NO821516L - Avfallsvann-behandlingsprosess - Google Patents

Description

Det har vært en voksende interesse hos naturfor-skere, industrialister, føderal- og statsinstitusjoner samt lokale lovgivende myndigheter og den alminnelige befolkning vedrørende regulering av industriell forurensning av miljøet. Forurensning av luft og overflatevann ved.direkte utsending

av avfallsmaterialer fra industrianlegg i luften eller i innsjøer og elver har i mange år representert en bekymring.

I den senere tid har forurensning av undergrunnsvann samt

av luft og overflatevann som resultat av lagring av fast og flytende avfall ved avhendingssteder på land blitt ansett som et alvorlig problem. Føderale og statlige vedtekter, kommunale forordninger, og bestemmelser fra kontorer slik som EPA som øker strengheten for forurensningsstandarder blir nesten kontinuerlig satt i kraft og kunngjort. Mens den ideelle standard ut fra beskyttelse av miljøet er null ut-tømming av- forurensninger, er det for mange områder innen teknologien idag en utberedt antagelse at denne standard

ikke er praktisk, og det har følgelig blitt etablert stan^ darder ved nivåer som anses som gjennomførlige.

Foreliggende fremgangsmåter'for behandling av industrielt avløpsvannutløp omfatter ioneveksling, omvendt osmose, fordampning, filtrering og kjemisk ødeleggelse av forurensninger. Bruken av disse prosesser, som er omtalt i mer detalj* nedenfor, har ikke vært vellykket med hensyn til på økonomisk måte å nå det endeli-ge mål med null uttømming av flytende avløp.

I ioneutvekslingsprosesser føres, avløpet gjennom

et sjikt av faste ionevekslingsharpikser. En reversibel kjemisk reaksjon finner sted mellom ionevekslingsharpiksene og avløpet, hvorved de skadelige ioner som inneholdes i av-løpet utveksles med ikke-forurensende ioner fra ionevekslingsharpiksene. Det rensede avløp har deretter uttømmes eller returneres til prosessen som utvikler avløpet. Etter hvert blir ionevekslingsharpiksene kontaminert og må dekontamineres og regenereres ved tilbakevasking. I tilbakevaskingspro-sessen av ionevekslingsharpiksene blir det utviklet avløps-vann som er sterkere forurenset enn det opprinnelige avløps-

vann og som må fjernes ved en eller annen metode. Videre er fremgangsmåten kostbar og ionevekslingsharpiksene må periodisk erstattes.

Omvendt osmose er effektiv i noen tilfeller, men

er begrenset med hensyn til de typer av anvendelser for hvilke det kan benyttes.fordi kalsiumsalter avsettes i de semi-permeable membranene og de fleste industrielle prosesser inkluderer en kalkbehandling som innfører ytterligere kalsium for derved ytterligere å forurense membranene. Dessuten an-griper og ødelegger kromsyre og cyanidbad med høy pH-verdi membranene.

I fordampningsprosesser passerer avløpet gjennom

én eller flere evaporatorenheter som konsentrer det for videre håndtering. Et eksempel på en slik fordampningspro-séss er beskrevet i US-PS 3.973.987 til Hewitt et al. Fordampningsprosesser har de ulemper, at evaporatorenhetene er relativt kostbare og bruker betydelige mengder energi. Etter hvert som energi blir mindre rikelig tilgjengelig og mer kostbar, vil det bli enda mer vanskelig å berettige bruk av denne metode enn det er nå. Dessuten, dersom avløpet inneholder cyanid med relativt høye konsentrasjoner og tilstrekkelig høye hydrogenionekoirsentrasjoner, er overføring av cyanid til det "rensede" vann et problem.

Kjemiske ødeleggelsesmetoder er muligens de mest vanlige og kan anvendes både til kontinuerlige og satsvise operasjoner<p>g kan anvendes på små og store avløpsvol.um. De fleste toksiske forurensende stoffer reduseres til et akseptabelt nivå, men noe, slik som kadmium, forårsaker problemer, hvorved de eksisterende og forventede forurensningskontro.il-standarder ikke kan tilfredsstilles. Vesentlig null uttøm-ming kan oppnås i et kort tidsrom ved kjemiske ødeleggelsesmetoder ved resirkulering av det behandlede avløp. Oppløse-lige salter bygges imidlertid opp i det behandlede avløp og følgelig kan det behandlede avløp bare resirkuleres relativt få ganger. Ved et visst punkt er det nødvendig å dumpe det resirkulerte avløp hvori oppløselige forurensende stoffer er oppbygget til en høy konsentrasjon.

