DE2645658A1 - Verfahren zur abwasseraufbereitung - Google Patents

Verfahren zur abwasseraufbereitung

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DE2645658A1 DE19762645658 DE2645658A DE2645658A1 DE 2645658 A1 DE2645658 A1 DE 2645658A1 DE 19762645658 DE19762645658 DE 19762645658 DE 2645658 A DE2645658 A DE 2645658A DE 2645658 A1 DE2645658 A1 DE 2645658A1
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

Bayer Aktiengesellschaft
Zentralbereich Patente, Marken und Lizenzen
5090 Leverkusen, Bayerwerk K-kl
8. Okt. 1976
Verfahren zur Abwasseraufbereitung
Gegenstand der Erfindung ist ein thermisches Verfahren zur Aufarbeitung von Industrieabwässern, die neben einer hohen Salzfracht (■> 10 g/l) eine hohe Beladung organisch, chemisch und biologisch nicht abbaubarer Abfallstoffe (>0,5 g organisch gebundener Kohlenstoff/1) aufweisen und die nicht ungereinigt in die Vorfluter bzw. auf die Deponie abgegeben werden können.
Derartige Abwässer werden daher in der Regel einem Verbrennungsprozeß unterworfen.
Bei diesem Verfahren wird jedoch ein Teil der Salze pyrolytisch gespalten, so daß die Rauchgase große Anteile an Säuren, Säurehydriden und anderen Schadstoffen enthalten.
Vor allem aber ist dieses Verfahren wegen seines hohen Brennstoffbedarfs sehr kostenaufwendig.
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Zwecks Senkung der Kosten werden häufig derartige Abwässer vor der eigentlichen Verbrennung in Eindampfern aufkonzentriert.
Diesem Voreindampfen sind jedoch oft Grenzen gesetzt durch die mit wachsender Konzentration an organischen und anorganischen Abfallstoffen
a) zunehmenden Korrosions- und Errosionsprobleme sowie die sinkenden Wärmedurchgangszahlen an den Heizflächen der Verdampfungsapparate,
b) sich verschlechternde Destillatqualität,
c) schwierige Zwischenlagerung (Klumpenbildung) und Förderung des Konzentrats zwischen Eindampf- und Verbrennungsanlage und
d) schwierige Dosierung in die Verbrennungseinrichtung.
Kann das Rohwasser aus diesen Gründen nur bis zu einer geringen Schadstoffkonzentration voreingedampft werden (z. B. Restwasseranteil> 70 Gew.-%) und/oder ist das Verhältnis von anorganischen bzw. nicht brennbaren Abfallstoffen zu den organischen, brennbaren Stoffen im Rohabwasser sehr groß (z. B. etwa 10:1 Gewichtsteilen)/dann sind verhältnismäßig große Mengen an Zusatzbrennstoff bzw. Zusatzwärme erforderlich, um die zum Zersetzen der Schadstoffe erforderliche Temperatur in der Verbrennungszone zu erreichen.
Es wurde nun gefunden, daß man derartige Abwässer rela tiv kostengünstig und relativ störungsfrei thermisch aufarbeiten kann, indem man die Abwasser in einer Ein-
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dampfanlage zu einem Konzentrat mit einem maximalen Restwassergehalt von 50 Gew.-%, vorzugsweise 30 Gew.-%/eindickt und dieses Konzentrat unmittelbar nach dem Ausschleusen aus dem Verdampfer ohne Zwischenlagerung in einer Dispergiermaschine unter Zusatz der erforderlichen Menge eines flüssigen Brennstoffs zu einer lagerfähigen, pumpbaren und zerstäubbaren Dispersion verarbeitet, bevor es einer geeigneten Verbrennungseinrichtung zugeführt wird.
Als Dispergiermaschinen eignen sich z. B. Kotthoffrührer, Supratonmaschinen, Ultraturaxmischer.
Die einzudispergierende Brennstoffmenge ist abhängig von dem Verhältnis an anroganischen zu organischen Abfallstoffen im Rohabwasser, von der Art der Salze und dem im Voreindampfer erreichbaren Konzentrationsgrad, bzw. Restwassergehalt .
