DE2524172A1

DE2524172A1 - Verbessertes verfahren zur wasser-, abwasser- und schlammbehandlung mit flockungsmitteln

Info

Publication number: DE2524172A1
Application number: DE2524172A
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Vogel
Original assignee: Giulini Gebrueder GmbH
Current assignee: BK Giulini Chemie GmbH
Priority date: 1975-05-31
Filing date: 1975-05-31
Publication date: 1976-12-16
Also published as: NL171436B; CA1072226A; US4110209A; BE842304A; NL7605631A; NL171436C

Description

Gteb Pat 5OQ

Ludwigsliafexi / Kb-

Verbessertes Verfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlammbehandlung mit Flockungsmitteln

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Erhöhung des chemischen Wirkungsgrades von Fällungsmitteln bei der Wasser-, Abwasser- und Schlammbehandlung, insbesondere ,iedooh bei der Abwasserreinigung·.

Verfahren zur Flockunp von trüben, gelöste und ungelöste organische und anorganische Verunreinigungen enthaltendem Wasser oder Abwasser sind bekannt.. /Vis Flor.kungs- bzw. Fällungsmittel können hierbei sowohl anorganische als auch organische Verbindungen eingesetzt werden. Auch Kombinationen von anorganiseihen und organischen Verbindungen sind bereits vorgeschlagen worden,

■Er ist weiterhin bekannt, daß die zur Wasserreinigung einge-_SRt7.ton Flockungs- und Fällungschemikalien mit gutem Erfolg auch bei der Entwässerung von Schlämmen eingesetzt werden

ko¹"!

p_hoc„ha^e urfl/oder andere gelöste und ungelöste Verunreinigen enthaltende, Abw^ser wird nach dem heutigen Stand ^_T.Tenhnik in einer sogenannten chemischen Reinigungsstufe it FTocknnr^beTnik.lien auf Metallbasis, z. B. Eisen- und/

AHimiri!K_rtF.al7.en, nehandelt. Obwohl die Fällung der Ver-„^ρ.ηϊρ,,η^η mit Flor.inimr^hemikeUen auf Metallbasis von _fV_ TP^hw^it als RPhr wirkst ansehen wird, läßt der Wir_k]'_ircfrrs, hp- am» bisher bekanntgewordenen Verfahren der ■_|iiipiicrVlP,, w.nsG'^roini^np; noch zu wünschen übrig. So muß

.... _o.;_r,._% ,,,,,^pjchoiidf phosnbatfällung ein hoher l'oer- 1\[[',, J'^r?-riuprrr-ho--ncinpr) e".inpes"tzt werden. Die zur Aub-.. _v , ..;,.,.}, f.-;viTv]^ vl .i ι·."Ί«η Mfngor r-'-icbon dazu

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nicht nur von der Wasserbeschaffenheit und Art und Menge des verwendeten Flockungsmittels abhängig ist, sondern im hohen Maße axich von den Mischbedingungen (Turbulenzgrad) beeinflusst wird, ist zwar schon seit langem bekannt, jedoch sind entsprechende Untersuchungen und darauf basierende Verbesserungsvorschläge bis ,jetzt nicht im nennenswerten Umfang gemacht worden.

Bekannt ist weiterhin* daß eine Erhöhung des chemischen Wirkungsgrades _t a. B. durch erhöhte Einmischturbulenz, mit verschlechterten FlockenwBchstumsbedingungen verbunden ist. Damit verschlechtert sich jedoch gleichzeitig der Abtrenneffekt, so daß der Gesamtreinip-ungrseffekt, bestehend aus Flockenbildung und Flockenabtrenmuig, nicht gesteigert wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur chemischen Wasser-, Abwasser- und Schlammbehandlung zu finden, bei dem der ehem. Wirkungsgrad von Metallsalzflockungsmitteln wesentlich verbessert wird. Weiterhin wird eine Aufgabe darin gesehen, den Abtrenneffekt bei der anschließenden Separation der Flocken durch Auswahl von und/oder Kombination mit geeigneten Verfahren so hoch zu halten, daß eine vollständige Flockenabtrennung gewährleistet ist. Die Steigerung des Wirkungsgrades durch hohe Einmischturbulenz führt nämlich nur unter besonders günstigen Bedingungen, z. B. bei der Flockung von belebtschwemmhaltigem Abwasser und bei geringer hydraulischer Belastung des Nachklärbeckens, zu einer befriedigenden Sedimentation.