Filtreringsmetoder har lenge vært benyttet for å separere forurensninger fra industrielt avløpsvann, men. opp-løste forurensninger må først utfelles for å fjerne dem. Bruk av kjemiske utfellingsmidler kan introdusere ytterligere forurensninger i det "rensede" vann. ■'. Denne metode er følgelig ikke bare begrenset til utfellbare forurensninger, men kan også være langsom, kostbar og/eller delvis selv-hindrende.

Det er følgelig et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system for økonomisk fjerning av urenheter fra industrielt avfallsvann.

Det er et annet formål å tilveiebringe en økonomisk gjennomførlig fremgangsmåte.for vesentlig null uttøm-ming av forurensninger i flytende, avløp.

Det er.et annet formål .å minimalisere energiomkostningene for fjerning av urenheter fra industrielt avfallsvann .

Det er et annet formål å tilveiebringe.en fremgangsmåte og et system for resirkulering av avløp innen en industriell prosess i lengre tidsrom.'

Det er et ytterligere formål å tilveiebringe en fremgangsmåte for fjerning av organiske urenheter fra avfallsvann ...

Enda et annet formål er å. tilveiebringe en fremgangsmåte og et system for separering av organiske forbindelser fra tungmetallsalter og for gjenvinning av tungmetallsalter i en form som er egnet for resirkulering til metall-brukerne eller produsentene.

Et ytterligere formål er å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system for fjerning av urenheter fra industrielt avfallsvann hvilket resulterer i minimalisering av bruken av tilsetningsvann for* industriprosessene.

Det er et annet formål å tilveiebringe én fremgangsmåte og et .system for på økonomisk måte å oppnå null uttømming av flytende avløp ved behandling av industrielt avfallsvann under anvendelse av utstyr som ikke bare er lett kommersielt tilgjengelig, men som i stor grad allerede vil

være tilstede i systemer som er i drift.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en fremgangsmåte for rensing av avfallsvann fra en industriell prosess, omfattende innføring av nevnte avfallsvann i en dampkjele, oppvarming'av nevnte; avfallsvann i nevnte kjele for dannelse av en dampkomponent og en væskeformig komponent konsentrert med hensyn til urenheter, fjerning av damp fra nevnte kjele og anvendelse av den for et industrielt formål slik som for varme eller en energikilde,for tilveiebringelse av mekanisk bevegelse, og fjerning fra kjelen av minst en

del av den væskeformige .komponent inneholdende en høy.konsentrasjon av oppløste salter og eventuelt utfelte faste stoffer. Den kondenserte damp resirkuleres til kjelen for bruk i den industrielle prosess.

I den foretrukne fremgangsmåte for utførelse av foreliggende oppfinnelse blir suspenderte faste stoffer og oppløselige og/eller uoppløselige organiske stoffer slik som olje, fjernet fra avfallsvannet før det innføres i kjelen.

Bruken av en dampkjele for å konsentrere urenheter og samtidig produsere damp for bruk som en energikilde til-fredsstiller de ovenfor angitte formål. Industrielt avfallsvann kan uventet anvendes som fødevann til en dampkjele på sikker måte og uten å skade kjelen. Dette står i motsetning til konvensjonell erfaring når det gjelder krav til føde-vannskvalitet for en kjele, som lærer at kjéle-fødevann bør være så rent som mulig for å. hindre korrosjon og dannelse av kjelesten i kjelen. Dannelse av kjelesten ikke bare redu-serer hastigheten for varmeoverføring og øker mengden av nød-vendig brennstoff, men det kan forårsake varme flekker som resulterer i utbrenning av varmeoverføringsflaten.

