DE2738957A1

DE2738957A1 - Verfahren zur behandlung von abwaessern, insbesonders industrieabwaessern mit organischen bestandteilen unter gewinnung eines als duengemittel geeigneten schlammes durch ausflockung, bzw. faellung geloester oder suspendierter verunreinigungen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2738957A1
Application number: DE19772738957
Authority: DE
Inventors: Maximilian Schaffenrath
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-09-24
Filing date: 1977-08-30
Publication date: 1978-03-30
Also published as: FR2365525A1; CS200526B2; IL52972A0; NL7712984A; JPS53101851A; DD132193A5; BR7706371A; SE7710566L; ATA712276A; AT348946B; IT1143692B

Description

Die vorliegende Iirfindung bedient sicli eines Verfahrens, welches durch eine Kombination von Phosphorsäurezusatζ, gegebenenfalls auch Salpetersäurezusafζ und organischen Säuren zusammen mit einer angeschlossenen Kalkneutralisation bestimmte Vorteile gegenübe ι· den bekannten Verfahren ausweist. Die bekannten Verfahren lassen hinsichtlich ihres Reinigungseffektes noch erhebliche Verbesserungen offen. Die meisten der bekannten Flockungsvcrfahren führen Salze zu, die im Schlamm unerwünschte Wirkungen, wie z.H. Giftigkeit, schlechte Konsistenz u.a. bedingen. I!s cntstellen oft gelatinöse Schlämme, die sehr schwer entwässert werden können, die das Wachstum der Pflanzen stark beeinträchtigen und oft unter Mühe abgelagert werden müssen.

Fine gewisse Verbesserung bezüglich der Verweildauer in den Klärbecken wurde durch Hinführung hochmolekularer synthetischer 1^:1 ockungshi 1 fsmi ttel erreicht. Eine biologische Nachklärung bleibt in den meisten Fällen erforderlich.

Um vorwiegend Netzmittel und Phosphate aus Stadtabwässern abzuscheiden, wurde auch vorgeschlagen, den pH-Wert mittels Kalkmilch auf maximal 12,5 zu bringen, die Netzmittel durch Luftzufuhr abzuschäumen und durch Zufuhr von CO2 den pH-Wert unter 9 zu senken.

Die Desinfektionswirkung der Kalkmilch ist bekannt, jedoch erscheint der Wirkungsgrad der Reinigung mit 33% sehr niedrig und die Verwendungsmöglichkeit als Kunstdünger bleibt wegen des wechselnden Phosphatgehaltes der Abwasser stark beschränkt.

Für eine Einengung bleibt aber nicht nur der Energieaufwand von 0,5 kWh = 430 cal (bei hohem Wirkungsgrad), um einen Liter Wasser zu verdampfen, enorm hoch, es nehmen auch die Zentrifugen beträchtliche Energie auf. Daneben ist erhebliche manuelle Arbeit zur Reinigung der Filter und Entfernung der Kristallisate aus den Zentrifugen zu leisten. Dazu kommen extrem hohe Kosten für die maschinellen und mechanischen Anlagen.

Die Iirfindung betrifft somit ein Verfahren zur Behandlung von Abwässern, insbesonders Industrieabwässern mit organischen Bestandteilen unter Gewinnung eines als Düngemittel geeigneten Schlammes durch Ausflockung, bzw. Fällung gelöster oder suspen-

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dierter Verunreinigungen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man dem Abwasser Phosphorsäure, gegebenenfalls auch Salpetersäure in einer Mindestmenge von 0,25 1 pro 1000 1, jedoch bis zu einer deutlichen oder stark sauren Reaktion zusetzt und eine organische Säure aus der Gruppe Ameisensäure, Essigsäure, Oxalsäure, Milchsäure, bzw. Produkte, aus welchen diese Säuren gebildet werden, in ungefähr äquivalenter Menge zur organischen Säure zugibt, mischt und danach mit Kalkmilch oder gebranntem Kalk neutralisiert und die erhaltene Fällung von der flüssigen Phase trennt. Die Erfindung betrifft auch eine besondere Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird durch einfache Fällung unter geringem Zeit- und Sachaufwand der Reinheitsgrad des Abwassers bedeutend erhöht, derart, daß es unverzüglich im Betrieb wieder verwendet werden kann. F,s bedarf keiner biologischen Nachklärung. Es kann die Desinfektion und die Sterilisation ebenso wie die Freiheit von Wurmeiern und Würmern erreicht werden. Die abgeschiedenen Schlämme sind Kunstdüngerrohstoffe von besonderer Güte und diese kennen durch Zusatz anderer Düngestoffe ergänzt, bzw. vervollständigt werden. Das Abwasser wird in kurzer Zeit gereinigt, der Schlamm setzt sich rasch ab und besitzt wegen seiner Struktur die Fähigkeit, sich in einem ausgezeichneten Maße zu verdichten. Vor allem ist es aber durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich, auch leichtlösliche Salze ohne Einengungsverfahren abzuscheiden. Weiter kann bei Verwendung von Kalk mit Magnesiumoxid oder -hydroxid auch das düngende Magnesium eingeführt werden.

