DE2428929B2

DE2428929B2 - Verfahren zur Behandlung von wäßrigen Suspensionen

Info

Publication number: DE2428929B2
Application number: DE2428929A
Authority: DE
Inventors: Toshinori Kawasaki Kanagawa Baba; Katsuyuki Yokohama 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: 1980-03-27
Also published as: HU178514B; FR2267141A1; FR2267141B1; CH604839A5; CA1039865A; DE2428929A1; ES427238A1; IT1017016B; US4046683A; NL7407986A; GB1478345A; AU6960374A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von wäßrigen Suspensionen mit einer Konzentration an nicht kolloidal suspendierten Feststoffteilchen, wie Metallhydroxide und/oder Metalloxide, bis zu 10 g/l und zur Abtrennung der Feststoffteilchen von der Flüssigkeit, bei dem der Suspension ein anorganisches Mctallsalz-Flockungsmiilel und mindestens 0,5 ppm eines hochmolekularen organischen Flockungsmittels zugesetzt und anschließend die ausgedockten Feststoffteilchen von der Flüssigkeit abgetrennt werden.

Zur Flockung von in wäßrigen Medien suspendierten Feststoffen ist es bekannt (DE-OS 22 05 908), das wäßrige Medium mit 0,000001 bis 0.001%, vorzugsweise 0,00005 bis 0,0001%, eines hochmolekularen organischen Flockungsmittels und zusätzlich mit 0,0001 bis 0,025% eines anorganischen Metallsalz-Flockungsmittels, wie Eisen(lll)-sulfat, Aluminiumsulfat oder Calciumhydroxyd, zu versetzen. Dabei wird, um eine Sedimentation einer Suspension von 0,02% Kaolin in Wasser zu bewirken, so vorgegangen, daß zunächst das anorganische Flockungsmittel unter langsamen Rühren zugesetzt wird und anschließend als hochmolekulare organische Flockungsmittel unter raschem Rühren Polymere von Natrium^-acrylamido^-methyl-propansulfonat zugesetzt werden. Danach werden die ausgeflockten Teilchen durch Sedimentieren von der Flüssigkeit abgetrennt

Die auf diese Weise erzielten Flocken der suspendierten Feststoffteilchen weisen jedoch keine starke

is 3indung der Teilchen untereinander auf. Sie enthalten eine vergleichsweise große Menge an Wasser, haben eine geringe Dichte wie auch eine niedere Fällgeschwindigkeit trotz vergleichsweise großer Rocken und besitzen des weiteren eine äußerst geringe Verdichtbarkeil. Das Entwässerungsverhalten derartiger Flocken ist daher nicht befriedigend.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden (DE-OS 20 38 153), bei einem Verfahren zur Behandlung einer Suspension von hoher Konzentration, nämlich einem Vorbehandlungsverfahren von Schlämmen, so vorzugehen, daß eine Suspension, deren Konzentration an suspendierten Feststoffteilchen 10 bis 500 g/l beträgt, in einen zylindrischen Behälter gegeben wird, daß dort ein hochmolekulares Flockungsmittel (ein hochmolekulares Polyacrylamid, eine partiell hydrolysierte Verbindung hiervon und Natriumpolyacrylat) in einer Flockungsmittelmenge von mehr als 0,2 g Polymer pro kg Feststoff zugesetzt wird, daß eine Konzentration der Suspension im Behälter von 30 bis 500 g/l aufrechterhalten wird und daß die Suspension in Rotation versetzt wird mit einer äußeren Umfangsgeschwindigkeit von 0,5 bis 3 m/sek. wobei die suspendierten Feststoffteilchen granuliert und so von der Muttersuspension getrennt werden.

Nach diesem Vorschlag werden .'.'ie in der Suspension erhaltenen Feststoffteilchen zu Agglomerierungen und feinverteilten Teilchen zusammengeballt, wodurch eine Verbesserung hinsichtlich Vcrdichtbarkeit und Entwässerungsvermögen erreicht wird. Indessen ist dieses Verfahren nicht frei von Problemen; so ist dieses Verfahren wirksam nicht anwendbar zur Behandlung von Suspensionen mit einer Konzentration an suspendierten Feststoffteilchen, welche nicht mehr als 10 g/l beträgt. Es ist daher bei der Durchführung dieses Verfahrens erforderlich, einen gemeinschaftlichen Verdichtungs-Ausfäll-Vorgang als Nachbehandlung anzuwenden, um so die Flocken abzutrennen und weiter auf eine Konzentration von 10 g/l zu verdichten. Demgemäß erweist sich dieses Verfahren als völlig unausführbar für eine Suspension, die einen kleinen Anteil an

« suspendierten Feststoffteilchen aufweist, wie dies bei Wasser von Flüssen, Seen od. dgl. der Fall ist.