Den her beskrevne fremgangsmåte lar seg meget godt'tilpasse til eksisterende apparatur i de fleste industrielle operasjoner, idet den kan benyttes med eksisterende dampkjeler i anlegge.t. Meget lite ekstra energi er nødvendig hos kjelen for å produsere damp fra det forurensede industri-avfall svann sammenlignet med det konvensjonellé meget rene kjele-fødevann. Fremgangsmåten og systemet er således relativt økonomisk og energieffektivt, og øker omkostningene .med brukt energi i et industrianlegg bare med noen prosent. Betydelige økonomiske resultater resulterer også fra resirkulering av det behandlede avfallsvann til industriprosessen som produserer avfallsvannet. ;I de fleste tilfeller er så-"ledes det behandlede vann tilstrekkelig rent for bruk som alt eller en del av det tilførse.lsvann som skal til for- in- . dustriprosessen. I tillegg kan verdifulle kjemikalier gjen-vinnes fra den vandige fasen inneholdende høye konsentrasjoner av salter dannet i damputviklingsenheten. Den konsentrerte vandige fasen som er dannet i damputviklingsenheten som kan inneholde utfellinger, kan ytterligere konsentreres ved avdrivning av ikke-toksiske bestanddeler slik åt det bare vil være en liten mengde toksiske bestanddeler tilbake hvilke lett og på sikker måte kan fjernes.. Metallsalter i form av vesentlig rene krystaller kan oppnås ved fordampning av vann fra den konsentrerte.vandige fase fjernet fra kj elen .

For bedre forståelse av oppfinnelsen henvises det til følgende beskrivelse av en foretråkken utførelse derav,, tatt i forbindelse med figurene på de medfølgende tegninger hvor: Fig. 1 er et skjematisk diagram- av et system ifølge foreliggende oppfinnelse og som illustrerer en fremgangsmåte også ifølge oppfinnelsen;

fig. 2 er et snitt av en røkrørskjele som kan benyttes med et system ifølge foreliggende oppfinnelse;

fig. 3 er et skjematisk diagram som viser modifikasjoner ved systemet vist på fig. 1.

Foreliggende søknad er en "continuation-in-part"

av søknad Serial No. 65.816. inngitt 13. august 1979 som var en "continuation-in-part" av søknad Serial No. 907.190 inngitt 18. mai 1978.

Ved utførelse av foreliggende fremgangsmåte blir

flytende avfallsvann fra en industriprosess innført i en dampkjele for å produsere damp og en væskeformig komponent anriket på urenheter. Tilførselen til kjelen kan være et hvilket.som

helst industriavfall og foreliggende oppfinnelse er ikke begrenset til, men er spesielt egnet for de industriavfall som inneholder en høy konsentrasjon av tungmetallsalter. Oppfinnelsen skal følgelig beskrives i detalj med spesiell henvisning til metallbehandling, inkludert metalloverflate-polering, metallplettering, beising og lignende prosesser hvori avfallsvannet inneholder høye konsentrasjoner av tungmetallsalter.

Materialer som kan være tilstede i avfallsvannet inkluderer, men er ikke begrenset til, salter av ett eller flere av elementene inkludert aluminium, kobolt, kopper, nikkel, kadmium, sink, krom, . gull, sølv, antimon., bly, rhodi-um, iridium, palladium,, molybden, jern, tinn, arsen, barium, bor, kalsium, litium, magnesium, mangan, kvikksølv, kalium, natrium og titan. Anionene som kan være tilstede inkluderer, mén er ikke begrenset til, fluorid, klorid, sulfat., nitrat, cyanat og cyanid. Karbonpulver kan også være tilstede.

Konsentrasjonen av urenheter i fødevannet kan være ved et hvilket som helst nivå; for- mest effektiv operasjon av et industrianlegg vil den imidlertid være i området fra et nivå der konsentrasjonen av urenheter nesten er for høy til å. være nyttig i industriprosessen til dens metningspunkt under omgivelsesbetingelser. Mens en tilførsel inneholdende faste stoffer kunne innføres i kjelen, blir i den.foretrukne driftsmetode faste stoffer separert fra væsken, slik som ved sedimentering, og den klarede væske føres til .kjelen. En

slik klaret væske vil normalt være mettet med i det minste den komponent som utgjør de faste - stoffene ved omgivelses--temperaturer, f.eks. fra ca. 10 - ca. 30°C. Avfallsvannet som tilføres til kjelen vil typisk inneholde fra ca. 200 ppm til ca. 10.000 ppm beregnet på vekt, og vanligvis fra ca.

