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Vorrichtung zum Neutralisieren alkalischer
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Abwässer mittels Rauchgasen.
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Die Erfindung betrifftileine Vorrichtung zum Neutralisieren alkalischer
Abwässer mittels Rauchgasen, mit einer getrennte Einlässe für die zu vermischenden
Medien aufweisenden Mischkammer, einem Ablauf für das neutralisierte Abwasser sowie
gegebenenfalls einem Abzug für das Gas.
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Alkalische Abwässer, die häufig noch mit anorganischen und organischen
Substanzen belastet sind, fallen in verschiedenen Industriezweigen, z.B. in Färbereien
und Bleichereien,an. Sie stören das biologische Gleichgewicht in den Vorfluter und
die Abbauvorgänge in den Kläranlagen. Um die biologische Reinigung des Wassers nicht
zu gefährden, ist eine Neutralisation alkalischer Wässer vor Einleitung in öffentliche
Gewässer auf einen pH-Wert von 6,5 bis 9 vorgeschrieben.
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Zur Neutralisation alkalischer Abwässer verwendet man Neutralisationsbecken
mit Mischeinrichtungen, die Rührwerke verschiedenster Bauart enthalten und durch
die dem Abwasser Chemikalien in Form von Säuren zugemischt werden. Da die Dosiereinrichtung
säurebeständig sein muss, sind hohe Investitionen für eine solche Anlage notwendig.
Die Neutralisation mit Säuren erfordert erhebliche Unterhalts- und Betriebskosten.
Auch ist das Beimischen von Chemikalien für die Umwelt nicht ganz unproblematisch.
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Es ist bekannt, als Neutralisationsmittel alkalischer Abwässer Rauchgas
zu verwenden, d.h. Abgase von Kesselfeuerungen. Die Abgase enthalten im Durchschnitt
11 bis 15 z CO2. Die Acidität wird noch erhöht durch in den Brennstoffen vorhandenen
Schwefel sowie durch saure Gasbestandteile, die je nach Verbrennungstemperatur nitrose
Verbindungen enthalten.
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Bringt man Rauchgas mit den alkalischen Abwasser in Berührung, so
reagiert dieses über Natriumkarbonat zu Natriumbikarbonat.
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Das so neutralisierte Abwasser bildet eine Pufferlösung, deren pH-Wert
zwischen 7,2 und 8 liegt, wobei keine Regeleinrichtung verwendet wird. Das Abwasser
ist dann chemisch äusserst stabil, und es können dem Abwasser grössere Mengen von
Säuren oder Laugen zugeführt werden, ohne dass eine pH-Verschiebung eintritt.
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Im Gegensatz zu der oben beschriebenen konventionellen Neutralisation
alkalischer Abwässer mittels Säuren, wie Salzsäure, Schwefelsäure, hat die Raüchgasneutralisation
den Vorteil, dass
dem mit C02 neutralisierten Abwasser kein fremdartiger
Stoff zusätzlich zugeführt wird und der ohnehin schon oft hohe Neutralsalzgehalt
nicht noch erhöht wird.
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Für die Rauchgasbehandlung der zu neutralisierenden Abwässer sind
verschiedene Vorrichtungen bekanntgeworden. So wird nach einem bekannten Prinzip
eine Vermischung der alkalischen Abwässer mit Rauchgas in einen Begasungs- und Neutralisationsturm
vorgenommen. Das Rauchgas wird durch Öffnen eines im Turm angeordneten Begasungsringes
in die aufsteigende Ablauge ins Gegenstrom qingeblasen. Das Bauvolumen eines derartigen
Neutralisationsturmes und damit der Platzbedarf sind beachtlich.
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Ausserdem ist der Wirkungsgrad nicht befriedigend.