Die Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren der einleitend genannten Gattung zu schaffen, bei dem mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit Feststoffagglomerierungen von hoher Dichte und im wesentlichen kugelförmiger Gestalt von einem klaren Piltrat abtrennbar sind.

Dies wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der einleitend genannten Gattung durch die im Kennzeichen des Anspruchs I angegebenen Merkmale erreicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3.

Damit wird erreicht, daß aus Metallhydroxiden, Metalloxiden und gegebenenfalls auch aus organischen Kolloiden und Phosphationen, die in einer Konzentration von weniger als 10 g/l in einer verdünnten Suspension enthalten sind, Agglomerierungen gebildet werden, welche von Flocken wesentlich verschieden sind und welche eine hohe Dichte aufweisen, sowie grobkörnig und im wesentlichen kugelförmig sind, wobei die gebildeten Agglomerierungen von der Mutterflüssigkeit getrennt werden, um ein klares Filtrat ι ο zu erhalten bei einer Trenngeschwindigkeit, die nicht vergleichbar ist mit der bei Koagulation-Ausfäll-Verfahren erzielten Geschwindigkeit, oder bei einer Geschwindigkeit, die 5 bis lOmal so hoch ist wie die in Koagulations-Ausfäll-Verfahren, und wobei gleichzeitig ein Schlamm anfällt, dem sowohl eine hervorragende Verdichtbarkeit bzw. Eindickbarkeit als auch ein hervorragendes Entwässerungsverhalten zu eigen ist Auch kann der Rückstand an hochmolekularem Flockungsmittel in der behandelten Flüssigkeit bzw. im Füirat praktisch auf Null reduziert werden, so daß eine Gefährdung der Öffentlichkeit durch derartige Wasserverunreinigung verhindert wird. Das Entwässemngsverhalten des entstehenden Schlammes ist derart verbessert, daß die Wirksamkeit einer Schlammbehandlung bemerkenswert gesteigert wird, auch wenn kein Sandfilter, wie bei dem Flockulations- bzw. Koagulations-Ausfäll-Verfahren erforderlich, nachgeschaltet ist: es ist eine wirtschaftliche Behandlung des Wassers möglich, und zwar mit einer einfachen und kostengünstig herzustellenden und zu betreibenden Vorrichtung.

Mit organischem hochmolekularem Flockungsmittel wird eine Substanz bezeichnet, die unter bestimmten Bedingungen durch 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, Natriutnpolyacrylat od. 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 500 Of)O 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 teobachtet. Dementsprechend wird erfindungsgemäß ein organisches hochmolekulares Flockungsmittel eingesetzt das ein Molekulargewicht von wenigstens 500 000 und vorzugsweise von wenigstens einer Million aufweist.

Das anorganische Metallsalz-Flockungsmittel andererseits ist wirksam, um die Suspension zu instabilisieren und um das Zusammentreffen der Teilchen zu erleichtern. Beispiele für ein solches anorganisches Flockungsmittel weisen auf Aluminiumsulfat, Aluminiumchlorid (Aluminiumpolychlorid), Ferrisulfat, Ferrichlorid, Ferrosulfat und Magnesiumcarbonat od. dgl.

Zur Durchführung der Behandlung von Suspensionen nach der Erfindung wird eine Vorrichtung mit einem im wesentlichen zylindrischen Behälter angewendet, der eine Zuführleitung bzw. Beschickungsleitung für das unbehandelte, ungeklärte Wasser und eine Zuleitung für Flockungsmittel, welche in den Bodenteil des zylindrischen Behälters führen, sowie eine am oberen Ende des Behälters angeordnete Abflußleitung für das behandelte geklärte Wasser aufweist Dieser Behälter der Grani'-lier- und Trennvorrichtung weist von unten nach oben gesehen folgende Zonen auf: die bewegte Fließ-Schicht-Granulier-Zone und die Klär-Trenn-Zone. In der Fließ-Schicht-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 Partikeln angebracht

Der Gang der Reaktion des Flockungsmittels in der Flüssigphase kann verfolgt werden, indem in Destimmten 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 Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt schematisch

F i g. i 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

F i g. 4 einen Querschnitt einer Vorrichtung zur Durchführung einer vierten Verfahrensweise nach der Erfindung.

