DE3144400A1 - Wastewater treatment process - Google Patents

Description

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Zusammenfassung

Abwasserbehandlungsverfahren und -system

Ein Abwasserbehandlungsverfahren ist vorgesehen, bei welchem organische Verunreinigungen, wie z.B. öl, organische Aufheller und chlorierte Lösungsmittel, aus der oberen Oberfläche des Abwassers aus einem Industrieprozeß entfernt werden und Metallqrößen ausgefällt und aus dem Abwasser entfernt werden. Die verbleibende klare Flüssigkeit enthält gelöste Salze und wird verwendet, um Arbeitswasserdampf in einen Kessel für einen industriellen Zweck zu erzeugen. Das Abwasser wird in dem Kessel erwärmt, um eine wässrige Phase zu erzeugen mit erhöhter Konzentration an Verunreinigungen und einer Wasserdampfkomponente, die für Industriezwecke verwendet wird und kondensiert wird, um Wasser zu erzeugen, welches für die Benutzung in den industriellen Verfahren und/oder den Kessel rezykliert wird. Der angesammelte Verunreinigunqsbestandteil wird periodisch oder kontinuierlich aus dem Kessel entfernt.

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P 31 44 400.8 aufgrund der internationalen Patentanmeldung PCT/US 81/01204 - Zerpol Corporation -

Abwasserbehandlungsverfahren und -system

Hintergrund der Erfindung

Es hat ein wachsendes Interesse seitens Naturliebhabern. Industriellen, Legislativen auf bundesweiter, staatlicher und Gemeindeebene sowie seitens der allgemeinen Bevölkerung hinsichtlich der Steuerung und Kontrolle industrieller Verunreinigung der Umwelt gegeben. Die Verschmutzung der Luft und der Oberflächengewässer durch direkte Emission von Abfällen aus Industrieanlagen in die Luft hinein oder in Seen und Ströme hinein war jahrelang von Bedeutung. In letzter Zeit hat man die Verunreinigung von Grundgewässern ebenso wie der Luft und auch Oberflächengewässern als Ergebnis der Lagerung von festen und flüssigen Abfällen bei Deponien bzw. Müllplätzen als ein ernsthaftes Problem erkannt. Verordnungen auf Bundes- und Landesebene, Gemeindeverordnungen und von Vertretungen, wie z.B. der EPA, herausgegebenen Vorschriften, welche die Schärfe der Verunreinigungsnormen erhöhen, werden fast fortlaufend erlassen und bekannt gemacht. Während die Idealnorm vom Standpunkt des Schutzes der Umwelt eine Nullabgabe von Verunreinigungen für viele technologische Bereiche ist, gilt weithin derzeit die Annahme, daß eine solche Norm nicht praktikabel ist, und folglich sind Normen mit Niveaus bzw. Größen herausgegeben worden, die man für durchsetzbar erachtet.

Die vorliegenden Verfahren zur Behandlung industrieller Abwässer weisen den Ionenaustausch, die Umkehrosmose, Verdämpfung, Filtration und den chemischen Abbau von Verunreinigungen auf. Die Verwendung dieser im einzelnen nachfolgend diskutierten Prozesse ist bei wirtschaftlichem Erreichen des letztlichen Zieles der Nullabgabe flüssigen Abflusses er-

folglos gewesen.

Bei Ionenaustauscherprozessen wird der Ablauf durch ein Bett fester Ionenaustauscherharze geführt. Eine reversiblieh chemische Reaktion findet zwischen den Ionenaustauscherharzen und dem Ablauf statt, wodurch die in dem Ablauf enthaltenen schädlichen Ionen mit nicht verunreinigenden Ionen aus den Ionenaustauscherharzen ausgetauscht werden. Der gereinigte Abfluß kann dann entleert oder zu dem Prozeß zurückgeführt werden, welcher den Ablauf erzeugt. Mit der Zeit werden die Ionenaustauscherharze verunreinigt und müssen von den Verunreinigungen befreit und durch Rückspülen bzw. Rückwäsche wieder regeneriert werden. Bei dem Verfahren der Rückspülung der Ionenaustauscherharze wird Abwasser erzeugt, welches höher verunreinigt ist als das ursprüngliche Abwasser und durch ein gewisses Verfahren beseitigt werden muß. Das Verfahren ist ferner teuer, und die Ionenaustauscherharze müssen periodisch ersetzt werden.

Die Umkehrosmose ist bei einigen Fällen wirkungsvoll, ist aber bei den Anwendungstypen beschränkt, bei welchen es Anwendung finden kann, weil Calciumsalze sich in den semipermeablen Membranen ablagern, und die meisten industriellen Prozesse weisen eine Kalkbehandlung auf, der zusätzliches Calcium einführt und so die Membranen verschmutzt. Außerdem greifen Chromsäure- und Cyanidbäder mit hohem pH-Wert die Membranen an und beschädigen sie.

Bei den Verdampfungsverfahren geht der Auslauf durch eine oder mehrere Verdampfereinheiten, welche ihn für die weitere Behandlung konzentrieren. Ein Beispiel eines solchen Verdampfungsverfahrens ist in der US-PS 3 973 987 (Hewitt et al.) beschrieben. Verdampfungsverfahren haben die Nachteile, daß die Verdampfereinheiten verhältnismäßig teuer sind und erhebliche Energiemengen verwenden. Da die Energie weniger ergiäoig und teurer wird, wird es noch schwieriger, die Vorwendung dieses Verfahrens zu rechtfertigen, als dies derzeit der Fall ist. Wenn außerdem der Auslauf Cyanid

mit verhältnismäßig hohen Konzentrationen und ausreichend hohe Wasserstoffionenkonzentrationen enthält, ist das überführen des Cyanid in das "gereinigte" Wasser ein Problem.

Chemische Abbaumethoden sind möglicherweise die gewöhnlichsten und eignen sich selbst sowohl für den kontinuierlichen als auch für den chargenweisen Betrieb und können bei kleinen oder großen Auslaufvolumina verwendet werden. Die am meisten toxischen Verunreinigungen werden auf ein akzeptablos Niveau reduziert, einige aber, wie z.B. Cadmium, rufen Probleme hervor, wodurch die derzeitigen und die zukünftigen Normen für die Steuerung bzw. Kontrolle von Verunreinigungen nicht erfüllt werden können. Eine Entleerung mit einem Wert im wesentlichen Null kann eine kurze Zeitlang durch chemische Abbaumethoden durch das Umwälzen bzw. Rezirkuljeren des behandelten Auslaufes erreicht werden. In dem behandelten Auslauf aufgebaute lösliche Salze und folglich der behandelte Auslauf können jedoch nur verhältnismäßig kurzzeitig rezykliert werden. An einer gewissen Stelle ist es notwendig, den rezirkulierten Auslauf, in welchem sich lösliche Verunreinigungen bis zu einer hohen Konzentration aufgebaut haben, auszuschütten.

Seit langem sind Filtrationsmethoden benutzt worden, um Verunreinigungen aus Industrieabwasser zu separieren, gelöste Verunreinigungen müssen aber erst ausgefällt werden, bevor man sie entfernen kann. Die Verwendung chemischer Fällungsmittel kann zusätzliche Verunreinigungen in das "gereinigte" Wasser einführen. Folglich ist dieses Verfahren nicht nur beschränkt auf ausfällbare Verunreinigungen, sondern kann auch langsam, kostspielig und/oder teilweise sich selbst aufhebend sein.

Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist daher Gegenstand dieser Erfindung, ein Verfahren und ein System für das wirtschaftliche Entfernen von Verunreinigungen aus Industrieabwasser vorzusehen.

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Es ist weiterer Gegenstand, ein wirtschaftlich mögliches Verfahren vorzusehen für eine im wesentlichen Nullentleerung von Verunreinigungen in flüssigem Auslauf.

Es ist weiterer Gegenstand, die Energiekosten des Entfernens von Verunreinigungen aus industriellem Abwasser minimal zu gestalten.

Es ist weiterer Gegenstand, ein Verfahren und ein System zum Rezyklieren des Auslaufes in einen industriellen Prozeß vorzusehen, und zwar für verlängerte Zeitperioden bzw. für längere Zeit.

Es ist weiterer Gegenstand, einen Prozeß zum Entfernen organischer Verunreinigungen aus Abwasser vorzusehen.

Es ist weiterer Gegenstand, einen Prozeß und ein System vorzusehen zum Separieren organischer Verbindungen aus Schwermetallsalzen und zum Wiedergewinnen bzw. Wiederaufbereiten von Schwermetallsalzen in einer Form, die für das Rezyklieren zu den Metallbenutzern oder -erzeugern geeignet ist.

Es ist ein weiterer anderer Gegenstand, einen Prozeß und ein System vorzusehen zum Entfernen von Verunreinigungen aus industriellem Abwasser, durch welchen die Benutzung von Frischwasser bzw. Jlusatzwasser für den industriellen Prozeß minimal gemacht wird.

Es ist weiterer Gegenstand, ein Verfahren und ein System vorzusehen für die wirtschaftliche Erreichung einer Nullentleerung des flüssigen Auslaufes bei der Behandlung von Industrieabwasser unter Verwendung einer Anlage, die nicht nur kommerziell leicht erhältlich ist sondern im großen Maße auch schon bei in Betrieb befindlichen Systemen vorhanden ist.

Gemäß dieser Erfindung wird ein Verfahren bzw. ein Prozeß

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vorgesehen für das Reinigen.von Abwasser aus einem industriellen Prozeß, wobei das Abwasser in einen Wasserdampfkessel eingeführt wird, das Abwasser in diesem Kessel erwärmt wird, um eine Dampfkomponente und eine an Verunreinigungen konzentrierte flüssige Komponente zu erzeugen, der Wasserdampf aus dem Behälter entfernt wird und für einen industriellen Zweck verwendet wird, wie z.B. zum Erwärmen oder als Energiequelle, um eine mechanische Bewegung vorzusehen, und wobei aus dem Kessel mindestens ein Teil des flüssigen Bestandteils mit einer hohen Konzentration an gelösten Salzen und möglicherweise gefällten Feststoffen entfernt wird. Der kondensierte Wasserdampf wird zum Kessel oder für die Benutzung in dem Industrieprozeß rezykliert.

Bei dem bevorzugten Verfahren zur Durchführung dieser Erfindung werden suspendierte Feststoffe und lösliche und/oder unlösliche organische Stoffe, wie z.B. öl, aus dem Abwasser entfernt, bevor es in den Kessel eingeführt wird.

Die Verwendung eines Wasserdampfkessels zum Konzentrieren der Verunreinigungen und gleichzeitig zur Erzeugung von Weisserdampf als Energiequelle erfüllt die vorstehend erwähnten Gegenstände. In unerwarteter Weise kann industrielles Abwasser als Speisewasser zu einem Wasserdampfkessel in sicherer Weise und ohne Schaden oder Gefahr für den Kessel verwendet werden. Dies widerspricht an sich dem Wissen bezücflich Speisewasserqualitätserfordernissen für einen Kessel, wonach nämlich das Kesselspeisewasser so rein wie möglich sein sollte, um Korrosion und die Bildung von Ablagerungen bzw. Krusten im Kessel zu verhindern. Krusten- bzw. Kesselsteinbildung reduziert nicht nur die Wärmeübergangsgeschwindigkeit sondern erhöht auch die erforderliche Brennstoffmenge und kann auch heiße Stellen hervorrufen, die zum Ausglühen der Wärmeübergangsfläche führen.