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Eine weitere Vorrichtung zur Abwasserneutralisation mit Rauchgas besteht
in einem luftdicht abgeschlossenen Reaktionsbecken, in welches die Ablauge aingeleitet
wird. In einem ca. 300 m langen Zuleitungsweg vom Fabrikkamin bis zum Abwasserbecken
kühlt sich das Rauchgas ab. Das Abwasser wird über ein Rinnensystem ständig umgewälzt
und mit dem Rauchgas vermischt. Auch diese Anlage ist sehr aufwendig und benötigt
sehr viel Platz.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei den bisher bekannten
Neutralisationsanlagen auftretenden Nachteile, wie grosses Bauvolumen und relativ
schlechter Wirkungsgrad, zu vermeiden und eine Vorrichtung zum Neutralisieren alkalischer
Abwässer zu schaffen, die hinsichtlich des Wirkungsgrades den bisher bekannten Anlagen
erheblich überlegen ist und nur einen geringen Platzbedarf erforderlich macht.
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Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch einen Rauchgasneutralisator
der eingangs beschriebenen Art gelöst, der gekennzeichnet ist durch eine obere Druckkammer
für das eingeleitete Abwasser sowie eine Vielzahl von am Boden der Druckkammer angeordneten,
in die Mischkammer quer zur Strömungsrichtung des Rauchgases hineinragenden Injektoren,
denen Diffusoren zugeordnet sind, durch die das mit Rauchgas vermischte Abwasser
dem Auffangbecken zuführbar ist. Bei einer solchen Vorrichtung werden nach dem Strahlsauger-Prinzip
das alkalische Abwasser und das Rauchgas zwangsvermischt. Hierdurch wird eine intensive
Reaktion des Rauchgases mit dem alkalischen Abwasser bewirkt, zumal das Rauchgas
durch den Unterdruck an der Mündung der Injektoren stark angesaugt wird.
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Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Mischkammer
und dem Auffangbecken eine Entgasungsstufe angeordnet, an die ein Abluftkamin für
das entweichende Gas angeschlossen ist. Hierdurch ist eine Trennung der Gasbestandteile
vom Wasser möglich, und das Gas kann in gereinigtem Zustand, vorzugsweise nach Durchströmen
eines üblichen Abscheiders, ins Freie entweichen. Es wird durch diesen Rauchgasneutralisator
somit auch der Vorteil erreicht, dass die Rauchgase in umweltfreundlicher Weise
gereinigt werden.
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Bei der Ausführungsform nach der Erfindung kann mit besonderem Vorteil
zwischen der Mischkammer und dem Auffangbecken ein Kühlaggregat angeordnet sein,
wodurch eine vielseitige Verwendung des Neutralisators möglich ist. Während man
bei dem bisherigen Verfahren besondere Kühltürme vorsieht, durch die die Temperatur
der Abwässer, sofern sie über ca. 300 C liegt, herabgesetzt wird, kann bei der Erfindung
durch eine einzige Baueinheit sowohl die gewünschte Neutralisation als auch eine
Abkühlung der Abwässer ohne wesentliche Erhöhung des Bauvolumens vorgenommen werden.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung sind aus der sich
anschliessenden Beschreibung eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemässen Neutralisationsvorrichtung und/oder aus den Ansprüchen
zu entnehmen.
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In der Zeichnung ist ein schematischer Längsschnitt durch eine Neutralisationsvorrichtung
gemäss der Erfindung wiedergegeben.
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Das Abwasser wird in die insgesamt mit 10 bezeichnete Vorrichtung
durch die Einlassleitung 12 in eine obere Kammer 14 der Vorrichtung unter Druck
eingeleitet. Am Boden der Kammer 14 sind eine Vielzahl von Injektoren 16 eingelassen.
Es handelt sich dabei um Venturirohre mit sich nach unten bei 16a konisch verjüngendem
Querschnitt. Die Anzahl dieser in eine Mischkammer 26 senkrecht hineinragender Rohre
richtet sich nach dem maximalen Durchsatz des alkalischen Abwassers. Durch Bohrungen
16b im Eintrittsbereich der Injektoren erfolgt eine ständige Spülung der Mischkammer,
so dass Ablagerungen von Korrosionsprodukten vermieden werden.
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Durch eine Einlassleitung 20 wird Rauchgas in die Mischkammer 26 eingeführt.