In Fig. 1 wird unbehandeltes Wasser, dem über eine Zuleitung 2 wenigster,: 0,5 ppm eines organischen hochmolekularen Flockungsmittels zur Aufnahme der suspendierten Teilchen zugesetzt wird, durch eine Zuführleitung 1 herangeführt und von unten in die Aufwärtsstfömung in einer Fließ-Schicht-Gnnulier- und Trennvorrichtung 3 eingegeben. Diese Vorrichtung 3 ist von unten nach oben gesehen unterteilt in eine Gr .nulier-Zone I und eine Klar-Zone II. In der Granulier-Zone I ist eine Antriebswelle 5 aufgenommen, an der paddeiförmige Rührflügel 4 zur Erzeugung einer Rotationsströmung angeordnet sind. Ruhrflügel 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 10 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 1 mehr oder weniger gehalten, während das geklärte Wasser mit der Aufwärtsströmunt, in die Klär-Zone Il 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 durch die Rührflügel hervorgerufenen Rotationsströmung im wesentlichen kugslförmige Teilchen gebildet, wovon der überschüssige 1 eil durch eine Austragsöffnung 8 im oberen Bereich der Granulier-Zone I ausgetragen wird.

In F i g. 2 ist die Vorrichtung 3 von unten nach oben gesehen mit drei Zonen ausgerüstet: der Granulier-Zone I, der Ausgleichs- bzw. Ausdehnungszone IM für die granulierten Teilchen und der Klär-Zone II. Da sich eine im wesentlichen fixierte Schicht von granulierten Teilchen im oberen Bereich der Zone Il ausbildet, werden die von der Granulier-Zone I kommenden feinen Teilchen wie in einem Filter festgehalten, wodurch auf beständigere Weise ein klareres Wasser anfällt, als wenn eine solche Partikelschicht 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. I zugeführt, um das Eisenhydroxid vollständig zu absorbieren. Dann erst wird das anorganische Metallsal/-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 od. dgl.

Im folgenden wird ein Beispiel für die Behandlung eines unbehandelten Wassers als einer organischen Suspension, enthaltend weniger als 10 g/l organische Koiloide 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 10 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 2 wenigstens 0.5 ppm eines organischen hochmolekulartii 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 Klär-Zone II — ähnlich wie in F i g. 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 ^c.ind. 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 10 ppm eines anorganischen Metallsalz-Flockungsmittels zur Erreichung einer hohen Bindungskraft auf Grund des synergistischen Effektes zwischen organischem Flok- kungsmittel 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 Fltiidisationsphänomens bedingt

in durch die Aufwärlsströmung und der komplizierten Turbulenzen, bedingt durch die von den Kührflügeln 4 bewirkte Rotationsströmung, im wesentlichen kugelförmige Teilchen gebildet. 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 od. dgl., vorgesehen ist. ist der in F i g. 2 dargestellten Vorrichtung ähnlich. Die Granuliervorrichtung 3 weist von unten nach oben gesehen 3 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 Wisser crreichbar, 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 erhallen und kompakte kugelförmige Teilchen auszubilden.

<5 Bei den anhand der Fig. I bis 4 gezeigten Verfahrensweisen hängt die Zugabcmenge des organischen hochmolekularen Flockungsmittels von der Beschaffenheit des unbehandelten Wassers ab. Der genaue Zugabewert kann in einem Apparat von kleinen Abmessungen mittels des Granuliertests ermittelt werden. Gemäß Praxis-Versuchen in industriellem Maßstab wurde für die Zugabe ein Mengenbereich von 0,5 bis 20 ppm gefunden. Andererseits ist auch die erforderliche Menge an anorganischem Metallsalz- Flockungsmittel von der Beschaffenheit des unbehan delten Wassers und der Zugabe des organischen Flockungsmittels bestimmt. Die wirksame und praktikable Menge liegt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 300 ppm.

Bei den Verfahrensweisen nach F i g. 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 größer werden. Näherungsweise bewegt sich das Zugabeverhältnis im Bereich von 5 bis 300 ppm.