Als organische Säure hat sich besonders die Ameisensäure bewährt, aber auch unter Verwendung von Essigsäure, Milchsäure und Oxalsäure werden je nach Art des Abwassers sehr gute Ergebnisse erzielt. Die Mengen der Säurezusätze sollen im Hinblick auf den gewünschten Reinheitsgrad des Wassers verschieden hoch gewählt werden.

So sinkt an Hand eines Beispieles durch das erfindungsgemäße Verfahren bei einem Gehalt von 50,0 g/l an absetzbaren Stoffen dieser auf 186,5 mg/1 nach der ersten Fällung, d.h. es werden 99,627$

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entfernt. Beispielsweise sinkt der (iclialt an Natrium von 1 . 3 (i 7 , 8 8 mg/1 auf 18,6 mg/1 , der von Kalium von 4 8,30 mg/1 auf 0,4 mg/1 , der (Ichalt von 1.007,4 mg/1 Kieselsäure auf 15,5 mg/1 , der Gehalt von 835,7 mg/1 Bor sinkt auf 7,4 1 mg/1. An Phosphat ionen sind von 2 2 30,9 mg/1 noch 7,8 mg, an Su 1 fat ionen von 9 7 8,5 mg noch 2,30 mg, an Chloridioncn von lOOO mg noch 12,25 mg/1 nachweisbar. Der Ka-1 iiimpc rmanganat-Ve rb rauch sinkt von 1002 mg/1 auf 30,3 mg/1. Öle und l^;ette ließen sich in vorstehender Probe von 2 2.000 mg/1 bis auf 9,5 mg/1 entfernen. Auch der (Ichalt an Detergentien (anionen-K) aktiv) fiel von 287,5 mg/1 auf 0,5 mg/1. Schwere Kohlenwasserstoffe konnten nach der Behandlung nicht mehr nachgewiesen werden. Der Verbrauch hatte 4,07 g/l an Säuren und 4,54 g/l an CaO bet ragen.

Die durch die lirfindung erzielten Vorteile, nämlich reineres Abwasser, Verkürzung der Verfahrenszeit, Herabsetzung des Härtegrades und Herstellung von Schlämmen, die als Kunstdüngerrohstoffe hohe Qualität besitzen (in einem beispielsweisen Schnitt Z\% Phosphat und 14« Stickstoff), werden durch weitere Zusätze und Wiederholung des Verfahrens begünstigt.

So sinken z.B. die vorgenannten Spurenwerte in vielen Fällen durch eine einfache Wiederholung des Verfahrens nach Abzug des Schlammes bis zum im wesentlichen vollständigen Ausfall und der Kaliumpermanganat-Verbrauch sinkt beispielsweise von 30,5 mg/1 auf 1,2 mg.

An Stelle der Ameisensäure kann im zweiten Fällungsgang eine andere organische Säure verwendet werden. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei die Oxalsäure erwiesen. Dem geringen noch verbleibenden Verschmutzungsgrad entsprechend, gelangen dabei nur sehr geringe Säuremengen zum liinsatz. Häufig weniger als der zehnte Teil der vorverwendeten Mengen.

Beispielsweise wurden die stark alkalischen Abwässer einer Kosmetikfabrik durch Vorbehandlung mittels Salpeter- und Ameisensäure ohne Kalkzusatz erheblich vorgereinigt und dadurch mehrere Haupt re in igungsve rfah ren e ingespart.

Die Trennung des Schlammes vom Wasser erfolgt nach dem erfindungs-

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gemäßen Verfahren bei pH-Werten von ft,4 - 8,4 und von 9,ft - 12,5.

Günstige Ergebnisse erhält man, wenn man vor der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens den pH-Wert auf 12 mittels Kalk anhebt und darauf auf pH 7 zurückführt oder nach Ansäuerung in deutlich saures Milieu ebenso zurückneutralisiert.

Zwar erreicht man bei Verwendung von Chemikalien hohen Reinheitsgrades Vorteile, doch findet man in der Regel mit der Verwendung technischer Säuren das Auslangen. Das vorstehende Analysenbeispiel wurde ausschließlich mit technischen Reaktionsmitteln in einem Reaktionsbehälter von 2000 1 Inhalt vollautomatisch gefahren.