Das einströmende Gas wird dabei von den senkrecht zur Strömungsrichtung angeordneten
Injektoren 16 durch den sich im Bereich des konischen Austrittsendes 16a bildenden
Unterdruck angesaugt, und es erfolgt eine innige Kontaktierung und Durchmischung
der beiden Medien. Am Boden 26a der Mischkammer 26 münden die konischen Austrittsöffnungen
in entsprechende Diffusoren 18, die aus rohrähnlichen Elementen mit sich erweiterndem
Austrittsende bestehen. Durch diese Diffusoren 18 wird die mit dem Rauchgas innig
vermischte Ablauge abgeleitet und trifft dabei auf Prallbleche 24, die das Wasser
verdüsen und entgasen. Die überschüssig aufgenommenen Gase werden durch einen Abluftkamin
22 in dem eine Abscheidung der Schmutzpartikel und Wassertropfen vom Gas mittels
Abscheideprofilen 28 erfolgt, ins Freie abgeleitet.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist noch ein insgesamt mit
30 bezeichnetes Kühlaggregat vorgesehen, welches dann zweckmässig ist, wenn die
zu neutralisierenden alkalischen Abwässer Temperaturen aufweisen, die höher als
300 C sind. Hierdurch kann überschüssige Wärme abgeführt und die behördliche Auflage
in Bezug auf die Temperaturbegrenzung von 30 - 350 C mit geringem Aufwand erfüllt
werden. Mittels eines Ventilators 34 wird dem Kühlaggregat 30, welches aus einem
Wärmeaustauscherpaket bestehen kann, Luft zugeführt, um Verdunstungskühlung zu erzielen.
Es wird hierdurch erreicht, dass in einer einzigen Baueinheit des Geräts sowohl
eine Neutralisation mittels Rauchgas als auch eine Kühlung in einfacher Weise stattfindet.
Die mit Wärme und Feuchtigkeit beladene Kühlluft wird zusammen mit dem Rauchgas
ins Freie abgeführt Das neutralisierte Abwasser wird in einem Wasserbecken 36 aufgefangen
und durch den Ablauf 38 abgeleitet.
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Die Vorteile des vorstehend beschriebenen Rauchgasneutralisators liegen
vor allem darin, dass durch die Injektoren eine totale zwangsweise Vermischung des
Rauchgases mit dem alkalischen Abwasser erfolgt. Die sauren Rauchgasbestandteile
können durch diese Zwangsvermischung mit dem alkalischen Abwasser zu einer vollständigen
und schnellen Reaktion gelangen, so dass das Rauchgas praktisch vollständig ausgenutzt
werden kann. Der Wirkungsgrad bei der Neutralisation ist dadurch aussergewöhnlich
hoch und die erforderliche Kontaktzeit sehr gering. Der apparative Aufwand kann
dadurch sehr klein gehalten werden. Hinzu kommt noch der Vorteil, dass bei der beschriebenen
Vorrichtung der Bedienungsaufwand vernachlässigbar klein gehalten werden kann. Die
Zufuhr des Abwassers und Rauchgases lässt sich durch Voreinstellung des Drucks ohne
grossen messtechnischen Aufwand automatisch steuern und überwachen. Eine Steuerung
der Neutralisation ist nicht erforderlich. Der Abwasserablauf wird mittels einer
pH-Messeinrichtung gemessen bzw. aufgeschrieben, ohne dass eine Regelung erforderlich
ist.
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Durch die dargestellte Kombination der Rauchgasneutralisation mit
Abkühlung der Abwässer tritt nur eine unwesentliche Vergrösserung des Bauvolumens
der Vorrichtung ein. Auch ist die Installation des beschriebenen Rauchgasneutralisators
relativ unproblematisch. Es handelt sich in der Regel um eine Edelstahl-Schweisskonstruktion,
die sowohl wasser- als auch gasdicht konstruiert wird.
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Die Betriebskosten der beschriebenen Rauchgasneutralisation sind mit
Ausnahme des Betriebsstroms für die Pumpen und Gebläse vernachlässigbar. Die Anlage
arbeitet ausserdem sehr sicher, ohne dass Überdosierungen auftreten.
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