ErfinunßBgemäß wird nun die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, d«ß man dns zu behandelnde Medium zunächst mittels Druck in eine Mischzelle leitet, in der es in freier Turbulenz mit der Fällungsmittel lösung vermißcht und zur Reaktion gebracht wird, und dRß man anschließend das RenktionRftemisch in ein Abtrenn-

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becken führt, in dem in an sich bekannter Weise die Flocken vom KInrwasser abgetrennt werden.

Die auf freier (Turbulenz beruhende Vermischung des Wassers mit der Fällungsmittellösung kann in allen hierzu geeigneten Mischsellen durchgeführt werden, insbesondere in einer Mischzelie nach dem DT-Gbm 7 Ή8 281. In einer derartigen Vorrichtung wird bekanntlich eine strömende Flüssigkeit bei ihrem Eintritt in die Mischzelle in einer logarithmischen Spirale unter Druckverlust stark beschleunigt und mit einem Drall versehen. Durch eine diffusorartige Erweiterung wird im Zentrum der Spirale ein Unterdruck erzeugt, der im achsnahen Bereich eine Rückströmung der Flüssigkeit bewirkt. Diese Rückströmung wird auf der Grundplatte der Eintrittsspirale umgelenkt und strömt zusammen mit frischem Medium zum Austritt.

Die Fällungsmittellösung wird v<- v/ben in den zentralen Rückstrom eindosiert, wird von diesem erfasst und in das Innere der Mischzelle transportiert. Dabei bildet sich zwischen wandnahem Durchsatz und zentrischer Rückströmung eine Zone intensiver Turbulenz aus, so daß sehr schnell eine homogene Mischung entsteht.

Wie sich gezeigt hat, läßt sich der Wirkungsgrad von Fällungsmitteln - verglichen mit dem Stand der Technik - durch die Intensivmischung mindestens verdoppeln. Auf diese Weise kann bei gleichem Reinigungseffekt der Chemikalienverbrauch im Flockungsprozeß wesentlich herabgesetzt werden. Entsprechend wird die Salzaufladung der Gewässer gesenkt.

Nach einer besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung wird die Fällung in freier Turbulenz mit einem unter Druck mit Gas übersättigtem Wasser oder Schlemm durchgeführt, so daß

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die Abtrennung dor Flocken iin Abtrennbecken durch Flotation erfolgt. Wie "bereits erwähnt, wird durch Erhöhung; der Mischintensität das Wachstumvermögen der Flocken so weit herabgesetzt, daß die Flocken klein bleiben und sich durch Sedimentation und/oder Filtration mir noch schwer abtrennen lassen. Daß diese bei der Tntensivmischung auftretenden Schwierigkeiten durch Gasübersättigung so vorteilhaft behoben werden können, war aus dem Stand der Technik nicht ohne weiteres ableitbar.

Für die Übersättigung des Wassers mit Gas wird zweckmäßigprweise Luft eingesetzt, wobei 6fr Überpättifrungsgrad im Wasser und damit Überdruck und Lufteinleitungszeit so gewählt werden, daß die in der Mischzelle gebildeten Flocken bei der Entspannung mit so viel Gas beladen werden, daß die nachg^schal tete Abtrennung der Flocken vom Klarwassfr durch Flotation gewHh-rleistet ist.

Der technische Fortschritt des neuen Verfahrens, insbesondere der vorstehenden Verfahrensvariante, wird vor allem darin gesehen, daß durch den intensiven, auf freier Turbulenz beruhenden Mischvorgang der ehem. Wirkungsgrad der eingesetzten Flockungsmittel erhöht \ind der Fl ockungsraittetlverbrauch, die Abwasserauf salzung und der Energieaufwand durch Kombi η e. ti. ο η der Intensivmischung mit der Entspannungsflotation erheblich gesenkt werden kann. Weiterhin kann die Verweilzeit in der Mischzelle «sehr stark verkürzt werden. Wie sich nnmlich gezeigt hat, reichen bereits Reaktionszeiten von-^-1 Sekunda zuc Ausbildung einer homogenen Mischung, zur Reaktion zwischen Fällungsmi bt.ell öpung und Abwarte rinhal tstof fen und zum Entstehen von Primrirf locken nur.