Das hier beschriebene Verfahren bzw. dieser Prozeß ist sehr anpassungsfähig an bestehende Gerätschaften oder Anlagen in den meisten idustriellen Tätigkeiten bzw. Operationen,

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wobei es bei bestehenden Wasserdampfkesseln in der Fabrik verwendbar ist. Sehr wenig Extraenergie ist bei dem Kessel erforderlich, um Dampf aus dem verunreinigten Industrieabwasser zu erzeugen im Vergleich zu dem gewöhnlicherweise sehr reinen Kesselspeisewasser. Deshalb sind das Verfahren und das System verhältnismäßig wirtschaftlich und energetisch effizient und fügen nur wenige Prozent zu den Kosten der in einer Industrieanlage verbrauchten Energie hinzu. Bemerkenswerte Wirtschaftlichkeit ergibt sich auch aus dem Rezyklieren des behandelten Abwassers zu dem Industrieprozeß, welcher das Abwasser erzeugt. In den meisten Fällen ist also das behandelte Wasser ausreichend rein, um es insgesamt oder als ein Teil des Frischwassers zu verwenden, welches für den Industrieprozeß erforderlich ist. Außerdem werden wertvolle Chemikalien aus der wässrigen Phase wiedergewonnen, die höhe Konzentrationen an Salzen enthält, welche in der den Wasserdampf erzeugenden Einheit gebildet sind. Die konzentrierte wässrige Phase, die in der den Wasserdampf erzeugenden Einheit gebildet ist, welche Niederschlage enthalten kann, kann weiterhin durch Austreiben nicht toxischer Bestandteile konzentriert werden, so daß nur eine kleine Menge toxischer Bestandteile verbleibt, die leicht und sicher beseitigt werden können. Metallsalze in der Form von im wesentlichen reinen Kristallen können durch Verdampfen von Wasser aus der konzentrierten wässrigen Phase erhalten werden, die aus dem Kessel entfernt ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nun Bezug auf die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform genommen; in Verbindung mit den Figuren der beiliegenden Zeichnungen. Hierbei ist

Figur 1 ein schematisches Diagramm eines Systems gemäß dieser Erfindung, welches entsprechend hierzu auch ein Verfahren bzw. einen Prozeß veranschaulicht, Figur 2 eine Schnittansicht eines Heiz- bzw. Rauchrohrkes-

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sels, der bei einem System gemäß der vorliegenden

Erfindung verwendbar ist,
Figur 3 ein schematisches Diagramm unter Darstellung von modifizierten Ausführungen im Vergleich zu dem in Figur 1 gezeigten System.

Querbezug zu im Zusammenhang stehenden Anmeldungen

Diese Anmeldung ist eine continuation-in-part-Anmeldung der US-Patentanmeldung mit der Serial-No. 65,816/ angemeldet am 13. August 1979 in USA, welche eine continuationin-part-Anmeldung war von der US-Patentanmeldung mit der Serial-No. 907,190 angemeldet in USA am 18. Mai 1978.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Bei der Ausführung dieser Erfindung wird flüssiges Abwasser aus einem Industrieprozeß in einen Wasserdampfkessel eingeführt, um Wasserdampf und eine an Verunreinigungen angereicherte flüssige Komponente bzw. einen flüssigen Bestandteil zu erzeugen. Die Zufuhr bzw. Beschickung zum Kessel kann irgendein Industrieabfall sein, und diese Erfindung ist nicht beschränkt auf jenen Industriemüll, der eine hohe Konzentration von Schwermetallsalzen enthält, ist aber insbesondere hierfür nützlich. Deshalb wird die Erfindung im einzelnen unter besonderer Bezugnahme auf das Verarbeiten von Metall beschrieben, einschließlich die Endbearbeitung der Metalloberfläche, das Metallplattieren, Beiz- bzw. Gelbbrennverfahren und ähnliche Prozesse, wobei das Abwasser hohe Konzentrationen an Schwermetallen enthält.

Materialien bzw. Stoffe, die im Abwasser zugegen sein können, sind z.B. Salze von einem oder mehreren der Elemente einschließlich Aluminium, Kobalt, Kupfer, Nickel, Cadmium, Zink, Chrom, Gold, Silber, Antimon, Blei, Rhodium, Iridium, Palladium, Molybdän, Eisen, Zinn, Arsen, Barium, Bor, .Calcium, Lithium, Magnesium, Mangan, Quecksilber, Kalium, Natrium und Titan, sind aber hierauf nicht beschränkt. Die

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Anionen/ die zugegen sein können, sind z.B. Fluorid, Chlorid, Sulfat, Nitrat, Cyanat und Cyanid, sind darauf aber nicht beschränkt. Kohlepulver kann auch vorhanden sein.

Die Konzentration der Verunreinigungen im Speisewasser kann

bei einem beliebigen Wert liegen; für den am meisten effizienten bzw. wirksamen Betrieb einer Industrieanlage liegt der Wert jedoch innerhalb eines Bereiches von einem Wert, bei welchem die Verunreinigungskonzentration fast zu hoch ist, um in dem Industrieprozeß zu seinem Sättigungspunkt unter ümgebungsbedingungen nützlich zu sein. Während eine Beschickung mit Feststoffen in den Kessel eingeführt werden könnte, werden bei der bevorzugten Betriebsart Feststoffe von der Flüssigkeit separiert bzw. abgetrennt, wie z.B. durch Absetzen, und die geklärte Flüssigkeit wird in den Kessel geführt. Eine solche geklärte Flüssigkeit wird normalerweise gesättigt mit mindestens der Komponente, welche die Feststoffe bei Umgebungstemperaturen bildet, z.B. etwa 10 bis etwa 30⁰C. In typischer Weise enthält das dem Kessel zugeführte Abwasser von etwa 200 Gewichts-ppm bis etwa 10.000 Gewichts-ppm und gewöhnlich etwa 2.000 Gewichts-ppm gelöster Salze, aber Werte von z.B. 30.000 ppm gelöste Salze und mehr können zugegen sein.

Bei dem bevorzugten Verfahren zur Ausführung dieser Erfindung ist die Beschickung zum Kessel Abwasser, welches mindestens zum Teil der wiederholten Ausfällung von Schwennetallaimit geeigneten Ausfällmitteln unterworfen worden ist. Kalk und Natriumhydroxid sind geeignete Fällungsmittel, und die Auswahl des einen oder des anderen oder sogar eines weiteren Mittels hängt ab von den speziellen Bedingungen, unter welchen das Verfahren ausgeführt wird. Die Verwendung von Kalk hat den Vorteil, daß die Konzentration der gelösten Salze mit verhältnismäßig geringer Rate im Hinblick auf die geringe Löslichkeit von Calciumsalzen ansteigt, insbesondere dem Karbonat. Kalk hat den Nachteil, daß er die Konzentration an Calcium bei einem Wert hält, bei welchem sich eine gewisse Menge Kesselstein bzw. Kruste in dem Kessel

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bildet.

Axif der anderen Seite erlaubt die Verwendung von Natriumhydroxid als Fällungsmittel, daß die Erfindung im wesentliehen frei von ablagerungsbildenden Materialien bwz. Stoffen ausgefüllt wird. Im Hinblick auf die hohe Löslichkeit von Natriumverbindungen steigt jedoch die Konzentration gelöster Salze schneller, als wenn Kalk benutzt würde. Der Kessel kann leicht die Konzentration der Natriumsalze bei einem akzeptablen Wert halten; während derjenigen Zeiten jedoch, während welcher der Kessel Energie nicht erzeugen muß, wie z.B. in der Sommerzeit, wenn der Kessel nicht zur Erzeugung von Wasserdampf für Wärme benutzt wird, kann der Kalk die Wahlchemikalie sein, mindestens während der Ruhezeiten des Kessels.

Viele Abwässer, insbesondere solche aus Metallplattierungs- bzw. Metallisierungsverfahren, enthalten mit Wasser mischfähige und/oder mit Wasser nicht mischfähige organische Verbindungen und/oder Stoffe, wie z.B. Aceton, rostverhindernde öle, organische Aufheller, wie z.B. Benzaldehyd, chlorierte Lösungsmittel, wie z.B. Perchloräthylen und Trichloräthylen und metallorganische Verbindungen. Wenn diese organischen Verunreinigungen in den Kessel eingeführt werden, erleiden sie die Wasserdampfdestillation und erscheinen im Kondensat und verunreinigen somit in gewissem Grade das gereinigte Wasser. Bei dem bevorzugten Verfahren zur Durchführung dieser Erfindung werden die organischen Verunreinigungen aus dem Abwasser entfernt, bevor es in den Kessel eingeführt wird. Bei dem bevorzugten Verfahren zum Entfernen organischer Verunreinigungen aus Abwasser wird dieses vor dem Einführen in den Kessel mit einei mit Wasser unmischbaren organischen Verbindung in Berührung gebracht, in welcher die organischen Verunreinigungen löslich sind, wodurch die organischen Verunreinigungen aus dem Wasser abgetrieben werden oder abgetrennt werden, öl ist das bevorzugte organische Abtreib- bzw. Entfärb- oder Abbeizmittel, da es schon in dem System sein kann, z.B. als Ergebnis

seiner Verwendung als rostverhinderndes Mittel, und man kann Vorteil gewinnen aus seiner Wasserunmischfähigkeit, Dichte und Mischfähigkeit mit organischen Verunreinigungen. In überraschender Weise werden in Wasser lösliche organisehe Stoffe, wie z.B. Aufheller, als Beispiel ist das Benzaldehyd genannt, sowie auch die wasserunvermischbaren organischen Stoffe, durch das öl entfernt. Bei dem bevorzugten Verfahren zum Entfernen organischer Verunreinigungen wird das die organischen Verunreinigungen enthaltende Wasser durch eine ölschicht gehengelassen, die auf einer Abwassermenge schwimmt, wie nachfolgend bei der Erörterung der Figur 3 im Einzelnen diskutiert wird.

Dieses Verfahren zum Entfernen organischer Verbindungen aus Abwasser kann benutzt werden bei Reinigungsverfahren, außer denen mit Verwendung eines Kessels zum Abtrennen nicht organischer Verunreinigungen, wie z.B. Umkehrosmose, und dieses Verfahren ist nicht auf die Benutzung eines Kessels zum Konzentrieren von Verunreinigungen beschränkt. 20

Um die Korrosion im Kessel zu reduzieren sollte die Beschickung auf einen pH-Wert derart eingestellt werden,daß der pH-Wert des Abwassers im Kessel im Bereich zwischen 8 und 10 liegt. Geeignete Verbindungen zur Kontrolle bzw. Steuerung des pH-Wertes und zum Minimalgestalten der Kesselsteinentwicklung werden im einzelnen nachfolgend erläutert.