Zur Bereitung der Kalkmilch wird Branntkalk oder Kalkhydrat mit oder ohne Anteil an Magnesiumoxid, bzw. -hydroxid vorgeschlagen. Anwendungsbei spiel:

Stark verschmutzte Ablauge, 2000 1, 50,0 g/l ABS, pH-Wert 11,5 2,oo 1 75⁹o-ige ortho-Phosphorsäure 2,oo 1 ftO⁹o-ige Salpetersäure

2,oo 1 85°i>-ige Ameisensäure
45,oo 1 2O^?o-ige Kalkmilch

Der abgesetzte Schlamm kann beispielsweise durch den Zusatz von 2,oo 1 Phosphorsäure oder durch den Zusatz von 20 1 20&-ige Schwefelsäure aufbereitet werden. Dabei ergibt sich die Möglichkeit, Öl und Fett vom Schlamm abzuscheiden, da sich diese nach Ansäuerung von letzterem trennen, aber auch unerwünschte Verbindungen in schwerlösliche überzuführen, z.B. Blei in Bleisulfat. Die darauf folgende Neutralisation des Schlammes erfolgt zweckmäßigerweise mit jenen Erfordernissen für einen echten Volldünger, die gemäß Analyse fehlen. Die Aufbereitung kann aber auch im Sammelbehälter nach Durchmischung und nachfolgender Analyse erfolgen, dergestalt, daß nach stöchiometrischen bekannten Rezepturen oder nach biologischen Erfordernissen Nährsalze und Spurenelemente zugewogen werden.

Die Behandlung des Abwassers und die Aufbereitung des Schlammes läßt sich beispielsweise auf folgende Art verwirklichen: Die Abwasser werden aus dem Sammelbecken in das Reaktionsbecken 1 geleitet, wobei die Füllhöhe über den Niveauregler 31 bestimmt

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wi rd.

Die Säurezugabe erfolgt über die Dosierbehälter 2 und.3. Sie wird durch die pH-Hlektrode 14 und die Verstärker 15 und K) gesteuert. Die Mischung mit dem Abwasser erfolgt über den Mixer und/oder über die Mischanlage 5 und 12 mit den Ventilen (>,7,10 und 11, welche die Rückführung in das Reaktionsbecken bewirken. Durch die Anordnung von zwei verschiedenen Mischanlagen ergibt sich der Vorteil einer zeitsparenden intensiven Mischung. Die Kalkmilch wird über den Dosierbehältcr 4 zugeleitet, die Steuerung erfolgt ebenfalls durch die pH-Hlektrode 14 und den Verstärker 27.

Iis hat sich gezeigt, daß nach Abschaltung der Mischanlage der Schlamm sicli so vollkommen vom Reinwasser trennt, daß eine Filterung nicht notwendig ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß man nun nicht mehr mehrere Becken braucht, um reines Wasser zu erlia 11 cn .

Ventil 8 öffnet sich nach der vorbestimmten Absetzzeit und das Reinwasser gelangt für besondere Erfordernisse über Kontrollventil 9, Filter 17, Ionenaustauscher 18 und 19, sowie über den Endkontrol1 schacht 20 in den Kanal oder in den Reinwasserbehältor. Die Endkontrolle erfolgt über die pH-Elektrode 30, die bei Fehlern die Anlage abschaltet, das Hupsignal 28 auslöst und Ventil 9 schließt.

Der Schiammauslauf wird erfindungsgemäß entweder so hoch angeordnet, daß die Schlammleitung luftfrei gefüllt bleibt oder durch Gefälle abgeleitet wird. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß der Schlamm aus der ersten Fällung oder aus weiteren ohne Entfernung des gereinigten Abwassers abgepumpt oder abgelassen werden kann und der zweite oder weitere Reinigungsprozesse unverzüglich und mit denselben Dosiereinrichtungen, pH-Meßgeräten, Mischvorrichtungen und im selben Reaktionsbehälter durchgeführt werden können.

Zur Beförderung des Schlammes schaltet Pumpe 5 ein und Ventil 7 und 10 geben den Weg zum Schlammbehälter 20 frei, dessen

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Niveauregler 29 das Oberlaufen verhindert. Ober die Ventile 21
kann hier der Schlamm weiter entwässert werden.

