DE2517041C3

DE2517041C3 - Verfahren zur Rauchgas-Neutralisation alkalischer Abwässer

Info

Publication number: DE2517041C3
Application number: DE19752517041
Authority: DE
Inventors: Reimer 2000 Hamburg Goettsche
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-04-17
Filing date: 1975-04-17
Publication date: 1983-12-29
Also published as: DE2517041B2; DE2517041A1

Description

Derartige Neutralisationsvorganp.e, die im Hinblick auf die immer strikter gehandhabte·! Umweltschutzbe-Stimmungen in zunehmenden Maße eingesetzt werden, basieren auf der chemischen Reaktion zwischen der Abwasserlauge und dem im Rauchgas mit ca. 10 bis 13 VoI.-% vorliegenden CO2.

In der Getränkeindustrie treten beispielsweise vor ■"' allem Natronlauge-hakige Abwasser auf, die man bisher durch Einleiten von reinem CO2, das ja diesem Gewerbezweig umfangreich — auf Flaschen abgezogen — vorliegt, neutralisiert hat

Verfahrensmäßig wird bisher so vorgegangen, daß ⁴' man entweder das alkalische Abwasser in einer CO2-Atmosphäre über Rieselkörper, Prallbleche, Sprühdosen od. dgl. fein verteilt oder das CO2 mit Hilfe von Rührwerksbelüftern, Sinterkerzen, Düsen od. dgl. in einen Bottich mit dem alkalischen Abwasser einleitet. *' Die letztere Möglichkeit ist dabei die günstigere.

Gegenüber der Neutralisation mit reinem CO2, das relativ teuer ist, hat es sich als günstiger herausgestellt. Rauchgas zu verwenden, das in zahlreichen Gewerbebetrieben aus den dort vorhandenen Kesselfeuerungen ^v> ohnehin zur Verfügung steht. Ein besonderes Problem bietet sich bei der Verwendung von Rauchgas allerdings dadurch, daß dieses sehr aggressive Bestandteile wie SO2 enthält, die leicht zu einer Zerstörung der Anlage führen- Es ist auch schon bekannt, das Rauchgas vor dem Eintritt in die Rauchgas-Abwasser-Kontaktanlage durch Waschen auf eine günstige Temperatur vorzukühlen-DE-OS 19 47 460.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Neutralisation alkalischen Abwassers zu schaffen, mit dem in einfacher Weise eine Neutralisation mittels Rauchgases auf den jeweils gewünschten pH-Wert möglich ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zunächst das Rauchgas mit einem Teil des alkalischen Abwassers zusammengeführt und mit diesem verdichtet wird, wobei dem Rauchgas aggressive saure Bestandteile, vor allem SO2, durch Neutralisation entzogen werden, und der ausgefällte Produkte enthaltende Abwasserteil von dem Rauchgas getrennt und abgeführt wird, daß anschließend das Rauchgas einem Rohr-Reaktor zugeleitet und fein verteift in das dem Rohr-Reaktor zufließende Abwasser eingeführt wird, wobei sich über eine ausreichende Wegstrecke hinweg Rauchgas und Abwasser miteinander in inniger Verbindung befinden und die Neutralisation des Abwassers mittels des CCVGehaltes des Abgases erfolgt. Damit erreicht man in vorteilhafter Weise, daß der Neutralisationsvorgang ausschließlich mit den dafür ohnehin zur Verfugung stehenden Mitteln durchgeführt werden kann.