Die bei dor j ntenni ν mi nchunr f-ptr.tohpndpn F¹ orken sind klr-in

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Gebr. Giulini GmbH
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vnm KTnrwaPPPT» abgetrennt werden. Eine Fl ode und eine zusätzliche Flockungsmittel dosierung, wie hei Abtrennung der Flocken durch Sedimentation und/oder

^.Utration erforderlich sind, entfallen somit bei dem er-

findungsgemäßen

höchste chemische Wirkungsgrad ergibt sich imt der zur Anlagerung und Ausfällung der Wa saß rinn-altstoffe optimal benötigten FäTiungsmittelmenge. Sie muß in Vergleichsversucher, für ,iedes FällungPTrn ttel und in Abhängigkeit von den Mischbedingungen ermittelt werden.

Als FMllungsmitteTlösun* werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit besonderem Vorteil solche verwendet, die bei der Verdünnung mit dem Wasser in der Mischzelle sehr schnell reagieren. Solche Fällungsmittel sind z. B. Aluminium- und EispnCH;n_sulfat und -Chlorid sowie Mischungen dieser Verbindungen. Calcium- und Ei s^nflJ Wer-b-ίndungen sind zw«r

einsetzbar, zeilen ,iedoch einen schlechteren Wirbei der chemischen Eeinifung urter intensiven Mi schbed i ngungen.

Die Konzentration der Fällungsmi.ttellösung kann zwischen 3 _ AO Gew.vi liegen, beträgt aber vorteilhafterweise M- - β r,pw.''.. Wooden weniger konzentrierte Lösungen eingesetzt, muß der -oH-Wert dieser Lösungen so weit gesenkt werden, daß Hydrolyse im Vorratsbehälter eintritt. Die kritischen

1-legen beispielsweise für Ei sen(TTT )-salze zwischen P nrd 5 und für Aluminiumsalze zwischen 5 und 4, wobei den nH-yprt.pn in diesen Bereichen ,ieweils eine bestimmte i'ällmi ttel konzentrnti on zugeordnet ist. Bei. basischen Salzen (.7.. P. Aluminium-orichlorid") wird der für die Hydrolyse im Vοr-v.t.'-.'.-,eh'.: i * -ν Vv'i ti none nH-V/ert bereits bei höherer Konzent '■?■' on -r-->-^: ,-nt-.

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Die Mischzelle mit freier Turbulenz kann, falls erforderlich, noch nit anderen Stufen cI^t» chemischen Wasserbehandlung, "beia-niel ftweise Adsorption an Aktivkohle oder Oxidation, kombiniert werden. Mit besonderem Vorteil wird sie ,iedoch mit *»iner Flotetionsanlage kombiniert, wobei die erforderliche Energie gleichzeitig zur Auflösung des Gases und zur Erzeiierunp: der Strömung· im Mischgerät dient.

Anhand der nachstehenden Beispiele und der beiliegenden schematisch^n Abbildungen 1 \wd 2 soll nun der Gegenstand der Erfindung noch näher erläutert werden.

In der Abbildung 1 ist mit der Be7,up;s7iiffer 1 eine Pumpe angedeutet, die das Abwasser unmittelbar in die Mischzelle $ drückt* Tn dem Abtrennbecken 4 wird nach Sedimentation unten der Schlamm und oben das Klarwasser abgezogen.

Abbiläung 2 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführungrform der Erfindung, und zwar wird mittels der Pumpe 1 das Wasser mit Luft in das Druckgefäß ?. gedruckt, aus dem dann das mit Luft übersättigte Wasser in die Mischzelle 3 gefördert wird.

Beispiel Λ

Chemische Reinigung von biologisch teilweise gereinigtem Abwasser (Tropfkörper).

Analysenwerte nach Sedimentation im Mittel

mg/1

Ortho-P 12 mg/1 Schwebstoffe 10 mg/1 hydraulische Belastung des Nachklärbeckens 0,66 m/h.

Dosierung d© 200 g/m^ = 1,7 χ stöchiometrisch bezogen auf Ortho-P (Gemisch aus Eisen-III- und Aluminiumsulfat).