2000 ppm beregnet på vekt av -oppløste salter, men mengder av oppløste salter så høye som 30.000 ppm og høyere kan være tilstede.

I den foretrukne fremgangsmåten for utførelse av foreliggende oppfinnelse er tilførselen til kjelen avfallsvann som i det minste delvis er utsatt for gjentatt utfelling av tunge metaller med passende utfellingsmidler. Kalk og natriumhydroksyd er egnede utfellingsmidler og valget av det ene eller det andre, eller også et annet middel, vil avhenge av de spesifikke betingelser under hvilke prosessen utføres. Bruken av kalk har den fordel at konsentrasjonen av oppløste salter vil øke ved en- relativt langsom hastighet i betraktning av den lave oppløselighet til kalsiumsalter, spesielt karbonatet. Kalk har den ulempe at den opprettholder konsentrasjonen av kalsium ved et nivå hvorved noe kjelesten kan dannes i kjelen.

Bruken av natriumhydroksyd som utfellingsmiddel til-later, på den annen side at oppfinnelsen kan utføres praktisk talt fritt for kjelestensdannende materialer. I betraktning av den høye.oppløseligheten til natriumforbindelser øker imidlertid konsentrasjonen av oppløste salter hurtigere enn når kalk benyttes. Kjelen kan lett holde konsentrasjonen for natriumsaltene ved et akseptabelt nivå; i løpet av perioder, hvor kjelen ikke behøver å produsere energi, slik. som om sommeren når kjelen ikke anvendes for fremstilling av damp for varme, kan imidlertid kalk velges'som kjemikalium, i det minste i den tid kjelen er avstengt.

Mange avfallsvann, spesielt de fra .metallpletter-ingsprosesser, inneholder vannblandbare og/eller vann-ubland-bar.e organiske, forbindelser og/eller materialer slik som ace-ton, rusthindrende oljer, orgahiske lysgjøringsmidler slik som benzaldehyd, klorerte oppløsningsmidler slik som perkloretylen og trikloretylen og organisk-rnetalliske forbindelser. Dersom disse organiske urenheter innføres i kjelen, blir de dampdestillert og viser seg i .kondensatet, og forurenser således til en viss grad det rensede vann. I den foretrukne fremgangsmåte for utførelse av foreliggende oppfinnelse blir de organiske urenhetene fjernet fra avfallsvannet før det innføres i kjelen. I den foretrukne fremgangsmåte for fjern-■ing av organiske urenheter fra avfallsvann før det innføres i kjelen blir avfallsvannet bragt i kontakt med en vann-ublandbar organisk forbindelse hvori de organiske urenhetene er. oppløselige, hvorved de organiske urenhetene strippes fra vannet. Olje er det foretrukne organiske strippingsmiddel siden det allerede kan'være i systemet, f.eks. som et resultat av dets anvendelse som et rusthindrende middel, og man kan dra fordel av dets vann-ublandbarhet, tetthet og bland-barhet med organiske urenheter.: Organiske stoffer som er oppløselige i vann, slik som lysgjøringsmidler som eksemplifisert ved benzaldehyd samt. de vann-ublandbare stoffene, blir overraskende fjernet av oljen. I den foretrukne fremgangsmåte for. fjerning av organiske urenheter blir avfallsvann inneholdende de organiske urenhetene ført gjennom et lag av olje.som flyter på et legeme av avfallsvann, slik som omtalt i detalj nedenfor i forbindelse med fig. 3.

Denne fremgangsmåte for fjerning av organiske forbindelser fra avfallsvann kan anvendes ved rensingsmetoder andre enn de som innebærer bruk av en kjele for å separere uorganiske urenheter, slik som omvendt osmose, og er ikke begrenset til bruken av en kjele for å konsentrere urenheter.

For å redusere korrosjon i kjelen bør tilførselen justeres til en' pH-verdi slik at pH-verdien til avfallsvannet i kjelen er i området 8 10. Passende forbindelser for regulering av pH-nivået og for å minimalisere utvikling av kjelesten er omtalt mer detaljert nedenfor.

Kjelen kan opereres ved et hvilket som helst trykk' for hvilket kjelen ble konstruert og driftstrykket vil vanligvis være bestemt av typen av dampanvendelse. F.eks., dersom damp anvendes for oppvarming, kan kjelen opereres under ca. 1,05 kg/cm<2>manometertrykk, mens dersom damp anvendes for tilførsel av mekanisk energi, kan trykket være så høyt som det for hvilket kjelen ble konstruert.