Die untere Grenze für die ölmenge ist dadurch bestimmt, daß insgesamt soviel organisches, nicht im Restwasser gelöstes Material um die Salzkristalle herum vorhanden ist, daß diese sich nicht mehr zu Klumpen aneinander lagern können. Die obere Grenze der ölmenge ist einmal durch maximal in das Konzentrat eindispergierbare Menge gegeben, die gegebenenfalls durch Zugabe von Dispergiermitteln und/oder durch intensiveres Dispergieren, d. h. Aufbringen größerer Scherspannungen über längere Zeit, erhöht werden kann. Zum anderen braucht nur soviel Brennstoff eindispergiert zu werden, daß der Heizwert der ■ Mischung ausreicht, um in der Oxidationszone der Ver-
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brennungseinrichtung; die eine Verbrennungstemperatur von mindestens 75O°C, vorzugsweise von 850 - 10000C, erreichen, damit alle organischen Bestandteile vollständig verbrennen und die anorganischen Beimengungen eine Salzschnecke bilden. Ist mehr Zusatzöl zum Erreichen der Verbrennungstemperatur erforderlich als maximal in eine noch stabil bleibende Abwasser-Konzentrat-Öldispersion möglich ist, dann kann die fehlende Ölmenge der Dispersion so kurz vor dem Eindüsen in die Oxidationsvorrichtung zugemischt werden, z. B. durch Einspritzen unter hohem Druck, daß das Zusatzöl keine Zeit hat, zusammenzufließen. Im allgemeinen werden 5 bis 100, vorzugsweise 15 bis 25 Gew.-Teile Brennstoff pro 100 Gewichtsteile Konzentrat eingesetzt.
Geeignete Dispergiermittel, die dem Konzentrat zugesetzt werden können, sind handelsübliche, vorzugsweise wasserlösliche Verbindungen, wie z. B. Mischungen aus langkettigen Alkylsulfaten,Alkylsulfonaten, Aralkylsulfonaten oder Sulfitablaugen einerseits und Polyalkylenoxide andererseits.
Geeignete Dispergiermittel, die den Zusatzbrennstoffen beigefügt werden können, sind vorzugsweise öllöslich, wie z. B. Polyalkylenoxide.
Als Brennstoffe kommen insbesondere Heizöl, Schweröl oder ölähnliche Abfallstoffe in Frage.
Durch das innige Vermischen des Zusatzbrennstoffes mit dem Abwasserkonzentrat wird zugleich das Verfahren der Gasphasenoxidation vereinfacht, da es nicht mehr erforderlich
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ist, zuerst den flüssigen Zusatzbrennstoff für sich zu zerstäuben und mit Luft zu verbrennen und dann das Konzentrat in das heiße, und damit zähe. Gas getrennt einzudüsen und so gut einzumischen, daß die Wärme aus den Rauchgasen auf die Konzentrattröpfchen noch innerhalb der Oxidationszone, d. h. vor dem Abkühlen an den Kesselwänden, übertragen wird.
Der spezifische Verbrauch an Zusatzbrennstoff/m Rohabwasser, der zum Erreichen der Zersetzungstemperatur erforderlich ist, wird durch das neue Verfahren erheblich gesenkt, da
a) weniger Restwasser zu verdampfen und dann auf die Verbrennungstemperatur zu überhitzen ist;
b) die zum Aufheizen des Konzentrats auf die Verbrennungstemperatur erforderliche Rauchgasmenge geringer wird, da nur die Wärme bis zum Abkühlen des Rauchgases auf die Temperatur in der Schadstoff-Oxidationszone (z. B. 75O°C) nutzbar ist, d. h. zum Aufheizen des Konzentrats auf die Oxidationstemperatur;
c) die Wärmeverluste durch Abstrahlung der heißen Zusatzbrennstoff-Luftflamme vor dem Eindüsen des Konzentrats geringer werden. .
Die Verringerung der Maximaltemperatur im Feuerraum hat den weiteren Vorteil, daß damit auch die Salzdampfbehandlung der Rauchgase erniedrigt - und damit die Rauchgasnachreinigungs-Anlage nicht nur kleiner, sondern auch einfacher wird.