Bei der Erfindung sollte die Konzentration der granul'-rten 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 Konzentralion der festen Komponenten in der unbehandelten Suspension. Bei einer Konzentration der Fließ-Teilchen unterhalb dieses Wertes gehen die Granulier- und Trennwirktingen im wesentlichen verirren, ['.ine wirksame Konzentration der Fließ-Teilchen sollte daher nä'hcrungsweise im Bereich von 10 bis 150 g/l liegen

Was die Steiggeschwindigkeit angeht, so beeinflußt sie die Teilchen-Konzentration in der Granulierzonc. Die Steiggeschwindigkeit sollte so sein, daß im wesentlichen die erforderliche Teilchen-Konzentration aufrechterhalten bleibt. Die günstige Stciggcschwindigkeit in der Vorrichtung nach der Erfindung ist auch nicht 2% ohne Berücksichtigung der /u behandelnden Suspension festzulegen. Sie kann im Bereich von 200 bis 2000 mm/min geschätzt werden. 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 0.05 bis 0.5 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 hcrausgelangen und dadurch die Teilchenkonzentration in der Schicht erniedrigt wird. Ist im Gegensatz da/u die Umiangsgeschwindigkeit zu nieder, so wird die BiIu:'^ ν.·η Teilchenagglomerierungen ausbleiben.

Die optimale Umfangsgeschwindigkeit 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 zu viel 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 Partikeln, die ein spezifisches Gewicht von mehr als 1 und einen Durchmesser von weniger als 200 Mikron aufweisen, zuzugeben und zu dispergieren, mit anorganischem Metallsalz-Flockungsmittel zu mischen, so daß die feinen Feststoff-Partikel eingeschlos- sen und in den entstehenden Rocken inkorporiert werden können, und dann das organische Flockungsmittel zuzugeben, um die Flocken in der Vorrichtung nach der Erfindung zu granulieren, wobei sehr kompakte granulierte Teilchen gebildet werden. Dies liegt darin begründet, dab die feinen Partikel in den granulierten Teilchen eingeschlossen werden, so daß letztere schwerer werden, was die Sedimentiergeschwindigkeit erhöht, und daß den 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 Suspensions-Teilchen der Clay-Gruppe außer dieser Frage stehen). Falls die feinen festen Partikel eine Größe bzw. einen Durchmes ser von etwa 30 bis 200 Mikron haben, können die granulierten Teilchen in einem Klassiergerät, wie einem Naßzyklon, behandelt werden, wobei die Feststoff-Par tikel 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, feinverteil- te Kohle, Aktivkohle, Flugasche und Pulver von Kunstharzen sowie andere wasserunlösliche oder -schwerlösliche Irststoff-Partikel mit einem spezifischen Gewicht von wenigstens I. 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 10%. bezogen auf Gesamt-Feststoff-Teilchen, zugemischt werden.

Anhand der nachstehenden 4 Beispiele werden weitere Details dei Erfindung clargetan und erläutert.

Beispiel 1

Das unbehandtlte Wasser mit einer Konzentration von 2000 ppm. das partiell-kristallines /-FeO(OH) oder •/-Oxyferrioxid enthält, wird mit 1.5 mg Polyacrylamid pro g suspendiertem Feststoff versetzt und wird dann, nachdem es 30 Sekunden gerührt worden ist. in den unteren Abschnitt der Fiieß-Teilchen-Schicht in der Granulierzone eingeleitet. Dann werden 40 ppm Aluminiumchlorid (Polysluminiumchlorid) unmittelbar in die Schicht eingegeben. Der hierbei angewendete Behälter hat die Abmessungen 50 mm Durchmesser und 1200 mm Höhe uid nimmt in der Granulierzone zehn paddeiförmige Rührflügel auf. die einen Durchmesser von 40 mm und eine Breite von 20 mm haben und die mit einer Drehzahl von 100 U/min (was einer Umfangsgeschwindigkeit an den Flügelenden von 0.21 m/sek entspricht) angetrieben werden. Die Höhe der im Behälter vorgesehenen Granulierzone beträgt 800 mm. die der Klär-Ζοηε 400 mm. Die Betriebsdaten sind folgende:

Steiggeschwindigk ei t: Konzentration der FHeß-Teilchen-Schicht: Durchmesser der granulierten Teilchen: Gesamtionenanteiä im geklärten Wasser: Gesamt-Feststoffiiiinteil:

1200 bis 1500 mm/min; 120 g/l;

2 bis 3 mm;

3 ppm;

kleiner 5 bis 10 ppm.

Ein Vergleichsbeispie! 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:

Sleiggeschwindigkeit:
Konzentralion in der
Fließ-Teilchen-Schicht:
Gesamt-Fesisioffanteil im
geklärten Wasser:

400 mm/min;
20 g/l;
150 ppm.

Die Sedim^entationseigenschaften der Teilchen und die Klarheit des behandelten Wassers sind also erheblich herabgesetzt.