Das von den Kesselfeuerungen her zur Verfügung gestellte Rauchgas liegt an sich nur drucklos vor und wird mit Hilfe einer Flüssigkeitsringpumpe, ir. der das Abwasser, d. h. ein Teil desselben den Flüssigkeitsring bildet, verdichtet, wobei durch das Zusammenführen des Rauchgases und eines Teils des Abwassers zugleich eine Bindung des im Rauchgas vorhandenen SO2 erfolgt Dadurch ist man in der Lage, den Anfall von Schwefelsäure zu vermeiden und gegenüber dem sonst vorliegenden Erfordernis, besonders hochwertige Stähle für die Rohre, die Pumpe etc. verwenden zu müssen, nunmehr Teile aus normalem Stahl einsetzen zu können. Denn das SO2 wird von dem der Verdichtung zugeführten Abwasserteil chemisch völlig gebunden. Durch die Verwendung eines Rohr-Reaktors für die Hauptstufe des Neutralisationsvorganges stehen Rauchgas und Abwasser über eine genügend lange Strecke in inniger Verbindung miteinander, und es sind wesentlich günstigere und wirtschaftlichere Verfahrensabiäufe möglich als beispielsweise in Rührwerkbottichen. Man erzielt in solchen-Rohr-Eiaktoren vor allem, bei entsprechend feiner Verteilung des Rauchgases, eine gleichmäßige Gasverteilung und damit eine große spezifische Oberfläche zwischen Rauchgas und Abwasser, die für eine vollständige Neutralisation der Metallionen unbedingt erforderlich ist, und zugleich eine umweltfreundliche Aufbereitung des Abgases.

Um einen besonders günstigen Wirkungsgrad zu erzielen, sollte vorzugsweise das Rauchgas vor seiner Verdichtung gekühlt werden. Dies erfolgt zweckmäßigerweise durch das dem Rauchgas zwecks folgender Verdichtung zugeführte Abwasser, das in das Rauchgas eingesprüht wird.

Vorzugsweise erfolgt die Verdichtung mittels einer Flüssigkeitsringpumpe, wobei der Flüssigkeitsring von dem Abwasser gebildet wird. Dies ist günstig im Hinblick auf die Kosten des Verfahrens, da man eben auch mit den ohnehin zur Verfugung stehenden Mitteln arbeiten kann.

Die Neutralisation des Abwassers mittels des CQrGehaltes des Rauchgases kann im Rohr-Reaktor mehrstufig erfolgen, wodurch man in der Lage ist, eine ausreichend lange Reaktionsstrecke zu schaffen und die Zahl der Stufen und damit die Länge der Reaktionsstrecke auf den Durchsatz und die Alkalität des Abwassers abzustimmen. Dabei sollte vorteilhaft das Abwasser die Reaktionsstufen hintereinander durchlaufen, in jeder Reaktionsstufe neues Rauchgas in das Abwasser eingeführt und dieses Rauchgas nach Reaktion mit dem Abwasser aus derselben Reaktions-

stufe abgeführt werden, so daß also immer »frisches« Rauchgas zur Verfugung steht und eine wirklich vollständige Neutralisation auf den jeweils gewünschten pH-Wert hin erfolgen kann. Die Reaktionsstufen können wechselweise im Gegenstrom- und deichstromverfahren arbeiten, wodurch sich eine besonders enger Kontakt und eine großflächige Berührung zwischen Abwasser und Rauchgas ergibt, obwohl es zum gleichen Zweck auch denkbar ist und günstig sein kann — was sich vieh den konstruktiven Möglichkeiten richtet —, die Reaktionsstufen ausschließlich im Gegenstromverfahren arbeiten zu lassen.

Um in jeder Beziehung sicherzugehen, daß das den Reaktor verlassende Abwasser weder durch das eingeleitete Rauchgas übersäuert ist noch durch ungenügende Neutralisation eine zu hohe Ausgangsalkalität vorliegt, kann am Ende der Reaktionsstrecke der pH-Wert des Abwassers gemessen werden, worauf ein Soll-Ist-Wertvergleich stattfindet. Sodann kann bei einem gegenüber dem Sollwert übersäuerten abzuführenden Abwasser über ein Regelventil alkalisches Abwasser zugemischt werden, wodurch man leicht den gewünschten pH-Wert einstellen bzw. regulieren kann. Hingegen kann bei einem gegenüber dem Sollwert alkalischen Ausgangsabwasser dieses in ein Sammelbekken für das alkalische Wasser zurückgegeben werden, von wo es erneut in den Prozeß gelangen kann.