Im Schlammbehälter wird der schwerlösliche Schlamm durch Zugabe von Schwefel- oder Phosphorsäure, Salpetersäure und Spurenelemen- ·*> ten zu hochwertigem Kunstdünger oder als Pflanzennährlösung aufbereitet, danach über Ventil 22 durch die Pumpe 23 in den Trockner 24 und in den Behälter 25 geleitet. 809813/0718

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Claims

Patentansprüche :

Verfahren zur Behandlung von Abwässern, insbesondere Industrieabwässern mit organischen Bestandteilen unter Gewinnung eines als Düngemittel geeigneten Schlammes durch Ausflockung, bzw. Fällung gelöster oder suspendierter Verunreinigungen, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Abwasser Phosphorsäure, gegebenenfalls auch Salpetersäure in einer Mindestmenge von 0,25 1 pro 1000 1, jedoch bis zu einer deutlichen oder stark sauren Reaktion zusetzt und eine organische Säure aus der Gruppe Ameisensäure, Essigsäure, Oxalsäure, Milchsäure, bzw. Produkte und Derivate, aus welchen diese Säuren gebildet werden, in ungefähr äquivalenter Menge zur organischen Säure zugibt, mischt und danach mit Kalkmilch oder gebranntem Kalk neutralisiert und die erhaltene Fällung von der flüssigen Phase trennt.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Vorgang gemäß Anspruch 1 mit der abgetrennten flüssigen Phase wiederholt und in dieser zweiten Stufe eine gegenüber der ersten Stufe andere organische Säure beifügt.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, .iudurch gekennzeichnet, daß als organische Säure eine Abfallsäure der Milchindustrie verwendet wi rd.

Verfahreii nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphor- und Salpetersäure, vorgemischt mit einer Pufferlösung, dem Abwasser zugemischt werden.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Phosphor- und Salpetersäure angewendet werden, wobei die Salpetersäure in einer ersten Stufe zusammen mit einer organischen Säure zugegeben werden und in einer zweiten Stufe

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ORIGINAL INSPECTiO

Phosphorsäure zugefügt wird.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, die aus einem oder mehreren Reaktionsgefäßen mit Zu- und Abflußleitungen für das Abwasser, Reinwasserbehältern, Schlammlcitungen, Schlammbehältern mit einem oder mehreren Ablaßventilen für das abgesonderte Klarwasser, Dosiereinrichtungen, einer pH-Regelung und Überwachung, sowie geeigneten Mischvorrichtungen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß eine pH-Meßelektrode und die Zuläufe der zudosierten Mittel im Behälter derart distanziert angeordnet werden, daß Säuren und Neutralisationsmittel erst nach vollständiger Vermischung mit dem Abwasser zur Elektrode gelangen.

Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung der Vorrichtungselemente so vorgenommen wird, daß die Mischsäure direkt in den Reaktionsbehälter geführt wird, die organische Säure jedoch anteilmäßig zunnächst in einem Zwischenbehälter gespeichert wird und in gesteuerter Weise erst nach vollständiger Vermengung der Mischsäure mit dem Abwasser über ein Ventil in den Reaktionsbehälter eingelassen wird.

Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Kalkmilehringieitung mit geeigneten Ventilen, z.B. Quetschventilen aufweist.

Vorrichtung nach Anspruch 6,7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorratsbehälter mit Dosierschnecke für gebranntes Kalkmehl oder Kalkhydrat mit kontinuierlicher oder mit Impulssteuerung vorgesehen wird.

Telfs, Tarrenz am 28. Juli 1977

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Verfahren zur Behandlung von Abwässern, insbesonders Industrieabwässern mit organischen Bestandteilen unter Gewinnung eines als Düngemittel geeigneten Schlammes durch Ausflockung, bzw. Fällung gelöster oder suspendierter Verunreinigungen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur chemischen Reinigung von von kommunalen, landwirtschaftlichen und Industrieabwässern und die Verwertung der Abfallstoffe.

Us sind darunter insbesonders die Abwässer der Wäscher, Färber, Gerber, Lackierer, Schlächter, Nährmittelhersteller verstanden, aber auch die Sammelabwässer der Gemeinden, wobei vorzugsweise Abwasser, welche organische Bestandteile enthalten, behandelt werden können.

Bisher wurden als Flockungsmittel für die chemische Abwasserreinigung verschiedene anorganische oder organische Flockungs mittel, wie z.B. Aluminiumsulfat, Eisen-11I-Chlorid, aber auch Eisen-II-Sulfat und Eisenpulver teilweise mit Zusätzen an Natronlauge und / oder Kalkmilch, oder aber organische Polyelektrolyte eingesetzt.

Es ist auch bereits bekannt, durch Änderung von pH-Werten Flokkungen auszulösen. Auch wurde in der DT-OS 2 541 357 bereits vorgeschlagen, zu Abwässern anorganische Säuren zuzufügen, welche nach Einengung der neutralisierten Lösungen Stoffe mit düngender Wirkung ergeben. Auch wurde bereits in der DT-OS 2 214 756 Fällungen von Phosphationen mit Kalkmilch vorgeschlagen.

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