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Als eine besondere Variante des Verfahrens ist es auch möglich, beim sogenannten "heizflächenlosen" Eindampfen von Abwässern, wobei die zum Vordampfen erforderliche Wärme durch Einmischen eines heißen flüssigen Wärmeträgers (z. B. eines Öls) in das siedende Abwasser gebracht wird, einen Teil des Wärmeträgeröls im Konzentrat zu belassen und, gegebenenfalls nach Zugabe eines Dispergiermittels , daraus die erfindungsgemäße brennbare Abwasserdispersion herzustellen.
Das neue Verfahren eignet sich vor allem zur Aufarbeitung von anorganisch und organisch hochbeladenen Abwässern, wie sie insbesondere bei der Produktion von Farbstoffen, FarbstoffZwischenprodukten (z. B. den sogenannten Buchstabensäuren) sowie Kunststoffen und KunststoffVorprodukten (z. B. Caprolactam und Chloropren) anfallen.
Das Verfahren wird an einem Beispiel (Fig. 1) mit Gasphasenoxidation erläutert. Das Rohabwasser (1), mit der Zusammensetzung 90 Gew.-Teile Wasser, 9 Teile anorganische Salze und 1 Teil organische Abfallstoffe, wird in dem mehrstufigen Voreindampfer (2), (5) (hier nur zweistufig gezeichnet) zu dem Konzentrat (10) eingedampft, wobei in bekannter Weise die erste Eindampfstufe (2) mit Frischdampf (3) beheizt wird, der Sumpfablauf (4) der ersten Stufe (2) dann in der folgenden Stufe (3) bei niedrigem Druck von den Brüden (6) der ersten Stufe weiter eingedampft wird, und die Brüden (7) der letzten Stufe (5) im Kondensator (8) niedergeschlagen werden (2).
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Die Destillationsströme (9), mit zusammen 86 Teilen Wasser, bezogen auf die Rohwassermenge (1), sind dann destillativ gereinigtes Abwasser. Der Sumpfablauf (10) aus der letzten Verdampferstufe (5) ist eine Suspension, bestehend aus
einer gesättigten Lösung (Mutterlauge) der Salze und löslichen organischen Stoffe des Rohabwassers (1), den ausgefallenen Salzen und ausgefallenen festen und flüssigen organischen Stoffen. Die ablaufende Suspension (10) hat folgende Zusammensetzung: 70 Gew.-% Wasser, 20 Gew.-% anorganische und 5 Gew.-% organische Bestandteile. Aus dem Strom (10) werden im Dekanter (11) 15,71 Gew.-% als Brei (13) mit de'r Zusammensetzung 30 Gew.-% Wasser, 63,64 Gew.-% anorganischen und 6,35 Gew.-% organischen Stoffen abgetrennt. Der Überlauf (12) mit 84,29 Gew.-% von (10) hat die Zusammensetzung 83,38 Gew.-% Wasser, 11,87 Gew.-% anorganischen und 4,75 organischen Stoffen wird in die
letzte Eindampfstufe (5) zurückgeleitet. Die Masse des
bei (13) ausgeschleusten Stromes beträgt 9 Gew.-Teile
anorganische, 1 Gew.-Teil organischer Bestandteile und
4,24 Gew.-Teile Wasser von den alä Rohabwasser (1) zugeführten 100 Gew.-Teilen. Die restlichen 85,76 Gew.-Teile Wasser werden mit vernachlässigbar kleinen Anteilen anderer Stoffe als Destillat (9) abgeführt. Es werden damit 95,28 Gew.-% des Wasser vorabgedampft.
Die 14,24 Gew.-Teile des Salzbreis (13) werden unmittelbar hinter dem Dekanter in die Supratonmaschine (15)
zusammen mit 2,85 Gew.-Teilen Heizöl eingespeist und
zwar zusammen mit 512,7 Gew.-Teilen der in der Supratonmaschine hergestellten Dispersion, die als Rücklauf (16) dient, um dem Dispergierapparat bereits ein weitgehend
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vordispergiertes Gemisch zuzuführen. Das aus einer Farbenproduktion stammende Abwasser (1) enthält soviel als Dispergiermittel wirkende organische Stoffe,daß hier kein Zusatz eines weiteren Dispergiermittels erforderlich ist. Aus dem Dispersionskreislauf werden 17,09 Gew.-Teile ausgeschleust (17) und im Tank (18) zwischengelagert. Diese Dispersion mit der Zusammensetzung 52,66 Gew.-% anorganische Stoffe, 16,68 Gew.-% Heizöl, 5,85 Gew.-% andere organische Stoffe, 24,81 Gew.-% Wasser, bleibt über einige Tage stabil. Es bilden sich keine Salzklumpen und es rahmt kein Öl auf.