Die mit der Erfindung insgesamt erzielten Vorteile bestehen darin, daß man mit einer kleinen Vorrichtung und raumsparenden Reaktionsstrecken große Durchsätze erzielen kann, wobei die Reaktionsstrecke eine gleichmäßige Gasverteilung, eine große spezifische Oberfläche zwischen Rauchgas und Abwasser und ein optimales Verweilzeitverhalten gewährleistet. Die Tatseche, daß das Rauchgas unter Druck in das Abwasser eingegeben wird, bewirkt eine schnelle Grenzflächenerneuerung mit maximaler CCVDifferenz in der Grenzschicht. Infolge der in der ersten Verfahrensstufe bei der Verdichtung stattfindenden Reinigung des Rauchgases von SO2 lassen sich die Herstellungskosten durch das einsetzbare pi .iiswertere Material erheblich reduzieren.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, und zwar ist eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Ansicht mit den entsprechenden Schaltungen für die pH-Wertregelung dargestellt.

Von einem Kamin 1, in dem das für den Neutralisationsprozeß benötigte Rauchgas anfällt, führt eine Saugleitung 2 zu einer Kühlkammer 3, an deren oberem Ende sich eine Düse 7 ζίϊ,η Einspritzen von Abwasser befindet. Dieses alkalische Abwasser gelangt aus einem nicht dargestellten Sammelbecken von einem Abwasserzulauf 13 über eine Teilwasserleitung 5 zu der Düse 7, vor der sich in der Teilwasserleitung 5 noch ein Drosselventil 6 befindet.

In der Kühlkammer 3 wird das heiße Rauchgas mit Hilfe des eingedüsten Abwassers heruntergekühlt und von einer Flüssigkeitsringpumpe 4 angesaugt, der alkalisches Abwasser als Betriebswasser dient und in der das Rauchgas verdichtet wird. Durch das alkalische Abwasser wird der SÖj-Anteil des Rauchgases chemisch gebunden, so daß die sonst übliche Schwefelsäurebildung bei der Abkühlung des Rauchgases unterbleibt.

Von der Flüssigkeitsringpumpe 4 wird das gekühlte und verdichtete Rauchgas über eine Druckleitung 8 in einen Flüssigkeitsabsch~ider 9 gefördert, in dem

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Rauchgas und Betriebswasser = Abwasser wieder getrennt werden. Das Abwasser wird, da es neutralisiert ist, über einen automatischen Flüssigkeitsabieiter 11 und eine Rohrleitung 12 einem Abwasseraustrittsrohr 24 zugeleitet

Das SCVbefreite Rauchgas gelangt vom Flüssigkeitsabscheider 9 über eine Rauchgasleitung zu der Hauptneutralisationsanlage, die im wesentlichen aus einem Rohr-Reaktor 30 besteht Dieser eigentliche Neutralisations-Reaktor wird von mehreren, hier vier Reaktionwohren 31, 32, 33, 34 gebildet Die Zahl der Rohre ist jeweils dem Erfordernis der Reaktionsstrekkenlänge angepaßt, wobei sich diese nach dem erforderlichen Durchsatz und der Alkalität des Abwassers richtet Die Reaktionsrohre sind hintereinandergeschaltet und mittels Verbindungsrohren 312, 323 und 334 miteinander verbunden. Die Reaktionsrohre können eine bauliche Einheit bilden und die erforderlichen Anschlüsse tragen, nämlich einen Anschlußstutzen 150 für einen Abwasserzulauf 15 und ein Anschlußrohr 170 für einen Rauchgasabzug 17. In der Nähe ihres oberen, in das Anschlußrohr 170 einmündeiwan Endes tragen die Reaktionsrohre 31,32, 33,34 AnschLBstutzen 101, 102,103 und 104 für die Rauchgasleitung 10. Von diesen Anschlußstutzen erstreckt sich im Innern jedes der Reaktionsrohre nach unten jeweils ein Rauchgasrohr 161, das an seinem unteren Ende als Feinverteiler in Form einer Sinterkerze 16 ausgebildet ist Das letzte Reaktionsrohr 34 trägt außerdem einen Austrittsrohrstutzen 180 mit einem Meßwertgeber 18, woran sich ein Abwasseraustrittsrohr 181 anschließt, während unterhalb des Austrittsrohrstutzens 180 ein Regelventilstutzen 220 vorgesehen ist an den ein Regelventil 22 angesetzt ist Der Regelventilstutzen 220 führt zu dem Abwasserzulauf 13 bzw. 15, in den hinter dem Abzweig der Teilwasserleitung 5 ein Drosselventil 14 eingebaut ist. Der Abwasserzulauf 13 führt zu dem erwähnten, nicht dargestellten Abwassersammelbecken.

