DE2428929A1

DE2428929A1 - Verfahren zur behandlung von suspensionen

Info

Publication number: DE2428929A1
Application number: DE2428929A
Authority: DE
Inventors: Toshinori Baba; Katsuyuki Kataoka; Shogo Tsunoda
Original assignee: Ebara Infilco Co Ltd
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1974-04-10
Filing date: 1974-06-15
Publication date: 1975-10-23
Also published as: IT1017016B; GB1478345A; AU6960374A; CH604839A5; FR2267141A1; HU178514B; CA1039865A; FR2267141B1; ES427238A1; US4046683A; NL7407986A; DE2428929B2

Description

PATENTANWALT DR.-ING. LOTTERHOS FRAKKFURT (MAIN)

ANNASTRASSE 19 FERNSPRECHER: (0611) 555061 TELEGRAMMEi LOMOSAPATENT LANDESZENTRALBANK 500071« POSTSCHECK-KONTO FFM. 1667

FRANKFURT (MAIN), ) t

V/Kl

BTDara Infilco Kabushiki Kaisha, 11-1, Haneda Asahi-cho, 0ta-ku, Tokyo-to, Japan_o

Verfahren zur Behandlung von Suspensionen

Die Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zur Fest-Flüssig-Trennung für das Abscheiden der in einer Suspension enthaltenen Stoffe, insbesondere wie organische Kolloide, Phosphationen, Metallhydroxide und Metalloxide„

Eine der herkömmlichen und in der Praxis angewandten Methoden zur Entfernung von Metallionen, wie Aluminium-, Eisen- und Zink-Ionen¹ a.üs deren wässrigen lösungen, besteht in der Bildung von Flocken der Metallhydroxide durch Neutralisation, um die Bildung von Flocken zu fördern und die Sedimentationsgeschwindigkeit der Flocken vor deren Abtrennung aus der Lösung zu erhöhen_o Auch ist eine Methode bekannt zur Entfernung von suspendierten Stoffen, organischen Kolloiden und Phosphationen o„ dgl_o aus Abwasser durch Ausflockung mit einem anorganischen Metallsalz-Flockungsmittel, wie Aluminiumsulfat oder FerriChlorid, wobei durch das Wachsen der Flocken die Sedimentierbarkeit verbessert wird,und durch anschliessendes Abtrennen der entstandenen Flocken von der flüssigen Phase_o

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-s-

• ι.

Wenn eine weitere Erhöhung der Sedimentationsgeschwindigkeit erwünscht ist, ist es auch üblich, ein organisches hochmolekulares Flockungsmittel zuzusetzen, um die Abmessung der Flocken zu vergrössern und somit die Sedimentiergeschwindigkeit zu steigern _o Die¹ auf diese Weise erzeugten Flocken stellen jedoch eine lose Partikelverbindung dar» Sie enthalten einen grossen Wasseranteil, so dass die Flocken eine sehr geringe Dichte und trotz ihres Volumens eine niedere Sinkgeschwindigkeit haben,, Auch ist die Verdichtbarkeit bzwo Eindickbarkeit und die Entwässerbarkeit sehr geringe

Auch ist schon ein Vorbehandlungsverfahren zur Entwässerung von Schlamm oder Suspensionen von hoher Konzentration vorgeschlagen worden, wobei von einer Suspension mit einer Konzentration von 1o bis 5oo g/l ausgegangen wird. Dieser Suspension werden wenigstens o,2 kg Polymer pro kg Feststoffanteil eines hochmolekularen Flockungsmittel (Polyacrylamid von hohem Molekulargewicht, eine teil-hydrolysierte Verbindung hiervon und Natriumpolyacrylat) zugegeben und die bei einer Konzentration von 3ο bis 5oo g/l bei einer Umfangsgeschwindigkeit einer rotierenden Flüssigkeit von o,5 bis 3 m/sek granulierten Teilchen abgetrennt. Mit diesem Verfahren wird ein kompaktes, agglomeriertes Granulat erreicht, welches eine erhöhte Verdichtbarkeit und Entwässerungsfähigkeit aufweist_o Da jedoch dieses agglomerierte Granulat nicht aus unbehandeltemWasser, das eine Konzentration von weniger als 1o g/l hat, gebildet ist, ist es für einen solchen Fall nötig, die Flocken durch Flοckungssedimentation abzutrennen und dann wenigstens auf eine Konzentration von mehr als 1o g/l zu verdichten bzw. einzudicken

Diese Methode ist daher nicht anwendbar für derartige nicht vorbehandelte Wasser, wie Haushaltsabwasser bzw» Haushaltsschlamm, der eine kleine Menge an organischen Suspensionen und Abwasser, das weniger als 1o g/l Metal!hydroxid, Metalloxid, Phosphationen und organische Kolloide enthält»