Der Kessel kann mit einem beliebigen Druck betrieben werden, für welchen der Kessel ausgelegt ist, und der Betriebsdruck wird gewöhnlich durch die Eigenschaft der Wasserdampfbenutzung bestimmt. Falls beispielsweise Wasserdampf zum Erwärmen benutzt wird, kann der Kessel unter etwa einem Uber-

2 druck von 15 psi (überdruck von 1,05 kg/cm ) betrieben werden, während bei der Verwendung von Wasserdampf für die Zufuhr mechanische Energie der Druck so hoch sein kann, wie der Kessel ausgelegt ist.

In unerwarteter Weise ist festgestellt worden, daß die Gegenwart von Cyanid mit geringer Konzentration im Kessel einen günstigen Effekt bei der Unterstützung der Korrosionsverhinderung hat. Während der Mechanismus nicht bekannt ist, wird angenommen, daß das Cyanid als Verflüchtiger für die Oxidation von vorhandenen Mitteln wirkt. Infolgedessen wird b€ii dem bevorzugten Verfahren zur Durchführung dieses Prozesses eine geringe Konzentration Cyanid im Kessel aufrechterhalten .

Damit das Cyanid nicht mit dem Dampf überdestilliert, ist es notwendig, den pH-Wert des Abwassers im alkalischen Bereich zu halten. Bei einem pH-Wert von 6 destilliert das ganze Cyanid über. Bei einem höheren pH-Wert hängt die überdestillierende Menge von der Cyanidkonzentration ab. Beispielsweise destilliert bei einer Cyanidkonzentration von 200 Gewichts-ppm einiges Cyanid bei einem pH-Wert von 7,5 über, während keines bei einem pH-Wertjvon mehr als 8,0 überdestilliert. Bei einer Konzentration von 2.000 ppm destilliert einiges Cyanid bei einem pH-Wert von 8 über, während keines bei einem pH-Wert von 9 überdestilliert. Die Cyanidkonzentration wird vorzugsweise unter 2.000 ppm gehalten, dci bei höheren Konzentrationen Cyanid Teile des Kessels attackieren kann, z.B. schweißen kann. Die am meisten bevorzugte Cyanidkonzentration liegt im Bereich von etwa 1 ppm bis etwa 200 ppm.

Viele Plattierungsabfälle bzw. Galvanisierabfälle enthalten Cyanid, und es kann notwendig sein, das Abwasser zu behandein, um zu verhindern, daß sich das Cyanid im Kessel auf einen zu hohen Wert aufbaut. Cyanid kann bei einem guten Wert im Kessel dadurch gehalten werden, daß man Calciumhypochlorid zugibt, um es zu Kohlendioxid und Stickstoff zu oxidieren. Es wurde jedoch in unerwarteter Weise festgestellt, daß die Oxidation von Cyanid mit H₂O₂ zu einer bemerkenswerten Reduktion von Feststoffen führt, die mit dem Wasserdampf überführt werden. Wenn beispielsweise Cyanid mit Calciumhypochlorid zersetzt würde, wären Fest-

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stoffe im kondensierten Dampf bei einem Wert von etwa 40 Gewichts-ppm zugegen. Wenn das Oxidationsmittel H₃O₃ war, war die Konzentration der Feststoffe in dem kondensierten Dampf auf etwa 4 Gewichts-ppm reduziert. Die Feststoffkonzentration in dem Kondensat in einem System mit einer Wasserdampffalle wurde sogar weiterhin reduziert, und zwar auf etwa 1 ppm durch Verwendung von nichtrostendem Stahl oder CPVC-Rohr hinter der Dampffalle. Die Verwendung von Oxidierern in einem Kessel mit Wasserdampf wird für konträr zur gewöhnlichen Kesselbetriebspraxis erachtet.

Bei dem bevorzugten Verfahren zum Durchführen dieses Prozesses ist Chromat bzw. ChromsMuresalz in einer Konzentration von mindestens etwa 5 Gewichts-ppm vorhanden und vorzugsweise in einer Konzentration von mindestens etwa 10 ppm. Konzentrationen von etwa 10 ppm bis 2.O00 ppm sind sehr typisch, aber die Konzentration kann in einem Bereich bis 5.000 ppm oder höher liegen. Chromat unterstützt die Verringerung der Metallkorrosion im Kessel, und es kann hinzugefügt werden, wenn es nicht schon in dem dem Kessel zugeführten Abwasser vorhanden ist.

In unerwarteter Weise hat man gefunden, daß für die Benutzung bei der Behandlung von Abwasser aus einem Metallplattierungsprozeß, wo Schwermetalle Cadmium, Kupfer, Nickel, Zinn, Zink, Chrom und Eisen aufweisen, die im Kessel gebildete Kesselsteinmenge vernachlässigbar ist und die gelösten Feststoffe sich zu einem Wert ansammeln können, der größer als etwa 40 Gew.-% ist bei den Temperaturen im Kessel. Die Abwesenheit einer bemerkenswerten Material- bzw. Stoffmenge mit einer invertierten Löslichkeatskurve, wie z.B. Calcium- und Magnesiumsalze, kann das geringe Auftreten der Kesselbildung erläutern. Bei dem bevorzugten Verfahren zur Ausführung dieser Erfindung wird die Konzentration von Ca bei einem Wert unter etwa 200 Gewichts-ppm gehalten, bevorzugter unter etwa 100 Gew.-ppm und bei dem am meisten bevorzugten Verfahren wird Ca⁺ unter 10 ppm gehalten. Die Gesamtkonzentration des Materials bzw. Stoffes mit einer invertier-

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ten bzw. umgekehrten Plussigkeitskurve wird in bevorzugter Weise unter etwa 300 Gew.-ppm und am meisten bevorzugt unter etwa 20 Gew.-ppm gehalten.

Die Konzentration der Metallsalze in dem Kessel, gelöst plus gefällt, kann in geeigneter Weise in einem Bereich liegen von einem Wert etwas größer als dem der Abwasserbeschickung bis zu einem Wert von etwa 55 Gew.-%. Insofern der flüssige Nullauslauf aus der Industrieanlage das letztliehe Ziel ist und ein notwendiger Nebenumstand zu diesem Ziel die Produktion der Verunreinigungen in Form von Feststoffen ist, werden bei der bevorzugten Methode zur Durchführung dieser Erfindung die Salze in dem Wasserdampfkessel bis zu einem so hohen .Wert wie möglich konzentriert, wobei sicherer und effizienter bzw. wirkungsvoller Betrieb des Kessels damit im Einklang steht .. Die bevorzugte Konzentration der Feststoffe, gelöst und gefällt, liegt im Bereich von etwa 5 % bis etwa 30 Gew.-%, und die am meisten bevorzugte Konzentration liegt von etwa 10 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-%. Die konzentrierten Feststoffe werden z.B. durch Herunterfrischen entfernt, wenn die gewünschte Konzentration erreicht ist, und das Entfernen kann entweder im Chargenbetrieb oder kontinuierlich erfolgen.

Bei diesem Verfahren zum Behandeln von Abwasser und Rezyklieren des im wesentlichen reinen Wassers, welches gemäß dieser Erfindung erzeugt ist, erfordert der Industrieprozeß wenig oder kein Frischwasser bzw. Zusatzwasser aus anderen Quellen.. Dieses Merkmal hat den Vorteil, daß nicht nur die Kosten des Frischwassers drastisch reduziert werden, sondern daß sich Calcium nicht in dem System ansammelt, wie dieis der Fall wäre, wenn fortlaufend Zusatzwasser zugefügt würde. Um die Calcium- und Magnesiumkonzentrationen niedrig zu halten, wird vorzugsweise Zusatzwasser weich gemacht, oder es kann aus Regenwasser bestehen, welches eingefangen und zugegeben wird. .

Es sind verschiedene Ausführungsformen für die Erfindung

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möglich, und die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele sind nur zur Veranschaulichung der Erfindung vorgesehen.

Gemäß Figur 1 wird ein Industrieprozeß, mit welchem ein verunreinigter Abwasserauslauf produziert wird, allqemein mit 10 bezeichnet. Das Industrieverfahren kann jeden beliebigen Industrieprozeß aufweisen, mit welchem ein verunreinigter Abwasserauslauf erzeugt wird, aber das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird hier unter besonderer Bezugnahme auf das Metallverarbeiten beschrieben, einschließlich der Metalloberflächenendbearbeitung, dem Metallplattieren bzw. Metallisieren, dem Beizverfahren und dergleichen. Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung auf einen weiten Bereich anderer Industrieprozesse angewendet werden kann, welche einen Auslauf vorsehen mit einer verhältnismäßig hohen Konzentration an Verunreinigungen, und die Bezugnahme auf die Metallverarbeitung erfolgt hier nur beispielsweise.

Der Abwasserauslauf aus dem Industrieprozeß 10 enthält vorzugsweise entweder nicht extrem große Mengen korrosiver Chemikalien, oder er enthält korrosionsbeständige Chemikalien. Das Abwasser aus einem Chromplattierungsverfahren, bei welchem der Auslauf Chromionen enthält, die den Schutz der Kesselrohre gegen Korrosion unterstützen, ist ein Beispiel eines korrosionsschützende Chemikalien enthaltenden Auslaufes.

Der Abwasserauslauf aus dem Verfahren 10 wird mittels Leitung 12 durch Ventile 13 direkt in einen Wasserdampfkessel 14 geführt. Der Wasserdampfkessel 14 kann einen beliebigen herkömmlichen Aufbau haben und z. B. Heizrohr-, Wasserrohrkessel oder Kessel nach dem Packungstyp aufweisen. In dem Wasserdampfkessel 14 wird der Abwasserauslauf erwärmt, um eine Wasserdampfkomponente zu erzeugen, wodurch die Verunreinigungen in dem Kessel in der wässrigen Phase konzentriert werden. Obwohl die Verunreinigungen auf einen Wert konzen-

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triert werden, welcher ihre Löslichkeit bei Umgebungstemperatur übersteigt, können sie entweder bei der Temperatur im Kessel in Lösung verbleiben oder sie können ausfallen.

Standardkesselverbindungen können in den Abwasserauslauf eingeführt werden, bevor er in den Kessel 14 eintritt, um das Aufbauen von Kesselstein zu verhindern oder minimal zu machen und die Korrosion im Kessel zu verringern. Alternativ können die Kesselverbindungen dem Kessel zugefügt werden.

In den Fällen, wo die Kesselverbindungen direkt dem Kessel 14 zugefügt werden, werden sie durch die Eintrittsleitung 16 mittels Pumpe 18 eingeführt, weil diese Kessel unter E>ruck stehende Kessel sind. Bei der Verwendung dieser Verbindungen ist es erwünscht, den pH-Wert des Abwassers im Kesssei innerhalb einem Bereich von etwa 8 bis 10 einzustellen.