Das Austrittsrohr 181 ist in zwei Stränge geteilt Der erste Strang 25, in dem sich ein Abflußventil 23 beiindet, führt zu dem bereits erwähnten, nicht dargestellten Abwassersammelbecken, während der zweite Strang 24 ins Freie führt

Das zu neutralisierende Abwasser gelangt von dem Abwassersammelbecken über den Abwasserrxilauf 13 und 15 in den Rohr-Reaktor 30 und durchläuft nacheinander die Reaktionsrohre 31, 32, 33 und 34. Gleichzeitig wird von der Rauchgasleitung 10 über die Rauchgasrohre 161 und die Sinierkerzen 16 Rauchgas gleichmäßig verteilt in das alkalische Abwasser eingeblasen. In dem Reaktor 30 wird dem Rauchgas das für die Neutralisation des alkalischen Abwassers erforderliche CO₂ entzogen. Das verbleibende Rauchgas, das überwiegend aas N2 besteht, wird über den Abzug 17 abgeleitet.

Das den Reaktor durch den Austrittsrohrstutzen 180 verlassende neutralisierte Abwasser wird von dem Meßwertgeber 18 gemessen, durch den über einen Meßwertschreiber 20 und einen Regler 21 eine automatische Steuerung des Abflußventils 23 erfolgt Dies geschieht im wesentlichen folgendermaßen:

Ein Schaltschrank 200 enthält neben der elektrischen Steuerung für die Förderpumpen, dtn Rauchgasverdichter und die Niveau-Schaltung im Abwassersammelbekken die gesamte Meß- und Regeltechnik für die pH-Werterfassung, regelung und -aufzeichnung. Die Anschlüsse sind minds Pfeilen mit den entsprechenden Bezugszeichen der gesteuerten Organe

angedeutet. befindlichen Abwasser alkalisches Abwasser aus dem Der vom Meßwertgeber 18 gemessene pH-Wert wird Abwasser/ulauf 13 zugespeisi. Ist hingegen die Alkalität von dem Meßwertschreiber 20 als Kontrollwert des neutralisierten Abwassers noch zu hoch, so daß die angezeigt und aufgezeichnet. Er wird gleichzeitig dem behördlich vorgeschriebenen Grenzbereiche überRegler 21 als Istwert zugeführt, der ihn mit dem '> schritten werden, so wird das Abflußventil 23 geöffnet, vorgegebenen Sollwert vergleicht. Liegt eine Übersäue- und das Abwasser fließt direkt in das Abwassersammelrung des Abwassers vor, so wird das Regelven'il 22 becken zurück,
geöffnet und dem im letzten Reaktionsrohr 34

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Rauchgas-Neutralisation alkalischer Abwässer, wobei das verdichtete und vorgekühlte Rauchgas in das zu neutralisierende Abwasser eingeleitet, in diesem verteilt und mit diesem zusammen zum Ablauf des Neutralisationsvorganges eine Zeit lang bewegt wird, worauf das neutralisierte Abwasser und der Rauchgasrest voneinander getrennt abgeführt werden, dadurch ' ο gekennzeichnet, daß zunächst das Rauchgas mit einem Teil des alkalischen Abwassers zusammengeführt und mit diesem verdichtet wird, der ausgefällte Produkte enthaltende Abwasserteil von dem Rauchgas getrennt und abgeführt wird, und daß "5 anschließend das Rauchgas einem Rohr-Reaktor zugeleitet und fein verteilt in das dem Rohr-Reaktor zufließende Abwasser eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet βί»β das Rauchgas vor seiner Verdichtung gekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Verdichtung mittels einer Flüssigkeitsringpumpe erfolgt und der Flüssigkeitsring von dem Abwasser gebildet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet das die Neutralisation des Abwassers mittels des COrGehaltes des Rauchgases im Rohr-Reaktor mehrstufig erfolgt