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Die Erfindung zielt darauf al·,"'ein Behandlungsverfahren zur lestr-Tlüssig-Trennung zu schaffen, wobei aus Metallhydroxiden, Metalloxiden, organischen Kolloiden und Phosphationen, die in einer Konzentration von weniger als 1o g/l in einer verdünnten Suspension enthalten sind, Agglomerierungen gebildet werden, welche von Hocken wesentlich verschieden sind und welche eine hohe Dichte aufvfeisen, sowie grobkörnig und im w.esentlichen kugelförmig sind, wobei die gebildeten Agglomerierungen von der Mutterflüssigkeit getrennt werden, um ein klares Filtrat zu erhalten bei einer Trenngeschwindigkeit, die nicht vergleichbar ist mit der bei Koagulation-Ausfäll-Verfahren erzielten Geschwindigkeit, oder bei einer Geschwindigkeit, die 5 bis 1o mal so hoch ist wie die in Koagulations-Ausfäll-Yerfahren, und wobei gleichzeitig ein Schlamm anfällt, dem sowohl eine hervorragende Verdichtbarkeit bzw. Eindickbarkeit als auch ein hervorragendes Entwässerungsverhalten zu eigen ist,

Auch soll bei dem zu schaffenden Verfahren ein möglicher Rückstand an hochmolekularem Flockungsmittel in der behandelten Flüssigkeit praktisch auf den Fullwert reduziert werden, um eine Gefährdung der Qeffentlichkeit durch diese Wasserverunreinigung zu verhindern, und dass! Entwäs s erungs verhalten des entstehenden Schlammes verbessert werden, so dass die Wirksamkeit einer Schlammbehandlung bemerkenswert gesteigert wird, auch wenn keine Sandfilter, wie bei dem Koagulations-Ausfäll-Verfahren erforderlich, nachgeschaltet ist, und somit eine wirtschaftliche Behandlung des Wassers ermöglicht ist, und zwar mit einer einfachen und kostengünstig., herzustellenden und zu betreibenden Vorrichtung.

Dies wird gemäss dem Verfahren nach der Erfindung dadurch erreicht, dass eine verdünnte Suspension von einer Konzentration von weniger als 1o g/l, insbesondere eine Suspension, die Metallhydroxide, Metalloxide, organische Kolloide und Phosphat-

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ionen ο₀ dgl. enthält, mit wenigstens o,5 ppm eines organischen hochmolekularen Flockungsmittel gemischt wird, dass dazu weiter wenigstens 1o ppm eines anorganischen Metallsalz-Flockungsmittel zugemischt werden, dass durch Rotationsströmung und Bewegung durch einen üührer unter Aufrechterhaltung einer Partikelkonzentration in der Flüssigkeit von wenigstens 1o g/l eine Partikelschicht ausgebildet wird, und dass gleichzeitig eine Aufwärtsströmung vorgesehen wird, so dass die Flüssigkeit mit der Aufwärtsströmung durch die "bewegte Partikelschicht strömt, um mit den fliessenden Partikel in Kontakt zu kommen und so die Abtrennung der Partikel herbeizuführen, so dass auf diese Weise die Metallhydroxide, Metalloxide, organischen Kolloide und Phosphationen 0_o dgl. enthaltende Suspension geklärt wird.

Mit organischem hochmolekularem Flockungsmittel wird eine Substanz bezeichnet, die unter bestimmten Bedingungen dupch Reaktion mit dem anorganischen Metallsalz-Flockungsmittel eine starke Bindungskraft herbeiführt. Beispiele eines organischen hochmolekularen Flockungsmittels, das für die Erfindung geeignet ist, weisen auf Polyacrylamid, teilweise hydrolysierte Verbindung des Polyacrylamids, Natriumpolyacrylat o.dgl.

Zwischen dem Molekulargewicht des nach der Erfindung anzuwendenden organischen hochmolekularen Flockungsmittels und der Granulier-Wirkung besteht ein bestimmter Zusammenhang. So sollte, um eine wirksame Granulierung zu bekommen, das Molekulargewicht wenigstens 5oo ooo betragen. Beträgt das Molekulargewicht mehr als eine Million, so ist die Granulierwirkung besser, und bei einem Molekulargewicht von fünf bis sechs Millionen wird eine noch bessere Wirksamkeit beobachtet. Dementsprechend wird erfindungsgemäss ein organisches hochmolekulares Flockungsmittel eingesetzt, das ä±n Molekulargewicht von wenigstens 5°o °oo und vorzugsweise von wenigstens einer Million aufweist.

Das anorganische Metallsalz-Flockungsmittel ist andererseits wirksam, um die kolloidale Suspension zu instabilisieren und

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um das Zusammentreffen der Teilchen zu erleichtern. Beispiele für ein solches anorganisches Flockungsmittel weisen auf Aluminiumsulfat, Aluminiumchlorid (Aluminiumpolychlorid), Ferrisulfat, Ferrichlorid, Ferrosulfat und Magnesiumcarbonat ο.dgl.