Geeignete Kesselverbindungen bzw. Kesselsteinlösemittel sind dem Fachmann bekannt. Die Auswahl und geeignete Menge einer passenden Kesselsteinverbindung oder von Kesselverbindungen können leicht durch reine experimentelle Routine bestimmt werden, wobei die Art des Abwasserausflusses in Betracht gezogen wird. Geeignete Kesselverbindungen oder Kesselsteinlösemittel sind z.B. Natriumphosphat, Sodaasche, Amoniak, flüchtiges Amin, wie z.B. Morpholin und Cyclohexylamin, Chelat bildende Mittel, wie z.B. EDTA, und Polyacrylamid des Typs, wie er nach der US-PS 3 463 730 hergestellt wird (Booth et al.).

Während die Wärmeübergangsflächen im Kessel durch das Abwasser nicht gefährdet werden, hat man in unerwarteter Weise gefunden, daß die herkömmlichen Wertsteuerungen aus Messing korrodieren können, und es ist bevorzugt, aus nicht rostendem Stahl hergestellte Niveaukontrollen bzw. Wert-Steuerungen zu verwenden.

Die konzentrierten Verunreinigungen, die Niederschläge ent-Halten können, sammeln sich im Kessel 14 und können einen

Schlamm bilden, der durch Herunterfrischen über die Leitung 20 und das herkömmliche Herunterfrischventil 21 entfernt werden kann. Eine Kombination von Schlammkesselstein kann sich ansammeln und durch das Herunterfrischventil bzw. Schlammausblaseventil 20 und/oder Abkratzeinrichtungen entfernt werden.

Aus dem Kessel 14 wird die Wasserdampfkomponente durch die Leitung 22 als Arbeitsdampf geführt, der für einen beliebigen industriellen Zweck verwendet wird, wie bei 24 gezeigt ist, z.B. zum Beheizen einer Anlage oder zum Wärmeaustausch oder für den Antrieb von Turbinen. Wenn der Wasserdampf für industriellen Zweck verwendet wird, kondensiert er unter Bildung relativ reinen Wassers, welches durch die Leitung 26 zu einem Kondensatrückführtank 28 transportiert wird.

Das kondensierte Wasser kann wahlweise bzw. selektiv aus dem Kondensatrückführtank 28 direkt zum Kessel 14 gepumpt werden, und zwar durch die Pumpe 35 durch die Leitung 31 und das Ventil 33, wenn ungenügend unbehandelter oder vorbehandelter, in den Kessel eintretender Abwasserauslauf vorhanden ist. Vorzugsweise wird das Ventil 33 durch eine Standardwasserniveauabfühleinrichtung im Wassertank gesteuert.

Alternativ kann das Wasser vom Kondensatrückführtank 28 durch die Leitung 30 zu einem Speichertank 32 geführt werden. Das Wasser aus dem Speichertank 32 wird über Leitung 34, Ventil 36, Pumpe 38 und Absperrventil 43 zurück zu dem ursprünglichen Industrieprozeß geführt, um dort verwendet zu werden. Wo die Pumpe 38 notwendig ist, sollte eine Sammelvorrichtung 45 benutzt werden, um einen Ausgleich zu schaffen für ein Anschwellen oder einen Wellenstoß bzw. ein sprungartiges Ansteigen in der Druckleitung, welches sich aus dem Starten der Pumpe ergibt, und sonst unterstützend dazu beizutragen, den Druck gleichförmig zu halten. Die Ansammlungseinrichtung kann jede Standardvorrichtung sein,

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die einen Kolben, eiip Membran oder einen Balg aufweist. Die Pumpe 38 kann dort unnötig sein, wo die Schwerkraftzuführung Wasser aus dem Speichertank 32 zu dem Industrieprozeß 110 zu überführen vermag. Eine andere Ausführungsform wäre diejenige, das Kondensat direkt zu dem Industrieprozeß 10 cfehenzulassen oder zu dem Verfahren aus dem Kondensatrückführtank 28.

Viele Industrieverfahren liefern Abwasserausläufe mit unlösliehen Materialien. In diesem Falle kann ein Verfahren gemäß der Erfindung eine gewisse Vorbehandlung des Wasserauslaufes aufweisen. Ein solches Verfahren ist unter Bezugnahme auf Figur 1 beschrieben.

Gelöste Ionen und Feststoffe enthaltender Abwasserauslauf, der von dem Industrieprozeß 10 erzeugt wird, wird durch Leitungen 40, 42 und 44 sowie Ventile 46 und 48 in Absetztanks 50 und 52 geführt. Selbstverständlich kann je nach dem System eine beliebige Anzahl von Absetztanks verwendet werdeh.

Zu:m Zwecke der Darstellung wird angenommen, daß der Abwasserauslauf 1.000 ppm suspendierte und gelöste Feststoffe enthält. Geeignete Flockungsmittel und Fäll.ungsmittel, wie z..B. Kalk, werden dem Abwasserauslauf in den Absetztanks und 52 zugegeben. Kalk ist nützlich als ein Mittel zum Entfernen von Calcium oder Magnesium, welche als Bikarbonate vorhanden sein können, die unlösliche Karbonate bilden, wie durch die folgende Gleichung veranschaulicht wird:

Ca(OH)₂ + Ca (HCO₃) ₂ » 2CaCO₃ J,

₂ + Ca (HCO₃) ₂

Die Calciumkonzentration wird jedoch vorzugsweise dadurch minimal gemacht, daß man ein anderes Mittel verwendet, wie z.B. Natriumhydroxid anstelle von Kalk.

Die Tanks 50 und 52 werden vorzugsweise alternativ benutzt, d.h. ein Tank wird gefüllt, und dann der andere, so daß das

Verfahren ein chargenweiser Prozeß ist. Ein kontinuierliches System kann auch verwendet werden, falls es gewünscht ist. Nach einer Zeitperiode trennt sich der Auslauf in zwei Komponenten bzw. Bestandteile, einen relativ klaren Bestandteil 54 und 56 mit nur gelösten Feststoffen, wie z.B. Natrium und Kaliumchloride, Nitrate, Sulfate usw. in einer Konzentration von etwa 1.000 ppm, und einen Schlamm oder einen ausgefällten Bestandteil 58 und 60 mit einer Feststoffkonzentration von etwa 2 - 5 %.

..In vielen Beispielen kann der Abwasserauslauf zurück in den Industrieprozeß rezykliert werden zur Benutzung in diesem, nachdem die suspendierten Feststoffe entfernt sind. Deshalb wird der die gelösten Feststoffe enthaltende Bestandteil 54 und 56 über Leitungen 62 und 64 und über Ventile 66 und 68 aus den Absetztanks 50 bzw. 52 entfernt. Die Leitungen 62 und 64 sind mit Tanks 50 bzw. 52 an einer Stelle über dem angenommenen Niveau des Schlammes 58 und 60 derart verbunden, daß nur die Bestandteile 54 und 56 entfernt werden.

Der die gelösten Feststoffe enthaltende Bestandteil wird dann durch Leitung 70 zum Speichertank 72 gefördert.

Das Flüssigkeitsniveau im Tank 72 kann angehoben werden, und die Konzentration der darin gelösten Feststoffe kann durch Zugabe von Wasser aus dem Kondensatrückführtank 28 verdünnt werden. Wasser wird wahlweise aus dem Tank 28 zum Tank 72 durch Leitung 37, Ventil 39 und Pumpe 41 geförderdert. Die Pumpe und das Ventil können durch Niveau- bzw. Pegelabtastvorrichtungen und Konzentrationsabtastvorrichtungen gesteuert werden, die dem Fachmann bekannt sind.

Die die gelösten Feststoffe im Tank 72 enthaltende Flüssigkeit wird durch die Leitung 74, Ventil 78, Pumpe 82, Absperrventil 87 und Leitung 86 zurück zu dem Industrieprozeß 10 rezykliert. Wenn selbstverständlich Schwerkraftbeschickung zur Verfügung steht, ist die Pumpe 82 nicht notwendig. Wo die Pumpe verwendet wird, wird auch die Akkumulator- bzw. Sammelvorrichtung 89 für die Aufrechterhaltung der Gleichförmigkeit des Druckes verwendet.

Das Rezyklieren der Abwasserauslaufkomponente mit nur den gelösten Salzen unterstützt die erhebliche Reduzierung der Wassermenge, die aus primären Quellen notwendig ist, wie z.B. dem städtischen Wassersystem, wodurch Wasser als wertvolle Naturquelle gespart wird. Außerdem sind viele der gelösten Chemikalien, die in dem Bestandteil enthalten sind, welche die gelösten Salze aufweist, für den industriellen Zweck nützlich. Deshalb spart man Kosten in zweierlei Weise. In typischer Weise kann der Bestandteil, welcher die gelösten Salze enthält, für eine lange Zeitperiode rezykliert werden, z.B. ein Jahr lang. Der rezyklierte Bestandteil kann eventuell eine zu große Konzentration an gelösten Salzen enthalten, um bei dem Industrieprozeß nützlich zu sein. Dann wird er durch Leitung 76, Ventil 80, Pumpe 84 und Leitung 88 in den Kessel 14 eingeführt. Kesselverbindungen bzw. Kesselsteinlösemittel sind nicht notwendig, bei dem bevorzugten Verfahren zur Durchführung dieser Erfindung werden sie aber dem vorbehandelten, rezyklierten Bestandteil zugegeben, bevor er in den Kessel eingeführt wird. Der Kessel erzeugt Wasserdampf für eine industrielle Verwendung, während der der Wasserdampf kondensiert wird, und das sich ergebende Wasser wird in dem Industrieprozeß 10 und/oder den Kessel 14 rezykliert, wie oben beschrieben wurde.

Vorzugsweise wird ein Teil des die gelösten Salze im Tank 72 enthaltenden Bestandteiles fortlaufend zu dem Industrieprozeß rezykliert, während ein kleinerer Teil fortlaufend dem Kessel zugefördert wird. Auf diese Weise nimmt der Industrieprozeß einen rezyklierten Bestandteil auf, welcher gelöste Salze enthält, und einen im wesentlichen reinen Bestandteil, welcher durch den Dampf- und Kondensationszyklus hindurchgegangen ist, wie oben beschrieben wurde. Verfahren, die Wasser mit hoher Qualität erfordern, können in kontinuierlicher Weise Kondensat aufnehmen, und dieses Verfahren kann Ionenaustauschereinheiten ausschalten.