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a) Flockung unter konventionellen Einmischbedirigungen Klarwasser-Analysenwerte

BSB₅ 80 mg/1

Ortho-P 2,!;mg/1 = BO % Elimination

Schwebstoffe 5 mg/1

b) Flockung nach Erfindung

Druckverlust in der Mischzelle 2 m Wassersäule

Klarwasser-Analysenwerte

BSB₅ 55 mg/1

Ortho-P < 0,4-mg/l = 97 % Elimination

Schwebstoffe < 2 mg/1

Die Sedimentationsgeschwindigkeit der entstehenden Flocken reduziert sich von ca. 1,5 m/h bei konventioneller Flockung auf 1,0 m/h bei Intensivflockung, beide Werte sind bei der gegebenen hydraulischen Belastung ausreichend. Unter Flockungsbedingungen gemäß a) haben die Flocken verschiedene Größe (klein bis groß), während sie bei Bedingungen gemäß b) gleich groß sind. Daraus resultiert sich der geringere Schwebstoffgehalt im Klarwasser bei b).

Beispiel 2

Ohemische !Reinigung von teilweise biologisch gereinigtem Abwasser durch Flockung und Flotation.

Ablaufanalysenwerte ohne Flockung nach Sedimentation im Mittel

Gesamt-P 32,6 mg/1 Ortho-P 24,7 mg/1 KMnO^-Verbrauch 180 mg/1

170 mg/1

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Gtobr. Gtalini GmbH

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von ,00 ^ -

Lösung von Luft in Wasser :
Klarwasser-Analyssnwerte

Ge.amt-P 1,7 mg/1

_Ortho-P 0,7 me/1

100 mg/l

Die e

betrugen

ee_B«it-P ⁷

Ortho-P 5

ΚΜηΟ,-Vertrauc-a 130

BSB₅

_Me Seai^aMon^eso^^i.Ve.t ae, hier 1,1 - ',,S

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nsiv

/ «Zn g »it BOO _R Ml!-»*· ^ konventionellen ^Λ««-^^. _Oosier,n_E «Β erhielt werdem be, d^ser korrigiert «erden.

Emulgatoren, Verbrauchte Bohrölemulsion,

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Gebr. Giulini GmbH Ludwigehafen / Rh.

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konventi o-nr»i ι air, pnch intensiv ^

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Gebr. Giialtai GsafoH

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Auf die Zugabe von KaIV konnte panz verzichtet werden.
Thiro.h die Flotation ti*itt "beim Vernutrppp in ^33 Trockenbeet eine Trennung in Feststoff (ca. A-O %} und Wasner (ca. 60 %) ein. Bie EntwKsserunpspeschwindip-keit ist ho hoch, daß die
Drainap;erohre des Trorkenbeetes während des Befüllvorganges

waren

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Claims

Patentansprüche

Qj Verfahren zur Erhöhung: des ehem. Wirkungsgrades von Fällungsmitteln auf Metallbasis bei der Wasser-, Abwasseroder Schlammbehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß mar das zu behandelnde Medium zunächst mittels Druck in eine Mischzelle leitet, in der es in freier Turbulenz mit der Fällungsmittellösung vermischt und zur Reaktion gebracht wird, und daß man das Reaktionsgemisch anschließend in ein Abtrennbecken führt, in dem in an sich bekannter Weise die Flocken von dem Klarwasser abgetrennt werden.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß solche Fällungsmittenöeungen eingesetzt werden, die bei der Verdünnung mit dem Wasser in der Mischzelle sehr schnell reagieren.

5) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Fällungsmittel wasserlösliche Aluminiumsalze und Eisen(ITI)-salze eingesetzt werden.

4-) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zu behandelnde Medium vor der Einleitung in die Mischzelle unter Druck mit Gas, insbesondere Luft, übersättigt wird.

5) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersättigung dee Wassers mit Gas, insbesondere Luft, unter Druck in einem Druckbehälter vorgenommen wird.

6) Verfahren nach den Ansprüchen 4- und 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Übersättigungsgrad im Wasser so eingestellt wird, daß die in der Mischzelle gebildeten Flocken mit so viel Gas beladen werden, daß sie vollständig vom Klarwasser abgetrennt werden.

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