Eine bevorzugte Vorrichtung zur Behandlung von Suspensionen nach der Erfindung weist auf eine Zuführleitung bzw. Beschickungsleitung für das unbehandelte, ungeklärte Wasser und

eine Zuleitung für Flockungsmittel, welche in den Bodenteil eines zylindrischen Behälters führen, sowie eine am oberen Ende des Behälters angeordnete Abflussleitung für das behandelte geklärte Wasser. Dieser Behälter der Granulier- und Trennvorrichtung _Weist von unten nach oben gesehen folgende Zonen auf: Die bewegte Fliess-Schicht-Granulier-Zone und die Klär-Trenn-Zone . In der Fli-ess-Schieht-Granulier-Zone ist ein Rührwerk vorgesehen,, das in mehreren Stufen im wesentlichen horizontal angeordnete Rührflügel aufweist. Im Granulat-Grenzbereich ist ein Auslass für den Überschuss der gebildeten Partikel angebracht.

Der Gang der Reaktion des Flockungsmittels in der Flüssigphase kann verfolgt werden, indem in bestimmten Zeitabständen nach der Flockungsmittelzugabe Proben entnommen werden, die unmittelbar durch ein Filterpapier abfiltriert werden. Die Metallionen-Konzentration im Filtrat wird in bekannter Weise bestimmt und zur Darstellung des Reaktionsverlaufes des Flockungsmittels in der Flüssigkeit herangezogen.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen schematisch: Fig. 1 einen Querschnitt einer Vorrichtung zur Durchführung einer ersten Verfahrensweise nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt einer Vorrichtung zur Durchführung einer zweiten Verfahrensweise nach der Erfindung; Fig. 3 einen Querschnitt einer Vorrichtung zur Durchführung einer dritten Verfahrensweise nach der Erfindung und Fig. 4 einen Querschnitt einer Vorrichtung zur Durchführung einer vierten Verfahrensweise nach der Erfindung.

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Im folgenden ist davon ausgegangen, dass das zu behandelnde Wasser Metallhydroxide und/oder Metalloxide enthält, die abzutrennen bzw. zu entfernen sind.

In Fig. 1 wird das unbehandelte Wasser, dem über eine Zuleitung wenigstens o,5 ppm eines organischen hochmolekularen Flockungsmittels zur Aufnahme der suspendierten Teilchen zugesetzt wird, durch eine Zuführleitung!herangeführt und von unten in die Aufwärtsströmung in einer Fli-ess-Schicht-Granulier- und Trennvorrichtung 3 eingegeben. Diese Vorrichtung 3 ist von unten nach oben gesehen unterteilt in eine Granulier-Zone I und eine Klär-Zone II. In der Granulier-Zone I ist eine Antriebswelle 5 aufgenommen, ^ _{der paddelf}ö_rmig_e Rührflügel 4- zur Erzeugung einer Rotationsströmung angeordnet sind. Rührflügel 4- und Antriebswelle 5 werden über einen Antrieb 6 in Drehung versetzt und erzeugen bei einer konstanten Geschwindigkeit die Rotationsströmung. Das unbehandelte, ungeklärte Wasser, dem das organische hochmolekulare Flockungsmittel zugesetzt worden ist, wird ^um die Antriebswelle 5 am Boden der Vorrichtung 3 eingeleitet. Über eine Zuleitung 9 wird ein anorganisches Metallsalz-Flockungsmittel in einer Menge von wenigstens 1o ppm in die Vorrichtung 3 eingeführt, um infolge eines synergistischen Effektes mit dem früher dem Wasser zugesetzten anorganischen Flockungsmittel eine starke Bindungskraft herbeizuführen. Die Suspension wird so in der Granulier-Zone I mehr oder weniger gehalten, während das geklärte Wasser mit der Aufwärtsströmung in die Klär-Zone II hochsteigt und aus einem Ablassrohr 7 als behandeltes, geklärtes Wasser abfliesst. In der Granulier-Zone I werden auf Grund des Fliess-Phänomens infolge der Aufwärtsströmung und der komplizierten Turbulenz infolge der duöch die Rührflügel hervorgerufenen Rotationsströmung im wesentlichen kugelförmige Teilchen gebildet, wovon der überschüssige Teil durch eine Austragsöffnung 8 im oberen Bereich der Granulier-Zone I ausgetragen wird.

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In Fig. 2 ist die Vorrichtung 3 von unten nach oben gesehen mit drei Zonen ausgerüstet: der Granulier-Zone I, der Ausgleichs- bzw. Ausdehnungszone III für die granulierten Teilchen und der Klär-Zone II. Da sich eine im wesentlichen fixierte Schicht von granulierten Teilchen im oberen Bereich der Zone II ausbildet, werden die von der Granulier-Zone I kommenden feinen ^Te^- chen wie in einem Filter festgehalten, wodurch auf beständigere Weise ein klarer—/es Wasser anfällt, als wenn eine solche Partilelschicht nicht ausgebildet würde.

In dem Fall, dass eine Suspension zu behandeln ist, die Metallhydroxide und Metalloxide enthält, die im wesentlichen durch ein organisches hochmolekulares Flockungsmittel absorbierfähig sind, ist es wichtig, zuerst das organische Flockungsmittel zuzusetzen und dann erst das anorganische Metallsalz-Flockungsmittel. Enthält die unbehandelte Flüssigkeit beispielsweise Eisenhydroxid, wird das organische Flockungsmittel an der Mündungsstelle der Zuleitung 2 nach Fig. 1 zugeführt, um das Eisenhydroxid vollständig zu absorbieren. Dann erst wird das anorganische Metallsalz-Flockungsmittel über eine Zuleitung 9 zugegeben. Auf diese Weise werden hervorragende kugelförmige Teilchen erzielt.