Man har uventet oppdaget at tilstedeværelsen av cyanid i en lav konsentrasjon i kjelen har en nyttevirkning med hensyn til å hjelpe hindring av korrosjon. Mens meka-nismen ikke er kjent, antas det at cyanidet virker som et rensemiddel for oksydasjonsmidler som kan være tilstede.

I den foretrukne metode for utførelse av foreliggende fremgangsmåte blir således en lav konsentrasjon av cyanid holdt i kjelen.

For å unngå at cyanidet destillerer, over sammen

med dampen er det nødvendig å holde avfallsvannets pH-verdi i det alkaliske området. Ved en pH-verdi på 6 vil alt cyanid destillere over. Ved en høyere pH-verdi vil mengden som de-, stillerer over avhenge av cyanidets konsentrasjon. Ved f.eks. en cyanidkonsentrasjon på .200 ppm, beregnet på vekt, vil. noe cyanid destillere ved en pH-verdi på 7,5, mens intet vil destillere ved en pH-verdi på over 8,0. Ved en konsentrasjon

på 2000 ppm Vil noe cyanid destillere over ved en pH-verdi på 8,. mens intet vil destillere ved en pH-verdi på 9. Cya-nidkonsentras jonen holdes fortrinnsvis under 2000 ppm fordi cyanid ved høyere konsentrasjoner kan angripe deler av kjelen, som f.eks. sveiser. Den mest foretrukne cyanidkonsentrasjon er i området fra ca. 1 ppm til ca.. 200 ppm.

Mange pletteringsavfall inneholder cyanid og det

kan være nødvendig å behandle avfallsvannet for å hindre cyanidet i å,oppbygges i kjelen til et for høyt nivå. Cyanid kan holdes ved et riktig nivå i kjelen ved tilsetning av kalsiumhypokloritt for. å oksydere det til karbondioksyd og nitrogen. Det er imidlertid uventet oppdaget at oksyda-sjon av cyanid med H^O^ resulterer i en betydelig reduksjon av faststoffer som føres over med dampen. Når f .eks. cyanid ble ødelagt med kalsiumhypokloritt, var det.tilstede faststoffer i den kondenserte damp.i en mengde på ca. 40 ppm, beregnet på vekt. Når oksydasjonsmidlet var U^ O^, ble konsentrasjonen av faststoffer i den kondenserte damp redusert til ca. 4 ppm,.beregnet på vekt. Konsentrasjonen av faststoffer i' kondensatet i et. system med en dampfelle, . ble redusert ytterligere, til ca. 1 ppm under anvendelse av rustfritt stål eller CPVC-rør etter dampfellen. Bruken av oksydasjonsmidler i en kjele inneholdende damp antas å være i strid med van-

lig kjeledriftspraksis.

I den foretrukne metode for utførelse av denne fremgangsmåte er kromat tilstede i en konsentrasjon på minst 5 ppm, beregnet på vekt, og fortrinnsvis i en konsentrasjon på minst ca. 10 ppm. Konsentrasjoner fra ca. 10 ppm til ca.

2000 ppm er mest typiske, men konsentrasjonen kan variere til

5000 ppm eller høyere.. Kromat hjelper å redusere korrosjon av metall i kjelen, og det kan tilsettes dersom det ikke allerede er tilstede i avfallsvannet som tilføres til kjelen.

Man har uventet funnet at for bruk ved behandling

av avfallsvann fra en metallple:tteringsprosess der tungmetallene omfatter kadmium, kopper, nikkel, tinn, sink, krom og jern, er mengden av kjelesten som dannes i kjelen ubetydelig og oppløste faste stoffer kan akkumuleres til.et nivå på

over ca. 40 vekt-% ved temperaturene i kjelen. Fraværet av

en betydelig mengde materialer som har.en invertert oppløse-lighetskurve, . slik som kalsium- og magnesiumsalter, kan for-klare den lave forekomst av kjelestensdannelse. I den foretrukne metode for utførelse av foreliggende oppfinnelse holdes konsentrasjonen for Ca<++>ved et nivå.under ca. 200 ppm, beregnet på vekt, mer foretrukket under ca. 100 ppm, beregnet på vekt, og i den mest foretrukne metode holdes Ca<++>under ca..10 ppm. Den totale konsentrasjon av materiale som har en invertert oppløselighetskurve holdes fortrinnsvis under ca. 300 ppm og helst under ca. 20 ppm, beregnet på vekt.