Beispiel 2

Der Innenraum eines zylindrischen Behälters von einem Durchmesser von 100 mm und einer Höhe von 1200 mm ist unterteilt in die untere oder Granulierzone mit einer Höhe von 800 mm und die obere oder Klär-Zone mit einer Höhe von 400 mm. In der Granulierzone ist ein mehrstufiges Rührwerk mit neun paddeiförmigen Rührflügeln, die einen Durchmesser von 80 mm und eine Breite von 40 mm haben, aufgenommen. Die Versuche in diesem Behälter wurden bei einer Umfangsgeschwindigkeit der Rührflügel von 0,25 m/sek durchgeführt. Die Steiggeschwindigkeit betrug 500 mm/min.

In das unbehandelte Wasser, das 100 ppm Fe^{2 f} enthielt, wurde Luft eingebhisen, um die Fällung von Ferrihydroxid zu bewirken. Die erhaltene Suspensionsflüssigkeit wurde mit 100 ppm Sand von einem spezifischen Gewicht von 26 g/cm¹ und von einem Teilchen-Durchmesser von 40 bis 200 Mikron unter Rühren vermischt, dann wurden 1,0 ppm eines teilhydrolysierten Polyacrylamids als organisches Flockungsmittel zugegeben. Dieses Wasser wurde dann unmittelbar nach dem Rühren in die Granulierzone eingeleitet. Zur Bildung der granulierten Teilchen wurden 20 ppm Tonerde (Aluminiumoxid) als anorganisches Flockungsmittel in die Granulierzone gegeben. Als Ergebnisse der Wasserbehandlung ergaben sich:

Fe²* -Konzentration:
Konzentration in der
Fließ-Teilchen-Schicht:
Durchmesser der
granulierten Teilchen:

kleiner 2 ppm;
50 g/l;
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 500 mm/min zu erreichen. Wenn die Steiggeschwindigkeit auf 250 mm/min reduziert 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 100 mm und eine Höhe von 1200 mm. Er ist unterteilt in eine untere oder Granulierzone von 600 mm, eine mittlere oder Ausgleichszone von 200 mm und eine obere oder Klär-Zone von 400 mm. In der G^anulierzone ist ein Rührer aufgenommen, an dem sechs paddeiförmige Rührflügel, die einen Durchmesser von 80mm und ei-ij Breite von 40mm aufweisen, angebracht sind. Die Rührflügel werden mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 0,08 m/sek oder einer Drehzahl von 20 U/min angetrieben.

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

Feststoff-Anteil:
Phosphationen:
biologischer
Sauerstoffbedarf:

lOppm;

4 bis 5 ppm und

15 bis 20ppn.

Dieses Wasser wurde mit 50 ppm Alaun als chemischem Reagenz versetzt, 5 Minuten gerührt, 1,2 ppm Natriumpolyacrylat zugegeben und nach M Sekunden Strömen in einem Rohr in die Granulierzoi e eingeleitet, wo 15 ppm Aluminiumchlorid (Polyaluminiumchlorid) oder Alaun, um die Granulierung zu

μ bewirken, in den Bodenabschnitt der Granulierzonc zugegeben wurden. Die F.rgebnisse waren:

Steiggeschwindigkeit:
Konzentration in der
Fließ-Teilchen-Schicht:
Feststoff-Anteil im
geklärten Wasser:
biologischer
Sauerstoffbedarf:
Phosphationen-Anteil:

350 mm/min:
10 g/l;
kleider 3 ppm;

kleiner 6 ppm;
kleiner 0,1 ppm.

Der entstandene Schlamm erwies sich als leicht zu entwässern bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 85 bis 80%.

Wenn andererseits das Abwasser mit 70 ppm Alaun versetzt worden war, 5 bis 7 Minuten, um Flocken zu bilden, gerührt worden war, und danach einfach dieselbe Menge an Natriumpolyacrylai zugegeben worden war, dann erhielt man folgende Ergebnisse:

50 mm/min;

700 ppm;

kleiner 7 bis 10 ppm;

kleiner 10 ppm;
kleiner 0,15 ppm.

Diese Werte entsprechen denen, die mit der herkömmlichen Koagulations-Ausfäll-Methode erreichbar sind.