Wenn das unbehandelte Wasser, eine organische Suspension, andererseits organische Kolloide und Phosphationen enthält, sollte die unbehandelte wässrige Suspension vorzugsweise zuerst in selektiver Weise mit einem chemischen Reagenz zur unlöslichen Ausfällung dieser Verunreinigungen gemischt werden, ehe das organische hochmolekulare Flockungsmittel zugesetzt wird. Als geeignete Beispiele für derartige chemische Reagentien, die mit der löslichen Komponente einer Flüssigkeit eine unlösliche Ausfällung bilden, sind anzusehen gelöschter Kalk, Natriumcarbonat, Aluminiumsulfat, Ferrichlorid, Ferrisulfat, Sauerstoff (Luft) und Chlorgas o.dgl.

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Im folgenden wird ein Beispiel für die Behandlung eines unbehandelten Wassers als einer organischen Suspension, enthaltend weniger als 1o g/l organische Kolloide und Phosphationen, beschrieben.

In Fig. 3 wird einem Abwasser, das organische kolloidale Substanzen und/oder Phosphationen enthält und in einer Zuführleitung 1 geführt ist, durch eine Zuleitung 1o eine geeignete Menge eines chemischen Reagenz zugegeben. Abwasser und chemisches Reagenz reagieren zusammen in einem Reaktionsbehälter 11, wobei Mikroflocken entstehen. Danach werden über eine.Zuleitung wenigstens o,5 ppm eines organischen hochmolekularen Flockungsmittels eingeleitet und von dem Reaktionsprodukt (oder Mikroflocken) absorbiert. Dann gelangt das Abwasser in .die Aufwärtsströmung, die vom Boden einer Fliess-Schicht-Granulier- und Trennvorrichtung 3 nach oben fliesst. Diese Vorrichtung 3 weist in ihrem unteren Bereich eine Granulier-Zone I und in ihrem oberen Bereich eine Elär-Zone II - ähnlich wie in Fig.1 auf. Die Granulier-Zone I nimmt eine Antriebswelle 5 auf, an welcher paddeiförmige Rührflügel 4 in mehreren Stufen übereinander zur Erzeugung einer Rotationsströmung angebracht sind. Diese Rührflügel 4- werden über die Antriebswelle 5 von einem Antrieb 6 in Drehung versetzt und bei konstanter Geschwindigkeit gehalten. Das organische Abwasser, das mit dem organischen Flockungsmittel gemischt worden ist und dem dann wenigstens 1o ppm eines anorganischen Metallsalz-Flockungsmittels zur Erreichung einer hohen Bindungskraft auf Grund des synergistischen Effektes zwischen organischem Flockungsmittel und dem anorganischen Flockungsmittel über eine Zuleitung 9 zugegeben worden ist, wird in der Granulier-Zone I aufgenommen. Die organischen Teilchen werden zurückgehalten, während das geklärte Wasser von der Aufwärtsströmung getragen in die Klär-Zone II fliesst und von dort durch die Auslassleitung 7 die Vorrichtung 3 verlässt. In der Granulier-Zone I werden infolge des Fluidisationsphänomens bedingt durch die Aufwärtsströmung.

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und der komplizierten Turbulenzen, bedingt durch, die von den Rührflügeln 4 bewirkte Rotationsströmung, im wesentlichen kugelförmige Teilchen feebildet. Der Überschuss dieser Teilchen wird durch die Austragsöffnung 8 im oberen Bereich der Granulier-Zone I ausgetragen.

Die Vorrichtung nach Fig. 4, die zur Behandlung einer organischen Suspension, enthaltend organische Kolloide und Phosphationen o.dgl., vorgesehen ist, ist der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung ähnlich. Die Granuliervorrichtung 3 weist von unten nach oben gesehen J Zonen auf: Die Granulier-Zone I, die Ausgleichszone 3 für die granulierten Teilchen und die Klär-Zone II. Da sich oberhalb der Granulier-Zone I eine im wesentlichen fixierte Schicht bzw. Lage von granulierten Teilchen bildet, werden die von der Granulier-Zone I austretenden feinen Teilchen hier wie von einem,Filter ergriffen und zurückgehalten. Dadurch ist eine höhere Klärwirkung und auch die Gewährleistung dieser Klärwirkung im.geklärten Wasser erreichbar, als dies ohne eine solche Schicht möglich ist.

Was die für die Granulierung wichtigen Faktoren angeht, so ist als erster Faktor zu nennen das Rühren der fliessenden Teilchen-Masse mit den Rührflügeln, um eine Rotationsströmung zu erzeugen, und als zweiter Faktor die Erfordernisse chemischer Natur, oder spezieller gesagt, dass das organische hochmolekulare Flockungsmittel an den in der Flüssigkeit suspendierten Teilchen absorbiert wird und dann das anorganische Metallsalz-Flockungsmittel zugesetzt wird und mit der Flüssigkeit in die Granulier-Zone I fliesst. Dort spielt sich die wechselseitige Reaktion der Flockungsmittel ab. Diese Faktoren wirken zusammen, um eine starke Bindungsfestigkeit zu erhalten und kompakte kugelförmige Teilchen auszubilden.