Schlammassen 58 und 60 in den Tante 50 und 52 können über Leitungen 90, 92, 99 und durch Ventile 94 und 96 durch eine

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Pumpe 98 zu einem Konzentratortank 100 gepumpt werden. Der Schlamm 58 und 60 aus den Absetztanks 50 und 52 kann in typischer Weise eine Konzentration von etwa 2 - 5 % Peststoffe haben. Der Schlamm wird dem Konzentratortank 100 zugeführt und erzeugt nach einer Standzeit über Nacht einen relativ klaren Bestandteil 102, der gelöste Salze enthält/ sowie einen konzentrierten Schlairanbestandteil 104, der über eine Zeit hinweg bis zu 15 % Feststoffgehalt aufbauen kann. Der Bestandteil 102 wird zum Tank 50 durch Leitung 108 und Ventil 109 rezykliert, und zwar zum Rezyklieren zum Industrieprozeß 10 und/oder für die Zuförderung zum Kessel 14, wie oben beschrieben ist. Wenn der konzentrierte Schlamm 104 zu konzentriert wird oder sich auf ein vorbe-• .stimmtes Niveau im Tank 100 aufbaut, wird er durch Leitung 106 und Ventil 107 entleert bzw. abgelassen.

Der konzentrierte Schlamm 104 und etwaiger Schlamm oder Kesselstein, die im Kessel 14 gebildet sind, können ferner durch irgendein geeignetes Verfahren konzentriert werden. Der konzentriertere Schlamm und Kesselstein wird auf ein sehr kleines Volumen reduziert und kann leicht weggeworfen oder den Metallverarbeitungseinrichtungen wieder zugeführt bzw. rezykliert werden.

Die Energie in den Kesselgichtgasen kann verwendet werden, um Schlamm durch Wärmeaustausch zwischen den heißen Gasen, welche die Verbrennungsprodukte des Resselbrennstoffs sind, und dem Schlamm zu konzentrieren, und ein Verfahren, bei welchem der Schlamm aus dem Kessel in den Kesselschacht eingeführt wird und Wasser aus dem Schlamm durch Verdampfung entfernt wird, ist sehr energieeffizient. Der Wassergehalt kann deshalb leicht auf weniger als 2 Gew.-% reduziert werden.

Bei der praktischen Durchführung dieser Erfindung hat man gefunden, daß die Natur oder Eigenschaft des industriellen Abwassers, welches dem Kessel 14 zugeführt wird, ein Schäumproblem im Kessel hervorrufen kann, so daß die Flüssigkeit

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dann die Neigung hätte, im Kessel sprungartig hochzusteigen und herabzufallen bzw. anzuschwellen und abzusinken. Infolgedessen kann der Kessel 14 verschlossen werden und/oder
das Abwasser entleeren, statt daß Dampf aus dem Kessel

kommt. Deshalb ist ein wichtiges Merkmal dieser Erfindung,
Kopfraum notwendigenfalls oben am Kessel vorzusehen, um
den Schaum zu sammeln und das Problem des Entleerens von
Wasser statt von Wasserdampf zu lösen. Für die meisten Kessel nimmt man an, daß man mindestens einen Abstand von etwa 1 Fuß zwischen der Oberseite des Abwassers und der Oberseite des Kessels 14 vorsehen muß. Notwendigenfalls kann e,in
herkömmlicher Schwimmschalter an dem gewünschten Wasserpegel im Kessel 14 vorgesehen werden und ein Ventil am Einlaß zum Kessel betätigen, um ein Oberladen des Kessels mit Abwasser zu verhindern.

Gemäß Figur 2 stellt der Kessel 10a einen Standardheizrohrkessel für die Benutzung in Verbindung mit dieser Verbindung dar. Bei diesem Kessel läuft die Hitze aus den heißen Ver-

brennungsgasen in den Rohren durch die Rohrwände zum Wasser in dem Wassertank des Kessels. Die Richtung des Temperaturabfalls über die Rohrwand geht von den Verbrennungsgasen
zum Abwasser. Der Wärmeübergang stellt sich durch die Gleichung dar

Q = UA · Λ Τ

wobei

Q ist die pro Zeiteinheit übertragene Wärmemenge,
A ist der Oberflächenbereich bzw. die Oberfläche, durch welche die Wärme übertragen wird,

μ ist der gesamte Wärmeübertragungskoeffizient und
^T ist die Temperaturdifferenz zwischen dem im Zustand

der Erwärmung befindlichen Fließmittel und den heißen Verbrennungsgasen.

Die Temperaturdifferenz Δ T für Wasserdampfkessel ist im
Verhältnis zu der von Verdampfern verhältnismäßig hoch, bei

welchen die Wärme, die für die Verdampfung erforderlich ist, gewöhnlich durch kondensierenden Dampf zugeführt wird, und folglich können die Wärmeübertragungsfläche und die Kessel- ■·. größe viel kleiner sein als bei einem Verdampfer mit äquivalenter Kapazität für die Umwandlung von Wasser zu Wasserdampf. Ein zusätzlicher Nachteil eines Verdampfers, welcher die Kosten eines Systems mit einem Verdampfer erhöht, besteht darin, daß eine Energiequelle erforderlich ist, die in den meisten Fällen ein Dampfkessel ist.

Der Kessel 10a weist äußere Seitenwände 12a und 14a, eine äußere Bodenwand 16a und eine äußere obere Wand 18a auf, die einstückig oder aneinanderhängend bzw. angrenzend an der oberen Wassertankwand 20a sein können. Zusätzlich zu der oberen Wand 20a weist der Tank 12a eine Bodenwand 22a und Seitenwände 24a und 26a auf. Der genaue Aufbau des Kessels oder des Wassertanks ist nicht direkt das neuartige Wesen dieser Erfindung. Die Zeichnung ist nur eine Veranschaulichung von Standardheizrohrkesseln, bei welchen die Erfindung betrieben werden kann.

Wasser wird durch Leitung 12 und Ventil 13, welches durch einen Standardwasserpegeldetektor, der dem Tank 12a zugeordnet ist, gesteuert werden kann, in den Tank 12a gepumpt.

Die Leitung 12 ist auch mit einem Absperrventil 11a versehen. Wenn der Kessel benutzt wird, um Industrieabwasser zu reinigen, wird die Leitung 12 mit einer Industrieabwasserquelle verbunden, wie z.B. dem in Figur 1 gezeigten Industrieprozeß 10. Das Abwasser kann direkt zum Kessel 10a geführt werden, oder es kann gemäß dem oben beschriebenen Prozeß oder gemäß einem anderen gewünschten Prozeß vorbehandelt werden. Das Wasser wird in den Tank bis zu einem Niveau 27a unmittelbar über der obersten Reihe der Kesselrohre 50a eingeführt, um einen Raum in den Tank für den Wasserdampf 29a zu ermöglichen. Durch den Kessel erzeugter Wasserdampf tritt durch Leitung 22 aus, und sein Strom wird durch ein beliebiges herkömmliches Ventil, welches nicht dargestellt ist, gesteuert. Der Kessel kann ein beliebiges herkömmliches

Herunterfrischventil und eine Leitung, die nicht gezeigt sind, sowie einen auf herkömmliche Weise mit Ventil versehenen, ebenfalls nicht gezeigten Einlaß aufweisen, für die Zugabe von Standardkesselverbindungen, um den Kesselsteinaufbau und die Korrosion minimal zu machen.

Der Brenner 28a kann ein beliebiger geeigneter herkömmlicher Brenner der in Kesseln benutzter Art sein, wie z.B. ein Gasbrenner, ein ölbrenner, ein Kohlebrenner oder eine Kom-

lObination derselben. Die Wärme aus dem Brenner 28a läuft durch die Kammer 30a zwischen den äußeren Kesselwänden und den Wassertankwänden. Die Wärme wird dann durch die Prallfläche 32a durch die Heizrohre 34a, 36a und 38a in eine Kcimmer 42a geführt. Die Kammer 42a wird durch die Kesselaußen-

15_Warid 14a, die Tankwand 26a und die Prallflächen 40a und 44a gebildet. Von dort schreitet die Wärme durch die Heizrohre 46ci, 48a und 50a in die Kammer 54a fort, die durch die äußere Kesselwand 12a, die Tankwand 24a und die gekrümmte Prallfläche 52a begrenzt ist. Auf ihrem Weg durch den Kessel über-

20tragen die heißen Gase ihre Wärme durch die Heizrohre zum Wasser und treten dann durch den Rauchzug 56a aus.

Am Tank 19a ist ein Kesselsteinbehälter 58a für die Aufnahme etwaigen vom Tank 19a abgekratzten Kesselsteins angebracht. 25Ein geeignetes, herkömmliches Dichtungsmaterial oder eine Abdichteinrichtung kann verwendet werden, um das Wasser daran zu hindern, aus dem Tank 19a oder dem Kesselsteinbehälter 58a auszutreten oder auszulaufen.

30Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die besonders nützlich ist, wenn das Abwasser mit dem Wasser nicht vermischbarei organische flüssige Verunreinigungen enthält, insbesondere solche mit einem höheren spezifischen Gewicht als das Abwasser, mit oder ohne ungelösten Metallsalzen, wird das

35Abwasser innig umgerührt, bevor es durch die ölschicht hindurchgeht, wie z.B. durch Einspritzen von Gasblasen (einschließlich Gasgemischen), z.B. Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid und vorzugsweise Luft. Beispielsweise kann die

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Flüssigkeit in einer ersten Flüssigkeitsmasse umgerührt werden und durch die ölschicht in einer zweiten, getrennten Flüssigkeitsmasse durchgeführt werden.

Das Umrühren bzw. Hin- und Herbewegen der Flüssigkeit in der ersten Flüssigkeitsmasse und das überführen der Flüssigkeit von der ersten in die zweite Flüssigkeitsmasse kann entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen, und während gewisser Zeiten können diese Tätigkeiten gleichzeitig, alternativ oder in anderen Zeitverhältnissen erfolgen. Vorzugsweise wird die Flüssigkeit, welche durch die ölschicht hindurchgeführt wird, von einem oberen Teil oder der Oberfläche der ersten Flüssigkeitsmasse in einem ersten Kessel abgezogen und von diesem Kessel in einen zweiten Kessel überführt, welcher die zweite Flüssigkeitsmasse enthält und in welchem die ölschicht mindestens den oberen Teil der zweiten Flüssigkeitsmasse darstellt. Ferner ist es erwünscht, daß die erste Flüssigkeitsmasse einen Gradienten bezüglich der Masse gefällter Metallsalze pro Flüssigkeitsvolumeneinheit vorlegt bzw. darstellt, die mit zunehmender Flüssigkeitstiefe wirksam ist. Deshalb sind mehr suspendierte und/oder abgesetzte Metallsalzfeststoffe in einem unteren Teil der ersten Masse oder dem Kessel vorhanden als im Vergleich zu seinem oberen Teil. Der gewünschte Gradient kann auf eine beliebige herkömmliche Art erzeugt werden, z.B. durch Vorsehen weniger innigen Rührens in dem oberen Teil der ersten Masse oder dem Kessel und/oder durch Unterbrechen des Umrührens während mindestens einer gewissen Teilzeit, wenn die Überführungstätigkeit stattfindet. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Flüssigkeit nur nach einer Zeitperiode mit verringertem oder ohne Rühren überführt, die ausreicht, um ein annehmbares oder wesentliches Absetzen suspendierter Feststoffe hervorzurufen, und dies ist bevorzugt, nicht aber notwendigerweise kombiniert mit dem Herausnehmen von Flüssigkeit nur von der Oberfläche der ersten Masse.