Beispiel 4

Der Innenraum eines zur Abtrennung von granulierten Teilchen vorgesehenen Apparates mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Höhe von 1200 mm ist unterteilt in eine untere oder Granulierzone von 800 mm und eine obere oder Klär-Zone von 400 mm Höhe. In der Granulierzone ist ein Rührer angeordnet, der acht paddeiförmige Rührflügel aufweist, welche einen Durchmesser von 80 mm und eine Breite von 40 mm aufweisen. Die Rührflügel werden bei einer. Umfangsgeschwindigkeit von 0,16 m/sek oder einer

— Drehzahl von 40 U/min betrieben.

Das unbehandelte Wasser, welches von Haushaltsabwässern herrührt und mehrere Stunden lan? belüftet worden ist, weist folgende Werte auf:

Feststoff-Anteil: Phosphationen: biologischer Sauerstoffbedarf:

etwa lObis 15ppm; etwa 4 bis 5 ppm und

etwa 15 bis 20 pf/m.

Dieses Wasser wurde mit 50 ppm Alaun als chemischem Reagenz versetzt, 3 Minuten gerührt, um die Reaktion zu beenden, 200 ppm Sand mit einem Teilchendurchmesser von 40 bis 100 Mikron und 1,2 ppm Polyacrylamid zugesetzt und nach 30 Sekunden Durchmischen in die Granulierzone eingeleitet, wo 20 ppm Aluminiumchlorid (Polyaluminiiimchlorid), um die Granulierung zu bewirken, zugeleitet werden. Die Betriebsbed'ngiingen waren:

Steiggeschwindigkeit:	750 mm/min;
Konzentration der Teilchen
in der Granulierzone:	55 g/l;
Feststoff-Anteil im
geklärten Wasser:	kleiner 5 ppm;
Phosphat! -nen-Anteil:	kleiner 0.) 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 23 U/rfiin) und bei einer Steiggeschwindigkeit von 350/mm/min betrieben, während die anderen Bedingungen dieselben wie zuvor waren, so erhielt man nachstehende Resultate:

Konzentration der Teilchen

in der Granulierzone: 10 g/l;

Feststoff-Anteile im

geklärten Wasser: kleiner 5 ppm;

biologischer
Sauerstoffbedarf: kleiner 5 ppm.

Der durch die F.ntwässerung des entstandenen Schlamms erhaltene Kuchen wies einen Feuchtigkeitsgehalt von 8 5% auf. Wenn also Sand zugegeben wurde, war als Vorteil zu vermerken, claö die Steiggeschwindigkeit höher sein konnte und die Entwässerung des Granulats einfacher, jedoch die Qualität des geklär'.cn Wassers nicht verbessert wurde.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Behandlung von wäßrigen Suspensionen mit einer Konzentration an nicht kolloidal suspendierten Feststoffteilchen, wie Metallhydroxide und/oder Metalloxide, bis zu 10 g/l und zur Abtrennung der Feststoffteilchen von der Flüssigkeit, bei dem der Suspension ein anorganisches Metallsalz-Flockungsmittel und mindestens 0,5 ppm eines hochmolekularen organischen Flokkungsmittels zugesetzt und anschließend die ausgedockten Feststoffteilchen von der Flüssigkeit abgetrennt werden,

gekennzeichnet durch die Kombination mit nachstehenden Merkmalen,

daß der Suspension zunächst das hochmolekulare, organische Flockungsmittel mit einem Molekulargewicht von wenigstens 500 000 zugemischt wird,
daß nach Abschluß der Koagulation der Feststoffteilchen wenigstens 10 ppm des anorganischen Metallsalz-Flockungsmittels zugesetzt werden,
daß die mit Flockungsmitteln versetzte Suspension einer Rührbewegung mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 0,05 bis 0,5 m/sec unterworfen und in einer Aufwärtsströmung geführt wird, wobei eine Schwebefilterschicht von Granulat-Feststoffen ausgebildet wird,

daß im Bereich des Granulaiaustrags eine Feststoffkonzentration im Bereich des Dreifachen der Konzentrat:->n in der Rohsuspension bis zu 150 g/l aufrechterhalten wird und

daß die Flüssigkeit mit iier AufwärtEStrömung weitergeführt und auf einer höheren Ebene ausgetragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung auf Suspensionen, die auch Metallionen und/oder Phosphationen enthalten, der Rohsuspension zunächst ein chemisches Reagenz zur Ausfällung dieser Bestandteile zugegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohsuspension zunächst Feststoffteilchen mit einem spezifischen Gewicht von 1 oder mehr und mit einer Teilchengröße von nicht größer als 200 Micron in einer Menge von wenigstens 10%. bezogen auf die Menge der in der Rohsuspension suspendierten Feststoffteilchen, zugesetzt werden.