Bei den anhand der Figuren 1 bis 4 gezeigten Verfahrensweisen hängt die Zugabemenge des organischen hochmolekularen Flockungsmittels von der Beschaffenheit des unbehandelten Wassers ab.

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Der genaue Zugabewert kann in einem Apparat von kleinen Abmessungen mittels des Granuliertests ermittelt werden. Gemäss Praxis-Versuchen in industriellem Masstab wurde für die Zugabe ein Mengenbereich von o,5 bis 2o ppm gefunden. Andererseits ist auch die erforderliche Menge an anorganischem Metallsalz-Flockungsmittel von der Beschaffenheit des unbehandelten Wassers und der Zugabe des organischen Flockungsmittels bestimmt. Die wirksame und praktikable Menge liegt vorzugsweise im Bereich von 1o bis 3oo ppm.

Bei den Verfahrensweisen nach Fig. 3 und 4- wird die Zugabemenge des chemischen Reagenz im wesentlichen stöchiometrisch auf Grund der Art und Menge der im unbehandelten Wasser enthaltenen Verunreinigungen ermittelt. Danach wird, wenn die analytische Menge der suspendierten Verunreinigungen bekannt ist, das Zugabeverhältnis bestimmt werden, während der genaue Wert experimentell ermittelt wird. Das Zugabeverhältnis hängt im allgemeinen von der Konzentration der Suspension ab. Ist die Konzentration nieder, so wird das Zugabeverhältnis klein sein, wenn jedoch die Konzentration anwächst, dann wird das Zugabeverhältnis grosser werden. Näherungsweise bewegt sich das Zugabeverhältnis im Bereich von 5 bis 3oo ppm.

Bei der Erfindung sollte die Konzentration der granulierten Teilchen wenigstens dreimal so hoch sein wie die Konzentration der Feststoffe im unbehandelten Wasser, wenn eine wirksame Granulierung erreicht werden soll. Daher soll als kritischer Wert die Konzentration der !Teilchen in der Feststoffteilchen-Schicht in der Trennvorrichtung wenigstens dreimal so hoch sein wie die Konzentration der festen Komponenten in der unbehandelten Suspension. Bei einer Konzentration der Fliess-Teilchen unterhalb dieses Wertes gehen die Granulier- und Trennwirkungen ■im wesentlichen verloren. Eine wirksame Konzentration der FIiess-Teilchen sollte daher näherungsweise im Bereich von 1o bis 15o g/l liegen.

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Was die Steiggeschwindigkeit angeht, so beeinflusst sie die Teilchen-Konzentration in der Granulierζone. Die Steiggeschwindigkeit sollte so sein, dass im wesentlichen die erforderliche Teilchen-Konzentration aufrechterhalten bleibt. Die günstige Steiggesc.hwindigkeit in der Vorrichtung nach der Erfindung ist auch nicht ohne Berücksichtigung der zu behandelnden Suspension festzulegen. Sie kann im Bereich von 2oo bis 2ooo mm/min geschätzt werddn. Die optimale Steiggeschwindigkeit sollte individuell für jedes zu behandelnde Wasser experimentell ermittelt werden.

Des weiteren hängt auch die Geschwindigkeit, mit der sich die Rührflügel in der Granulierzone drehen, von der Beschaffenheit des ungeklärten Wassers ab und sollte vorzugsweise im Bereich von o,o5 bis p,5 m/sek liegen. Ist die Umfangsgeschwindigkeit an den Rührflügelenden zu hoch, so wird die Turbulenz der Fliess-Teilchen in der Feststoff-Schicht so gross, dass die granulierten Teilchen aus der Schicht herausgelangen und da-

in
durch die Teilchenkonzentration der Schicht erniedrigt wird. Ist im Gegensatz dazu die Umfangsgeschwindigkeit zu nieder, so wird die Bildung von Teilchen-agglomerierungen ausbleiben.

Die optimale Umgangsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl, welche von der Beschaffenheit des unbehandelten Wassers abhängt, ist durch individuelle Experimente zu ermitteln.