Die Dispersion wird dann aus dem Tank (18) dem Kessel (26) zur Oxidation der organischen Stoffe in der Gasphase zugeführt. Dazu werden der zu "verbrennenden" Dispersion (19) noch die zum Erreichen der Zersetzungstemperatur, von hier 900°C/ fehlenden 1,14 Gew.-Teile Heizöl (21) durch Eindüsen als Hochdruckstrahl in die Mischkammer (20) unmittelbar vor dem Zerstäuben des dann brennfähigen Gemisches in der Zerstäuberdüse (22) zugemischt. Die insgesamt 18,23 Gew.-Teile Abwasserkonzentrat-Öldispersion können mit 1 Gew.-Teil Dampf so fein in der Düse (22) zerstäubt werden, daß sie mit 330 Gew.-Teilen auf 35O°C vorgewärmter Luft (25) im Brenner (24) mit einer stabilen Flamme so verbrennen,daß die Rauchgastemperatur am Ende der Oxidationsstufe bei 9000C liegt. Durch Abkühlen des Rauchgases wird dann in bekannter Weise die Hauptmenge der anorganischen Salze, weitgehend frei von organischen Verunreinigungen flüssig bei (27) abgezogen. Das Rauchgas wird in einem geeigneten Entstaubungsapparat bekannter Konstruktion (28) vom Restsalz (30) befreit und bei (29) in den Kamin gegeben.
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Claims (8)

Patentanspruch e
1. Verfahren ζam thermischen Aufarbeiten anorganisch und organisch hochbeladener Abwasser durch Oxidation der organischen Schadstoffe bei Temperaturen oberhalb 750 C und Abtrennen der weitgehend von organischen Beimengungen freien anorganischen Stoffe von den Rauchgasen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Abwasser in einer Eindampfanlage zu einem Konzentrat mit einem maximalen Restwassergehalt von 50 Gew.-%, vorzugsweise 30 Gew.-%/ eindickt und dieses Konzentrat unmittelbar nach dem Ausschleusen aus dem Verdampfer ohne Zwischenlagerung in einer Dispergiermaschine unter Zusatz der erforderlichen Menge eines flüssigen Brennstoffes zu einer lagerfähigen, pumpbaren und zerstäubbaren Dispersion verarbeitet, bevor es einer geeigneten Verbrennungseinrichtung zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man 5 bis 100, vorzugsweise 15 bis 25 Gew.-Teile Brennstoffe pro 100 Teile Konzentrat einsetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die erzeugte Dispersion in eine Zone eindosiert, in der in Gegenwart von ausreichend Luftsauerstoff eine so hohe Temperatur aufrecht erhalten wird, daß alle organischen Bestandteile vollständig oxidieren und die nichtzersetzbaren anorganischen Bestandteile eine Salzschmelze bilden, wobei die zum Erreichen der Oxidationstemperatur erforderliche Wärmezufuhr ganz
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oder zum größten Teil aus der Verbrennung des in das Konzentrat eindispergierten flüssigen Zusatzbrennstoffes stammt. 264 56
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung bei Temperaturen von 850 bis 10000C durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Konzentrat beim Dispergieren ein DispergierhiLfsmittel zugesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dispersion unmittelbar vor dem Eindosieren in die Verbrennungseinrichtung noch ein Zusatzbrennstoff zudispergiert wird.
7. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zusatzbrennstoff beim Dispergieren ein Dispergierhilfsmittel zugesetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Rohabwasser in einem "heizflächenlosen Voreindampfer" mittels eines Wärmeträgers eindickt,wobei ein Teil des zum Eindampfen benötigten Wärmeträgeröls in das Abwasserkonzentrat mit Hilfe eines Dispergierapparates eindispergiert wird.
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