Unbeachtlich der Abzugsstelle und Folge des Rührens und über-

führens wird die überführte Flüssigkeit veranlaßt, in mindestens einem Teil der Dicke der ölschicht hinein und durch diese hindurch*_/ZU'^trömen, während das Rühren der ölschicht in ausreichender Weise beschränkt wird, damit diese im wesentlichen intakt bzw. in Funktion gehalten wird. Unter der Annahme, daß die ölschicht ein geringeres spezifisches Gewicht als die andere Flüssigkeit hat, die in der zweiten Masse zugegen sein kann, was gewöhnlich der Fall ist, werden organische Stoffe aus der ersten Flüssigkeitsmasse (selbst jene, die schwerer als Wasser sein können) dispergiert oder in der ölschicht der zweiten Flüssigkeitsmasse gelöst, während der wässrige Teil der ersten Masse eine untere wässrige Schicht in der zweiten Masse bildet oder in diese hinein gelangt. Eine gute und bevorzugte Technik zur Durchführung des Überganges ist das Abziehen der Flüssigkeit aus der zuletzt erwähnten wässrigen Schicht und das Vorantreiben einer solchen abgezogenen Flüssigkeit in Berührung mit einem oberen Teil oder der Oberfläche der ersten Flüssigkeitsmasse in der Richtung eines Dammes oder Wehrs, über welches die Flüssigkeit an der Oberfläche der ersten Masse deshalb hinüberzufließen veranlaßt wird. Der Flüssigkeitsüberlauf kann dann nach unten geführt werden, vorzugsweise längs einer nach unten gerichteten Oberfläche, auf welcher er strömt, und zwar zur ölschicht hin.

Ein System zum Umwälzen oder Rezyklieren Von Abwasser aus einem Metallisierungs- oder Metallplattierungsprozeß unter Darstellung von Teilen des Systems der Figur 1 mit Modifikationen ist in Figur 3 angegeben. Bei diesem System wird Abwasser aus dem Industrieprozeß durch Leitung 40 und die Ventile 46 und 48 entweder zum Tank 50 oder zum Tank 52 hin zugefügt, wo es durch Zugabe von Fällungsmittel behandelt wird. Das sich ergebende Gemisch wird durch Luft umgerührt, die aus einer Luftquelle eingeführt wird (die nicht gezeigt ist), und zwar durch Leitung 124 oder Leitung 125.

Wie in Figur 1 werden Tanks 50 und 52 abwechselnd benutzt, d.h. wenn der eine Tank voll ist und das Abwasser darin be-

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handelt werden kann, ist der andere Tank leer und kann Abwasser aus dem Industrieprozeß aufnehmen, öl und andere organische Verbindungen, die oft im Abwasser gefunden werden, wie z.B. chlorierte Lösungsmittel und Aufheller, werden aus dem Abwasser dadurch entfernt, daß das Abwasser durch die ölschicht 130 in dem Rezirkuliertank 136 hindurchgeht. Dies erreicht man durch Zugabe genügender Flüssigkeit zu den Tanks 50 und 52 entweder aus der Leitung 40 oder aus dem Rezirkuliertank 136 durch die Leitungen 128 oder 129, um das Abwasser zu veranlassen, in den Rezirkuliertank 136 hinüberzuströmen.

Durch die ölschicht 130 können in wirksamer Weise organische Verbindungen, die in dem öl löslich sind, entfernt werden, einschließlich wasserlöslicher organischer Stoffe, wie z.B. Aufheller oder auch mit Wasser nicht mischbare Verbindungen, und die Schicht ist wirksam beim Entfernen emulgierter Partikel, die durch unterschiedliches spezifisches Gewicht schwierig aus dem Wasser zu separieren wären.

Wenn sich eine ölschicht nicht in einem oder in zwei Zyklen nach dem Beginn des Prozesses bildet, sollte genug öl zugefügt werden, um die Schicht 130 mit einer Dicke von etwa 6,35 mm (1/4 Zoll) bis etwa 76,2 mm (3 Zoll) zu bilden. Die ölschicht wird vorzugsweise bei einer Dicke von etwa 2,54 cm (1 Zoll) bis etwa 5,08 cm (2 Zoll) gehalten. Zwar können größere Dicken als diese verwendet werden, anscheinend ergibt sich aber für dickere Schichten kein Vorteil. Der Begriff "öl" bezieht sich auf leichtere Erdölfraktionen, die gewöhnlich zu Rostschutzzwecken oder für die Schmierung verwendet werden, wie z.B. öl mit der Bezeichnung SAE Nr. 30.

Durch die Verwendung des Luftumrührsystems werden die mit Wasser nicht mischbaren organischen Stoffe, die schwerer als Wasser sind, wie z.B. chlorierte Lösungsmittel, z.B. Perchloräthylen und Trichloräthylen, daran gehindert, sich im Schlamm anzusammeln, und zwar dadurch, daß sie in den Tanks 50 und 52 dispergiert sind und somit in den Rezirku-

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liertank 136 hinüberfließen bzw. überlaufen. Der Schlamm für das Rezyklieren zu Metallprozessoren bzw. Metallverarbeitungseinrichtungen ist folglich verhältnismäßig frei von organischen Verbindungen. Bei der Benutzung des Luftumrührsystems zum Dispergieren der schweren organischen Stoffe durch bzw. in den Tanks-58 und 52 ist das Rühren vorzugsweise intermittierend, um den Feststoffen die Möglichkeit zu geben, sich abzusetzen, während das Abwasser in den Tank überströmt.

Der Betrieb des Luftumrührsystems und die Rezirkulierpumpe halten die Konzentration des gesamten organischen Kohlenstoffes in dem kondensierten Dampf bei einem relativ niedrigen Niveau. Wenn schwere organische Stoffe, wie z.B. die

15chlorierten Lösungsmittel, nicht zugegen sind, hält die Rezirkulierung allein die Konzentration des gesamten organischen Kohlenstoffes im Dampfkondensat bei vernachlässigbar niedrigem Niveau.

20Die» Gegenwart einer schweren organischen Verunreinigung, wie z.E*. Trichloräthylen und Perchloräthylen, im Abwasser kann die; Kontrolle bzw. Steuerung der Zusammensetzung der ölschicht 130 erfordern, um eine geringere Dichte als die des Abwassers aufrechtzuerhalten. Die Dichte kann erforderlichenfalls redu-

25ziert werden durch Zugabe zusätzlichen Öls zur Schicht entweder mit oder ohne einen Schritt des Entfernens eines Teils des Materials oder Stoffes aus der Schicht 130. Das spezifische Gewicht der ölschicht wird vorzugsweise unter etwa 0,9 gehalten.

Das klare, ölfreie Wasser 135 wird aus dem Rezirkuliertank 136 durch die Pumpe 126 oder 127 durch die Leitungen 128 oder 129 über nicht gezeigte Sprühköpfe in den Tank 50 oder 52 hineinbewegt. Dieses Rezirkulierwasser sorgt für die Schaf-

35fung von Wasser zum Tank 50 oder 52 hin zum Schwimmen oder Flotieren des Öles und anderer organischer Stoffe in den Rezirkuliertank hinein oder zum Ausschwämmen oder Spülen von Schlamm 58 oder 60 aus den Tanks 50 oder 52, wenn diese

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geleert werden. Die klare Flüssigkeit aus den Tanks 50 oder 52 wird in den Speicher- bzw. Lagertank 72 durch Leitung 70 gepumpt.

Das behandelte Abwasser aus dem Tank 72 kann rezykliert werden, wie dies in Figur 1 gezeigt ist.

Das Verfahren bzw. der Prozeß gemäß der vorliegenden Erfindung schafft einen im wesentlichen auf Null verunreinigten Abwasserauslauf-Abgang. Der Abwasserauslauf wird gemäß der vorliegenden Erfindung behandelt und braucht nicht stets das System zu verlassen. Die einzigen Verunreinigungen, welche das System verlassen, sind in der Form von öl (organische Stoffe), hochkonzentriertem Schlamm und/oder Kesselstein, die leichter zu beseitigen als die großen Mengen verdünnter, flüssiger Ausläufe sind, von denen gewisse getrocknet werden können, wodurch sie weiter konzentriert werden und in eine Form gebracht werden, die für die Verarbeitung durch Metallhersteller geeignet ist.

Das Verfahren wird nun veranschaulicht, indem die folgenden speziellen, nicht als Begrenzung zu verstehenden Beispiele benutzt werden:

Beispiel 1

Etwa 1.893 Liter (500 Gallonen) rezyklierter Abwasserauslauf wurde aus den Wasch- und Spülbädern eines Elektroplattierprozesses erhalten. Der rezyklierte Abwasserauslauf, der etwa ein Jahr lang in den Bädern benutzt worden war, enthielt Schwermetalle, wie z.B. Cadmium, Kupfer, Nickel, Zinn, Zink und Eisen. Zusätzlich enthielt er Cyanid, sechswertiges Chrom, öl, alkalisches Reinigungsmittel und verschiedene Säuren.

Das Cyanid wurde durch normale Chlorierung zersetzt. Das sechswertige Chrom wurde teilweise reduziert durch ein Hydrosulfit, und das öl wurde fortlaufend mit einem ölsepa-

SO -rator entfernt. Die schweren Metalle wurden gefällt mit einem Überschuß an Kalk und Polyaminflockungsmittel. Nach dieser Behandlung blieboiein Schlanunbestandteil und eine klare Komponente. Der pH-Wert des klaren Bestandteiles wurde auf annäherungsweise 8 eingestellt, und der klare Bestandteil wurde zu einem Behälter gepumpt für die Benutzung in einem Elektroplattier- bzw. Galvanisierprozeß, wie er- ·* forderlich. Der klare Bestandteil wurde ein oder zweimal jede Woche rezykliert, und nach etwa einem Jahr wurde das Wasser unbenutzbar wegen eines Aufbaues an ungelösten Peststoffen und Beeinträchtigung des Plattierungs- bzw. Galvanisierbetriebes. Die gelösten Feststoffe in einer Konzentration von etwa 8.500 mg/1 bestanden anscheinend zumeist aus Natriumsulfat, Natriumchlorid und Natriumnitrat. Die anderen Kationen, wie z.B. Kalium, Calcium, Magnesium und Ammoniak waren.zugegen, es wurde aber keine Mühe aufgewandt, genaue Mengen zu bestimmen. Organische Materialien, wie z.B. Netzmittel waren ebenso vorhanden.

Der rezyklierte Bestandteil mit der großen Konzentration gelöster Feststoffe wurde dann in einen kleinen Laboratoriumskessel zur Prüfung eingeführt, um zu sehen, ob der Kessel Verunreinigungen aus dem Dampf separieren würde und nicht beschädigt würde.