Für den Fall, dass die granulierten Feststoff-Teilchen hydrophil sind, wird die Teilchenmasse zuviel Wasser enthalten, um kompakte Teilchen auch nach Zugabe von anorganischem Metallsalz-Flockungsmittel und hochmolekularem organischem Flockungsmittel bilden zu können. Daher wird die Granulierung schwierig werden und - was unwirtschaftlich ist - eine grosse Menge an organischem Flockungsmittel erfordern. Für diesen Fall wird empfohlen, zum unbehandelten Wasser"feine wasserunlösliche Partikel, die ein spezifisches Gewicht von mehr als 1 und einen Durchmesser

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von weniger als 2oo Mikron aufweisen, zuzugeben und zu dispergieren, mit anorganischem Metallsals-Flockungsmittel zu mischen, so dass die feinen Feststoff-Partikel eingeschlossen und in den entstehenden Flocken inkorporiert werden können, und dann das organische Flockungsmittel zuzugeben, um die Flocken in der Vernichtung nach der Erfindung zu granulieren, wobei sehr kompakte granulierte Teilchen gebildet werden. Dies liegt darin begründet, dass die feinen Partikel in den granulierten Teilchen eingeschlossen werden, so dass letztere schwerer werden, was die Sedimentiergeschwindigkeit erhöht, und dass ^ kombinierten Teilchen, die aus hydrophoben Partikeln und aus hydrophilen suspendierten Teilchen zusammengesetzt sind, das Wasser .entzogen ist. Die kombinierten Teilchen werden daher kompakte Teilchen, da das Wasser innerhalb der Teilchen abgegeben ist. Diese Methode ist daher sehr wirksam, wenn hoch hydrophile suspendierte Teilchen zu granulieren sind (obschon Suspeiisions-Teilchen der Clay-Gruppe ausser dieser Frage stehen). Falls die feinen festen Partikel eine Grosse bzw. einen Durchmesser von etwa Jo bis 2oo Mikron haben, können die granulierten Teilchen in einem KlasiLergerät,wie einem Nasszyklon, behandelt werden, wobei die Feststoff-Partikel aus dem Schlamm rückgewonnen und zur Wiederverwendung zurückgeführt werden können.

Für diesen Fall brauchbare feine Feststoff-Partikel sind aus der nachstehenden Stoffgruppe auszuwählen, die besteht aus: Sand, Tonteilchen bzw. Clay, feinverteilte Kohle, Aktivkohle, Flugasche und Pulver von Kunstharzen sowie andere wasserumlösliche oder -schwerlösliche Feststoff-Partikel mit einem spezifischen Gewicht von wenigstens 1. Die Zugabemenge dieser feinen Partikel hängt von der Konzentration der suspendierten Teilchen im unbehandelten Wasser ab. Sie steigt üblicherweise mit der Konzentration der suspendierten Teilchen an. Ein vorteilhafter Effekt wird erwartet, wenn feste Partikel in einer Menge von mehr als 1o#, bezogen auf Gesamt-Feststoff-Teilchen, zugemischt werden.

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Anhand der nachstehenden 4- Beispiele werden weitere Details der Erfindung dargetan und erläutert.

Beispiel 1

Das unbehandelte Wasser mit einer konzentration von 2ooo ppm, das partiell-kristallines y-FeO(OH) oder jf-Oxyferrioxid enthält, wird mit 1,5 mg Polyacrylamid pro g suspendiertem Feststoff versetzt und wird dann, nachdem es 3o Sekunden gerührt worden ist, in den unteren Abschnitt der Fliess-Teilchen-Schicht in der Granulierzone eingeleitet. Dann werden 4o ppm Aluminiumchlorid (Polyaluminiumchlorid) unmittelbar in die Schicht eingegeben. Der hierbei angewendete Behälter hat die Abmessungen 5® mm Durchmesser und 12oo mm Höhe und nimmt in der Granulierzone zehn paddeiförmige Rührflügel auf, die einen Durchmesser von 4o mm und eine Breite von 2o mm haben und die mit einer Drehzahl von 1oo U/min (was einer Umfangsgeschwindigkeit an den Flügelenden von o,21 m/sek entspricht) angetrieben werden. Die Höhe der im Behälter vorgesehenen Granulierzone beträgt 8oo mm, die der Klär-Zone 4oo mm. Die Betriebsdaten sind folgende:

Steiggeschwindigkeit: 12oo bis 15oo mm/min; Konzentration der FIiess—Seuchen-Schicht: 12o g/l; Durchmesser der granulierten Teilchen: 2 bis 3 mm; Gesamtionenanteil im ,geklärten Wasser: 3 ppm; Gesamt-Feststoffanteil: kleiner 5 bis Io ppm.

Ein Vergleichsbeispiel wurde so ausgeführt, dass dasselbe ungeklärte Wasser auf dieselbe Weise mit derselben Menge desselben Polymers versetzt worden ist, jedoch keine Zugabe von Aluminiumchlorid (Polyaluminiumchlorid) erfolgt ist. Die Betriebsbedingungen sind folgende:
Steiggeschwindigkeit: 4oo mm/minj

Konzentration in der Fliess-OCeilchen-Schicht: 2o g/l; Gesamt-Feststoffanteilsim geklärten Wasser: 15o ppm. Die Sedimentationseigenschaften der Teilchen und die Klarheit des behandelten Wassere sind also erheblich herabgesetzt.

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Beispiel 2

Der Innenraum eines zylindrischen Behälters von einem Durchmesser von 1oo mm und einer Höhe von 12oo mm ist unterteilt in die untere oder Uranulierzone mit einer Höhe von 8oo mm und die obere oder Klär-Zone mit einer Höhe von 4oo mm. In der Granulierzone ist ein mehrstufiges Rührwerk mit neun paddeiförmigen Rührflügeln, die einen Durchmesser von 3o ram und eine Breite von 4-0 min haben, aufgenommen. Die Versuche in diesem Behälter wurden bei einer Umfangsgeschwindigkeit der Rührflügel von o,25 m/sek durchgeführt. Die Steiggeschwindigkeit betrug 5qq mm/min.

