suspendierte Stoffe (mg/l) 75 7 Nach Filtration über ein Papierfilter: pH 13 9,2 Leitfähigkeit #uS/cm 156o 141o chemischer Sauerstoffbedarf (Y#MnO4) mg 02/1 9o 46 Tenside anionisch mg/l 13,2 7,3 nichtionisch 2,6 2,1 Gesamtsalzgehalt mval/l 25,6 24,2 Gesamthärte mval/l 11,5 12,3 Extinktion 1 cm, 420 nm 4,2 0,7 Ein Vergleich des Schwimmschichtenfilters mit einem konventionellen Kiesfilter brachte praktisch die gleichen Ergebnisse wie in Beispiel 1.
Beispiel 3 Es wurde das Abwasser einer Ledergerberei und -färberei auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise filtriert. Das Abwasser durchströmte das Schlammschwebebett mit einer linearen Geschwindigkeit von 4,5 m/h.
An Flockungschemikalien wurden je Liter Abwasser zugegeben: So mg Fe-III-chlorid 50 mg Aktivkohle-Puder loo mg Ca(OH)2 (R)) 4 mg Polyacrylamid (Praestol Die durch die Filtration erreichte Reinigung des Abwassers geht aus der folgenden Zusammenstellung der Eigenschaften des Zulaufs und des Ablaufs hervor: Eigenschaften Zulauf Ablauf suspendierte Stoffe mg/l 104 15 Nach Papierfiltration: pH 8,2 8,4 Leitfähigkeit /uS/cm 15600 15800 chemischer Sauerstoffbedarf (KMnC4) mg 02/1 28 12 Gesamt-Stickstoff mgN/l 13 5 Chrom (als Cr203) mg/l 32 25 Extinktion 1 cm, 560 nm 3,2 o,9 Infolge des höheren Gehaltes an suspendierten Stoffen beobachtet man eine kürzere Standzeit des Schwimmschichtenfilters, verglichen mit den in Beispiel 1 angegebenen Standzeiten.
Durchfluß Suspendierte Stoffe mg/l Standzeit (h) Schlamm- nach für schwebebett Schwimmsch. Kiesf. Schwimmsch. Kiesf.
(m/h) 0,5 3 2 12 4 1,5 4 2 1o 3,5 2,5 5 3 8 3 3,5 12 5 6 2 4,5 16 1o 4 1,5 Trotzdem sind die Standzeiten noch dreimal länger als die der konventionellen Kiesfilter. Die Spülwassermengen zum Entfernen der abfiltrierten suspendierten Stoffe aus dem Filterbett sind die gleichen wie in Beispiel 1.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Abscheidung suspendierter Teilchen aus Wasser, Abwässern und wässrigen Lösungen durch Zugabe von Flockungsmitteln und anschließendes Abscheiden der gebildeten Flocken und der daran adsorbierten Stoffe durch Sedimentation und Filtration, dadurch gekennzeichnet, daß man die gebildeten Flocken in einem Schlammschwebebett mit darüber angeordnetem Schwimmschichtfilter abscheidet.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die zu reinigenden wässrigen Flüssigkeiten nach Zusatz der Flockungsmittel von unten in das Schlammschwebebett einleitet und nach Durchströmen dieses Schlammschwebebettes durch eine aus schwimmendem Granulat verschiedener Korngröße bestehende Filterschicht leitet.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwimmschichtfilter aus zwei Schichten besteht, wobei die Korngröße des Granulates für die obere Schicht o,8 bis 1,5 mm ~ und die Korngröße des Granulates für die untere Schicht 2 bis 4 mm ~ beträgt.

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