Der vom Kessel erzeugte Dampf wurde mit einem überdruck von etwa 1,05 kg/cm (15 psig) kondensiert, und das Wasserkondensat wurde relativ rein. Es enthielt etwas Ammoniak und Eisen und hatte einen pH-Wert von 8,8. Der im Kessel erzeugte Schlamm war weich und entwich aus einem Steuerventil (entsprechend dem typischen Herunterfrischventil) und das Experiment schritt fort. Der Kessel enthielt einen Mittelwert von etwa 15,1 1 (4 Gallonen) des Bestandteiles mit der hohen Konzentration an gelösten Feststoffen, sobald die 1.893 1 (500 Gallonen) des Abwassers durch den Kessel hindurchgegangen waren. Als der Kessel auseinandergenommen wurde, fand man etwas harten Kesselstein und entfernte diesen.

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Beispiel 2

Eine 208 1- (55 Gallonen-)Trommel von Chrcroabf all wurde aus einer anderen Anlage erhalten, die Kupfer und Kupferleqierungen verarbeitete. Das Chrom wurde in den dreiwertiqen Zustand reduziert, und der Schlamm stellte etwa 50 Gew.-% der Lösung dar. Der pH-Wert der Lösung wurde auf 8 eingestellt, die Lösung wurde umgerührt, und man hat sie etwa 20 Minuten stehenlassen. Der Schlamm betrug noch über 50 Volumen-% und blieb so nach Verlassen des Übernachtstandortes des Schlammes. Die Peststoffe des Schlammes betrugen etwa 5 Gew.-%.

Der Schlamm wurde dann in den Laboratoriumskessel eingeführt.

Man hatte Bedenken, daß der Schlamm in dem Kessel schwierig zu konzentrieren wäre, weil er so voluminös war. Dies stellte sich jedoch als unbegründet heraus. Der grüne Schlamm zeigte sich.nicht in dem Kesselsichtglas oder DampfÖffnungseintritt. Schwierigkeiten traf man jedoch hinsichtlich an- derer Aspekte an. Obwohl der pH-Wert auf 8 eingestellt und gehalten worden war, hatte der Wasserdampf einen pH-Wert von 2,4 und korrodierte die Kesseldampfleitungen ernstlich, überschüssiges Natriumsulfit war vorhanden und ergab korrosives Schwefeldioxid und Schwefligesäure. Sechswertiges Chrom wurde hinzugefügt, um überschüssiges Natriumsulfit zu entfernen, und das Experiment wurde wiederholt. Als nahezu 5 mg/1 sechswertiges Chrom in dem Kessel gehalten wurde, wurde kein weiteres Schwefeldioxid mit dem Wasserdampf überführt, und der pH-Wert des Kondensats betrug etwa 8. Dann ergab sich keine weitere Korrosion des Kesselsystems.

Beispiel 3

Ein anderer Versuch wurde ausgeführt mit demselben Chromabwasser, wie es in Beispiel 2 benutzt worden war. Die Bedingungen im Kessel waren 5-10 ppm sechswertiges Chrom, und der pH-Wert lag etwa zwischen 8 und 10. Morpholin wurd dem Kessel zugegeben, um den pH-Wert des Wasserdampfes so ein-

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zustellen, daß bei Eintritt des Wasserdampfes in den Kondensattank der pH-Wert zwischen 7,5 und 8,5 lag. Der Dampf-

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druck betrug etwa 1/05 kg/cm "Überdruck (15 psig).

Der Chromschlamm beeinträchtigte nicht die normalen Kesselbedingungen. Das Kondensat zeigte die Gegenwart von Morpholin mit einem pH-Wert von etwa 8. Keine bemerkenswerte Korrosion konnte in dem Kessel oder in den Dampfleitungen festgestellt werden. Das konzentrierte dreiwertige Chrom wurde aus dem Kessel durch das Steuerventil bei etwa 60 % gelösten Salzen und Feststoffen entfernt. Kein harter Kesselstein bildete sich innerhalb des Kessels.

Ein Teil der aus dem Kessel entfernten Verunreinigungen wurde ferner konzentriert durch Anordnen des Schlammes auf einem Tuch, welches auf einem Wasserdampftisch angeordnet war. Mehr Wasser wurde herausgetrieben, und die Feststoffe wurden auf etwa 97 Gew.-% konzentriert. Der Schlamm hatte eine dunkelgrüne Farbe und war hart. Er war bröckelig bzw. brüchig und konnte leicht von dem Tuch separiert werden.

Ein anderer Teil der 60 % Feststoffe, die aus dem Kessel entfernt waren, wurde im Auslaßschacht des Kessels angeordnet:, wo Wasser ausgetrieben wurde und die Feststoffe auf etwa 98 % konzentriert wurden.

Beispiel 4

Schlamm aus dem Kessel, der wegen Beispiel 3 aufgebaut war, und aus 60 % Feststoffen bestand_/ wurde aus dem Kessel zu einem Förderer aus nicht rostendem Stahl gepumpt, der so ausgestaltet war, daß er den Schlamm in den Auslaßschacht des Kessels überführte. Die Auslaßgase, die sich bei einer Temperatur von etwa 177⁰C (350⁰F) bis 232°C (450⁰F) befanden, konzentrierten weiter die Feststoffe.

Beispiel 5

Das folgende Beispiel wurde im Labor als Teil einer Wirtschaftsstudie durchgeführt. Man nimmt an, daß die wirtschaftlichen Einsparungen wie folgt erhalten würden.

Die Bedingungen bei einer anderen Anlage wurden beobachtet und Beispiele bzw. Proben des Abwasserausflusses genommen. Besondere Betonung wurde auf die Wirtschaftlichkeit dieser Anlage gelegt, welches die Energieeinsparung veranschaulichte, die erfindungsgemäß zugeordnet war. Näherungsweise 340.000 kg (750.000 Pfund) Wasserdampf wurde täglich im Winter zum Heizen und Verarbeiten in der Fabrikanlage erzeugt. Im Sommer wurden täglich etwa 90.700 kg (200.000 Pfund) Dampf benutzt. Die Wasserentleerung bzw. der Wasserablauf variierte., zwischen 455.000 1 und 636.000 1 (100.000 und 140.000 Gallonen) pro Tag über das Jahr. Etwa 75 % Wasser wurde in der Elektroplattier- bzw. Galvanisierabteilung verwendet. Obwohl das Wasser durch chemische Behandlung gereinigt war, bevor es zu einem Fluß abgegeben wurde, erachtete man es nicht für rein genug für das Rezyklieren in die Plattierungsabteilung. Beispiele chemisch behandelten Abwasserauslaufes bzw. Proben desselben liefen durch den Laborkessel, und das Wasser kondensierte aus dem Wasserdampf, der von dem Behälter erzeugt

25war, welcher mit hoher Qualität ausgestattet und für den Plattierungs- bzw. Galvanisierbetrieb ausreichend war.

Wenn der Abwasserauslauf vom Plattieren bzw. Glavanisieren nur durch einen separaten Verdampfer gelaufen wäre, wurden

30die zusätzlichen Kosten für Energie pro Tag 2.000 Dollar überschreiten, welches das doppelte der Budgetkosten wäre. Wenn jedoch der Abwasserauslauf in den vorhandenen Anlagenkessel eingeführt würde, erhöhten sich die Energiekosten nur mäßig. Zur Illustration wurden an einem kalten Wintertag

35347.000 kg (765.000 Pfund) Wasserdampf erzeugt, und etwa 265.000 kg (583.440 Pfund) /154.600 1 (78.000 Gallonen)/ Wasserdampf wurden im Anlagenbereich benutzt. Durch das Hindurchgehen des gesamten Abwassers durch den bestehenden

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Kessel gemäß der vorliegenden Erfindung hätte es genug Wasser gegeben für den täglichen Verbrauch. Ein weiterer Vorteil wäre der, daß das Kondensat warm wäre /23,9 - 37,8⁰C (75 - 100°F)_7/ wodurch das Spülen beim Plattierungsbetrieb erleichtert würde.

Da der Wasserdampf ohnehin erzeugt werden müßte, wären die einzigen zusätzlichen Kosten das Aufheizen des Kondensatrückführwassers gegenüber früher. Es wurde angenommen, daß 10 % zusätzliche Energie für diesen Zweck erforderlich wäre, ciber dieses wäre ausgeglichen durch geringeres Herunterfrischen, so daß der Nettoenergieverlust nur 4 - 5 % betrüge.

Im Sommer würde nicht genug Wasserdampf erzeugt werden, um dcis Wasser erfindungsgemäß für jeden Zyklus zu verarbeiten. Eine Feststellung müßte getroffen werden, welcher Prozeß in der Anlage der kritischste wäre und das reine Kondensat hoher Qualität erfordern würde, welches erfindungsgemäß erzeugt würde. Der Rest des Betriebes würde rezykliertes Wasser aus normalen chemischen Fällungsmethoden verwenden. Das Nettoergebnis wäre ein im wesentlichen geschlossenes Schleifensystem, und es würde im wesentlichen kein Wasser jemals das System in flüssiger Form mit Verunreinigungen verlassen, mit Ausnahme in konzentriertem Schlamm, aus dem Kessel. 25

Beispiel 6

Verschiedene 208 1-Trommeln (55 Gallonen-Trommeln) von Wasserauslauf wurden aus einer Anlage gesammelt, bevor eine Müllbehandlung am Abfal-lauslauf durchgeführt wurde. Die Kosten der Chemikalien bei dieser Anlage waren sehr hoch für das Reduzieren von sechswertigem Chrom und dem Fällen . von Schwenaatallen. Die einzige Vorbehandlung vor dem Durchlauf des Abfalles durch den Kessel war die Einstellung des pH-Wertes auf 9 und das Zugeben von Polyaminen, um zu verhindern, daß der gebildete Kesselstein an der Kesselplatte hängen blieb. Sechswer'tiges Chrom wurde im Kessel gehalten. Das Wasser, welches aus dem Wasserdampf kondensiert wurde, der

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vom Kessel erzeugt war, hatte hervorragende Qualität, aber der Kesselstein haftete etwas an, und man mußte ihn mechanisch abkratzen.

Beispiel 7

Trichlorethylen wurde in das rezyklierte Wasser in dem System .der Figur 3 eingeführt, um festzustellen, ob es im Kondensat erscheinen würde, wenn es in .den Kessel eingeführt würde, und um festzustellen, ob es dadurch entfernt würde, daß man das rezyklierte Wasser durch eine ölschicht laufen lassen würde. Trichloräthylen wurde ausgewählt, weil man es in Grundgewässern gefunden hat und es für ein Carzinogen hielt.

Wenn Trichloräthylen ein Bestandteil des in den Kessel eingeführten Abwassers war, war der kondensierte Wasserdampf blau. Der Grund für die Farbe ist nicht bekannt, aber man konnte damit leicht visuell die Gegenwart von Trichloräthylen feststellen. Das Luftumrührsystem und die Rezirkulierpumpen wurden dann etwa 30 Minuten lang eingeschaltet und zwangen das Wasser über den überlauf durch eine ölschicht mit einer Dicke von 7,62 cm (3 Zoll). Das Abwasser ließ man sich über Nacht absetzen, und klares Wasser wurde in den Kessel gezogen. Das Kondensat war klar und zeigte an, daß nicht mehr erhebliche Mengen Trichloräthylen vorhanden waren.