In das unbehandelte Wasser, das 1oo ppm Fe ⁺ enthielt, wurde Luft eingeblasen, um die Fällung von Ferrihydroxid zu bewirken. Die erhaltene Suspensionsflüssigkeit wurde mit 1oo ppm Sand von einem spezifischen Gewicht von 2ß g/cnr und von einem Teilchen-Durchmesser von 4o bis 2oo Mikron unter Rühren vermischt, dann wurden 1,o ppm eines teilhydrolysierten Polyacrylamids als organisches Flockungsmittel zugegeben. Dieses Wasser wurde dann unmittelbar nach dem Rühren in die Granulierzone eingeleitet. Zur Bildung der granulierten iDeilchen wurden 2o ppm !Eonerde (Aluminiumoxid) als anorganisches Flockungsmittel in die Granulierzone gegeben. Als Ergebnisse der Wasserbehandlung ergaben sich:

Fe "^-Konzentration: kleiner 2 ppm;

Konzentration in der Fliess-Teilchen-Schicht: 5o g/1; Durchmesser der granulierten Teilchen: 2 bis 3 mm. Die erhaltenen granulierten teilchen konnten einfach durch Vakuum—Filtration entwässert werden und der Filterkuchen hatte einen Feuchtigkeitsgehalt von 65#.

Wurde andererseits die Vorrichtung unter denselben Bedingungen wie oben betrieben mit der Ausnahme, dass keine festen Partikel zugegeben wurden, war es schwierig, eine Steiggeschwindigkeit von 5oo mm/min zu erreichen. Wenn die Steiggeschwindigkeit auf

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25o mm/min redmziert wurde, blieb der Durchmesser der granulierten Teilchen zwar bei 2 bis 3 mm, doch die Teilchen waren keineswegs kompakt. Die Konzentration in der Granulierzone war geringer; sie betrug 15 g/l. Daher war der Entwässerungseffekt so gering, dass sich ein Feuchtigkeitsgehalt im Filterkuchen von 87$ darstellte.

Beispiel 3

"Der Innenraum eines Apparates zur Abtrennung granulierter Teilchen hat einen Durchmesser von 1oo mm und eine Höhe von 12oo mm. Er ist unterteilt in eine untere oder Granulierzone von 6oo mm, eine mittlere oder Ausgleichsζone von 2oo mm und eine obere oder Klär-Zone von 4-oo mm. In der Granulierzone ist ein Rührer aufgenommen, an dem sechs paddeiförmige Rührflügel, die einen Durchmesser von 8o mm und eine Breite von 4o mm aufweisen, angebracht sind. Die Rührflügel werden mit einer Umfangsgeschwindigkeit von o,o8 m/sek oder einer Drehzahl von 2o U/min angetrieben.

Das von Haushaltsabwässern stammende unbehandelte Wasser, das für viele Stunden entlüftet worden war, zeigte folgende Werte:

Feststoff-Anteil: 1o ppm;

Phosphationen: 4 bis 5 ppm und

biologischer Sauerstoffbedarf: 15 bis 2o ppm.

Dieses Wasser wurde mit 5o ppm Alaun als chemischem Reagenz versetzt, 5 Minuten gerührt, 1,2 ppm Matriumpolyacrylat zugegeben und nach 2o Sekunden Strömen in einem Rohr in die Granulierzone eingeleitet, wo 15 ppm Aluminiumchlorid (Polyaluminiumchlorid) oder Alaun, um die Granulierung zu bewirken, in den Bodenabschnitt der Granulierzone zugegeben wurden. Die Ergebnisse waren:

Steiggeschwindigkeit: 35o mm/min;

Konzentration in der Fliess-Teilchen-Schicht: 1o g/l; Feststoff-Anteil im geklärten Wasser: kleiner 3 ppm» biologischer Sauerstoffbedarf: kleiner 6 ppm; Phosphationen—Anteil: kleiner o,1 ppm.

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Der entstandene Schlamm erwies sich als leicht zu entwässern bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 85 bis

Wenn andererseits das Abwasser mit 7o ppm Alaun versetzt worden war, 5 bis 7 Minuten, um Flocken zu bilden, gerührt worden war, und danach einfach dieselbe Menge an Natriumpolyacrylat zugegeben worden war, dann erhielt man folgende Ergebnisse: Steiggeschwindigkeit: 5° mm/min;

Konzentration in der Fliess-Teilchen-Schicht: 7oo ppm; Feststoff-Anteil im geklärten Wasser: kleiner 7 bis 1o ppm; biologischer Sauerstoffbedarf: kleiner 1o ppm; Phosphationen-Anteil: kleiner o,15 ppm. Diese Werte entsprechen denen, die nit der herkömmlichen Koagulations-Ausfäll-Methode erreichbar sind.

Beispiel 4

Der Innenraum eines zur Abtrennung von granulierten Teilchen vorgesehenen Apparates mit einem Durchmesser von 1oo mm und einer Höhe von 12oo mm ist unterteilt in eine untere oder Granulierzone von 8oo mm und eine obere oder Klär-Zone von 4oo mm Höhe, in der Granulierzone ist ein Rührer angeordnet, der acht paddeiförmige Rührflügel aufweist, welche einen Durchmesser von 8o mm und eine Breite von 4o mm aufweisen. Die Rührflügel werden bei einer Umfangsgeschwindigkeit von o,1f> m/sek oder einer Drehzahl von 4o U/min betrieben.

Das unbehandelte Wasser, welches von Haushaltsabwässern herrührt und mehrere Stunden lang belüftet worden ist, weist folgende Wefcte auf:

Feststoff-Anteil: etwa 1o bis 15 ppm; Phosphationen: etwa 4 bis 5 ppm und biologischer Sauerstoffbedarf: etwa 15 bis 2o ppm. Dieses Wasser wurde mit 5o ppm Alaun als chemischem Reagenz versetzt, 3 Minuten gerührt, um die Reaktion zu beenden, 2oo ppm Sand mit einem Teilchendurchmesser von 4o bis 1oo Mikron und 1,2 ppm Polyacrylamid zugesetzt und nach Jo Sekunden Durch-

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mischen in die Granulierzone eingeleitet, wo 2o ppm Aluminiumchlorid (Polyaluminiumchlorid), um die Granulierung zu bewirken, zugeleitet werden. Die Betriebsbedingungen waren: Steiggeschwindigkeit: 75° mm/min;

Konzentration der Teilchen in der Granulierζone: 55 g/l; Feststoff-Anteil im geklärten Wasser: kleiner 5 ppm; Phosphationen-Anteil: kleiner ο,3 ppm;
biologischer Sauerstoffbedarf: kleiner 5 ppm.

Bei dem erreichten granulierten Produkt konnte durch Entwässern mit einer Walzenpresse ein Kuchen von einem Feuchtigkeitsgehalt von 68$ erreicht werden.

Wurde indessen kein Sand zugegeben und die Vorrichtung bei einer Umfangsgeschwindigkeit der Rührflügel von 0,08 m/sek (entsprechend 2o U/min) und bei einer Steiggeschwindigkeit von 35° mm/min betrieben, wahrend die anderen Bedingungen dieselben wie zuvor waren, so erhielt man nachstehende Resultate: Konzentration der"Teilchen in der-Granulierζone: 1o g/l; Feststoff-Anteile im geklärten Wasser: kleiner 5 ppm; biologischer Sauerstoffbedarf: kleiner 5 ppm.

Der durch die Entwässerung des e itstandenen Schlamms erhaltene Kuchen wies einen Feuchtigkeitsgehalt von 83$ auf. Wenn also Sand zugegeben wurde, war als Vorteil zu vermerken, dass die

hoher
Steiggeschwindigkeit sein konnte und die Entwässerung des Granulats einfacher, jedoch die Qualität des geklärten Wassers nicht verbessert wurde.

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Claims

Ansprüche

1. Verfahren zur Behandlung einer Suspension, dadurch gekennzeichnet, dass zu einer Suspension mit einer Konzentration von Feststoffen von nicht mehr als to g/l, wenigstens o,5 ppm eines organischen hochmolekularen Flockungsmittels zugesetzt werden, dass weiter wenigstens 1o ppm eines anorganischen Metallsalz-Flockungsinittels zugegeben werden, wobei eine Partikelkonsentration in der mit Flockungsmitteln versetzten Suspension von nicht weniger als 1o g/l aufrecht erhalten wird, dass der Suspension eine Aufwärtsströmung und eine Rollströmung durch Rührbewegung erteilt wird, so dass dadurch eine Granulierung der Partikelmasse erzielt wird und dass dadurch die Trennung der granulierten Partikel von der Flüssigkeit erfolgte

2o Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Verfahrensschritt die unbehandelte Suspension zusammen mit dem chemischen Reagenz gemischt wird, um die suspendierten Teilchen in eine unlösliche Ausfällung umzuwandeln»

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Verfahrensschritt die unbehandelte Suspension gemischt wird mit wenigstens 1o $, bezogen auf die Feststoffkonzentration der Suspension, von festen Partikeln von einem spezifischen G-ewicht mit wenigstens 1 und mit einem Teilchendurchmesser von weniger als 2oo Mikron..

4ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension Metallhydroxide und/oder Metalloxide enthält.

5o Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension organische Kolloide und/oder Phosphationen enthalte

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6o Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Verfahreneschritt der unbehandelten Suspension zugemischt wird das chemische Reagenz zur Umwandlung der suspendierten Komponenten in eine unlösliche Ausfällung und dann wenigstens 1o $, bezogen auf unlösliche Ausfällung, von festen Partikeln, die ein spezifisches Gewicht von wenigstens 1 und Partikeldurchmesser von weniger als 2oo Mikron aufweisen.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension organische Kolloide und/oder Phosphationen enthält ₀

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