Beispiel 8
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Das Experiment des Beispiels 7 wurde wiederholt ohne Luftumrühren. Der kondensierte Wasserdampf aus dem Kessel war blau, welches die Gegenwart von Trichloräthylen im Kondensat anzeigte,
35

Beispiel 9

Abzugsöle und organische Plattierungsaufheller, jedoch ohne

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irgendwelche chlorinierten Lösungsmittel, wurden in das in den Kessel eingeführte, rezyklierte Wasser eingeführt. Im Kondensat erschien keine blaue Farbe; die Analyse zeigte jedoch eine bemerkenswerte Konzentration an organischem Gesamtkohlenstoff im Kondensat.

Die vorliegende Erfindung kann auch im Zusammenhang mit anderen speziellen Ausführungen angewendet werden, ohne daß der allgemeine Gedanke oder wesentliche Eigenschaften der.-selben verloren gehen. Beispielsweise können Industrieabfälle aus Quellen außer Metallprozessen, wie z.B. chemischen Verfahren, biologischen Verfahren, aus der Untertageindustrie oder der pharmazeutischen Industrie stammen. Der Druck, unter welchem der Kessel betrieben wird, wird durch seine Fähigkeit und die Verwendung bestimmt, zu welcher der Wasserdampf genommen wird. Drücke in der Größenordnung von 10,5 kg/cm² (150 psi) können für die Verarbeitung von Müll aus der pharmazeutischen Industrie oder für die Verarbeitung von biologischem Abfall erwünscht sein, um den Abbau oder Zerfall jeglicher Viren bzw. Gifte und Thermophile sicherzustellen. Folglich sollte Bezug genommen werden auf die anliegenden Ansprüche, wenn der Schutzumfang aufgezeigt werden soll, und nicht nur auf die vorstehende Beschreibung.

Claims (49)

O.::! 3 HUOO Patentansprüche

1. Verfahren für einen im wesentlichen Null-Austrag von

Verunreinigungen in Abwasser, gekennzeichnet durch das Einführen des Abwassers mit einer ersten Konzentration, einschließlich gelöster Verunreinigungen, in einen Kessel mit einer Wärmeübergangsfläche in Berührung mit dem Abwasser, Anheben der Temperatur der Oberfläche zum Erzeugen einer Wasserdampfkomponente und einer Komponente mit einer zweiten Konzentration von Verunreinigungen, wobei die zweite Konzentration qrößer als die erste Konzentration ist, und durch Entfernen der Mehrwasserdampfkomponente aus dem Kessel.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Kessel entfernte Wasserdampf für einen industriellen Zweck verwendet wird und zur Bildung von Kondensat führt und daß mindestens ein Teil des Kondensats zur Verwendung in dem Industrieprozeß rezykliert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Kondensats zu dem Wasserdampfkessel rezykliert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Kessel eingeführte Abwasser von etwa 200 Gewichts-ppm bis etwa 5.000 Gew.-ppm Verunreinigungen enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Komponente in dem Kessel von etwa 5 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-% Verunreinigungen enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Komponente in dem Kessel von etwa 10 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% Verunreinigungen enthält.

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7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verunreinigungen in dem Abwasser mindestens ein Alkalisalz, Erdalkalisalz und Schwermetallsalze enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwermetalle ausgewählt sind aus der Gruppe Cadmium, Kupfer, Nickel, Zinn, Zink, Chrom, Eisen und Aluminium.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Cyanid im Kessel weniger als 2.000 ppm beträgt,

10.. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Cyanid im Kessel von 1 - 200 ppm beträgt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen mit einer invertierten Löslichkeitskurve nicht mehr als etwa 300 Gew.-ppm Verunreinigungen im Abwasser enthalten.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Calciumionen im Abwasser nicht mehr als etwa 200 Gew.-ppm enthalten.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der teilweise gereinigten wässrigen Abfallkomponente zu dem Industrieprozeß vor der Verarbeitung in dem Kessel rezykliert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kessel einen Ausstoßschacht aufweist zum Evakuieren heißer Gase, die aus dem Temperaturanstieq der Wärmeübergangsflache erzeugt sind_/ und daß die entfernte Komponente zu diesem Schacht geführt wird und die entfernte Komponente unter Verwendung der Wärme aus den heißen Gasen konzentriert wird.

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15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die entfernte Komponente in dem Schacht eine Zeit lang gehalten wird, die ausreicht, um den Wassergehalt auf weniger als etwa 2 Gew.-% zu verringern.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Verunreinigungen ein Metallsalz ist, welches in im wesentlichen reiner Form nach dem Verdampfen des Wassers in der flüssigen Komponente kristallisiert ist.

1'7. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verunreinigungen Metallsalze sind.

18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert des Abwassers auf einen Wert eingestellt ist, der in dem Bereich von 8 bis 10 liegt.

19. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser mindestens eine organische Verunreinigung

enthält und der Prozeß bzw. das Verfahren einen Schritt aufweist mit Entfernen der organischen Verunreinigung aus dem Abwasser vor der Einführung des Abwassers in den Kessel hinein.
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20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Verunreinigung aus dem Abwasser dadurch entfernt wird, daß das Abwasser durch eine Schicht eines mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittels für die Verunreinigung hindurch gehen gelassen wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht eines mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittels öl aufweist.

22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Verunreinigung ausgewählt ist aus der Gruppe der öle , organischen Plattierungsaufheller und chlorier-

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ten Lösungsmittel ..

23. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der organischen Verunreinigungen wasserlösliche organische Verbindungen sind.

24. Verfahren nach Anspruch. 19, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der organischen Verunreinigungen

im wesentlichen mit Wasser nicht mischbar sind. 10

25. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der organischen Verunreinigungen

im wesentlichen mit Wasser nicht mischbar sind und ein spezifisches Gewicht größer als das des Wassers haben. 15

26. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Hindurchgehen des Abwassers durch ein mit Wasser nicht mischbares organisches Lösungsmittel dadurch durchgeführt wird, daß das Abwasser durch eine Schicht des Lösungsmittels hindurchgeht, die auf der Oberfläche einer wässrigen Masse angeordnet ist.

27. Verfahren für den im wesentlichen Null-Austrag von Vorunreinigungsmitteln im Abwasserablauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Verunreinigungen ausgefällt wird, die sich ergebenden ausgefällten Verunreinigungen aus der sich ergebenden wässrigen Phase separiert werden unter Bildung eines teilweise gereinigten wässrigen Abfalles und daß dann mindestens ein Teil des teilweise gereinigten wässrigen Abfalles in dem Kessel verarbeitet wird.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Verunreinigungen auch ungelöste Verunreinigungen aufweisen.

29. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Cyanid durch ein Oxidationsmittel oxidiert wird,

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welches aus der Gruppe Wasserstoffperoxid, ^latriumperoxid und Ozon ausgewählt ist.

30. Verfahren für den im wesentlichen Null-Austrag von Verunreinigungen im Abwasserauslauf/ gekennzeichnet durch die Zugabe eines Oxidationsmittels zu dem Abwasser und das Erwärmen des Abwassers in einem Kessel zur Erzeugung einer Wasserdampfkomponente.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser Cyanid aufweist.

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das bevorzugte Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid ist.

33. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert des Abwassers so eingestellt wird, daß die Destillation des Cyanid während der Erwärmung des Abwassers verhindert wird.

34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser auf einen pH-Wert größer als 9 für eine Konzentration des Cyanid von 2.000 ppm oder weniger eingestellt wird.

35. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser auf einem pH-Wert größer als 3 für eine Konzentration des Cyanid von 200 ppm oder weniger eingestellt wird.

36. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser umgerührt wird, bevor es durch das Lösungsmittel hindurchgeht.

37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß das Umrühren durch Einspritzen von Gasblascn in das Abwasser hinein durchgeführt wird.

38. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Entfernen mindestens eines Teils der Komponente mit der zweiten Konzentration aus dem Kessel.

39. Verfahren für den im wesentlichen Null-Austrag von Verunreinigungen im Abwasserauslauf aus einem Industrieprozeß, gekennzeichnet durch das Abtrennen des Auslaufs in Komponenten mit einer ersten Komponente mit gelösten Feststoffen, Rezyklieren eines Teils der ersten Komponente zur Verwendung in dem Industrieprozeß und Verarbeiten eines Teils der ersten Komponente im Kessel nach Anspruch 1.

40.. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß das Rezyklieren eine vorbestimmte Zeit lang vor irgendeinem Verarbeiten in dem Kessel durchgeführt wird.

41. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Zeitdauer diejenige Zeit ist, in weleher die rezyklierte Komponente nicht länger nützlich in dem Industrieprozeß verwendet werden kann.

42.. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß . das Rezyklieren und das Verarbeiten in dem Kessel fortlaufend voranschreitet und daß der aus dem Kessel entfernte Wasserdampf kompensiert wird zur Bildung eines Kondensats und das Kondensat zur Verwendung in dem Industrieprozeß rezykliert wird.

43. Verfahren nach Anspruch 42, gekennzeichnet durch Kombinieren des Kondensats mit der ersten Komponente vor der erwähnten Verwendung in dem Industrieprozeß.

44. Verfahren für den im wesentlichen Null-Austrag von Verunreinigungen im Abwasser aus Metallverarbeitungstätigkeiten, bei welchen das Abwasser hohe Konzentrationen von Schwermetallsalzen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser in seiner ersten Konzentration, ein-

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schließlich gelöster Verunreinigungen, in einen Kessel eingeführt wird, der Wärmeübertragungsflächen in Berührung mit dem Abwasser hat, daß die Temperatur der Oberfläche so angehoben wird, daß eine Wasserdampfkomponente und eine Komponente erzeugt wird, die eine zweite Konzentration hat, daß die zweite Konzentration größer als die erste Konzentration ist, und daß die Wasserdampfkomponente aus dem Kessel entleert wird.

45. Verfahren nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser ferner eine organische Verunreinigung aufweist, die aus der Gruppe ausgewählt ist mit ölen, organischen Aufhellern und chlorierten Lösungsmitteln, und daß die organische Verunreinigung durch ein organisches Lösungsmittel für die Verunreinigung hindurchqeführt wird.

46. Verfahren nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslauf in zwei Komponenten separiert wird, einschließlich einer ersten Komponente mit gelösten Salzen und einer zweiten Komponente, wobei die erste Komponente zu den metallverarbeitenden Tätigkeiten eine bestimmte Zeitlang rezykliert wird, bevor das Abwasser in den Kessel eingeführt wird.

47. Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser ferner Cyanid aufweist und ein Oxidationsmittel zu dem Abwasser hinzugegeben wird, bevor das Abwasser in den Kessel eingeführt wird.

48. Verfahren nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid ist.

49. Verfahren nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser aus den Metallverarbeitungstätiqkeiten im wesentlichen aus Plattierungsabfällen bzw. Metallisierungsabfällen besteht.