Konsentrasjonen av metallsalter i kjelen, oppløst pluss utfelt, kan hensiktsmessig variere, f ra ..et. nivå litt høyere enn det i avfallsvanntilførselen til et nivå på ca. 55 vekt-%..Forsåvidt som null flytende avløp fra industri-anlegget ér det endelige mål, og et nødvendig supplement til dette mål er produksjonen av Urenhetene i form av faste stoffer, så blir saltene ved den foretrukne fremgangsmåte for utførelse av foreliggende oppfinnelse konsentrert i dampkjelen til et så høyt nivå som mulig i overensstemmelse med sikker og effektiv operasjon av kjelen. Den foretrukne konsentrasjon av faste stoffer, oppløste og utfelte, er i området fra ca. 5% - ca. 30 vekt-% og den mest foretrukne konsentrasjon er fra ca. 10% - ca..20 vekt-%. De konsentrerte faste stoffer fjernes ved utblåsing når den ønskede konsentrasjon er .nådd, og fjerningen kan enten være satsvis eller kontinuerlig.

I denne fremgangsmåte for behandling av avfalls- . vann og resirkulering av det vesentlig rene vann produsert ifølge foreliggende oppfinnelse, krever den industrielle prosess lite eller intet tilsetningsvann fra andre kilder. Dette trekk har de fordeler at ikke bare blir omkostningene med tilsetningsvann drastisk redusert, men kalsium akkumuleres ikke i systemet som det ville ha gjort dersom det ble kontinuerlig tilsatt i tilsetningsvann. For å holde kalsiu.m-

og magnesiumkonsentrasjoner lave, blir tilsetningsvann fortrinnsvis, bløtgjort eller det kan bestå av regnvann som er innsamlet og.tilsatt.

Oppfinnelsen.kan utføres på forskjellige måter

og de utførélsesformer som er vist på tegningene er bare gitt for å illustrere oppfinnelsen.

Under henvisning til fig..1 ■ på tegningen er en industriprosess som .produserer forurenset utløp av avløps-vann generelt betegnet som 10. Industriprosessen kan omfatte omtrent hvilken som helst industriprosess som produserer forurenset avløpsvann-utløp, men fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse vil bli beskrevet med spesiell henvisning til metallbearbeidelse, inkludert metalloverfla;tepoler-ing, metallplettering, beising o.l. Det skal forstås at foreliggende oppfinnelse kan anvendes på en rekke forskjellige andre industriprosesser som gir et avløp med en relativt høy konsentrasjon av urenheter og referansen til metallbearbei-ding er kun ment som eksempel.

Utløpet av avløpsvann fra industriprosessen 10 inneholder .fortrinnsvis enten ikke meget store mengder korroderende kjemikalier eller det inneholder korrosjonsbestan-dige kjemikalier. Avløpsvannet fra en krom-pletteringspro-sess, der avløpet inneholder kromioner som hjelper å beskyt-te kjelerørene fra å bli korrodert, er et eksempel på avløp inneholdende korrosjonsbeskyttende kjemikalier.

Utløpet av avløpsvann fra prosessen 10 føres ved hjelp av en ledning 12 gjennom en ventil 13 direkte inn i en dampkjele 14.- Dampkjelen 14 kan være av en hvilken som helst konvensjonell konstruksjon og kan f.eks. omfatte en røkrørskjel, vannrørskjel eller "package-type"-kjei. I dampkjelen 14 blir avløpsvannet oppvarmet for. fremstilling av en dampkomponent hvorved urenhetene i kjelen konsentreres i den vandige fasen. Selv om urenhetene konsentreres til et nivå over deres oppløselighet ved omgivelsestemperatur, kan de enten forbli i oppløsning ved den temperaturen i kjelen, eller de kan utfelles.

Standard kjeleforbindelser kan innføres i avløps-vannet før det kommer inn i kjelen 14 for å inhibere eller minimalisere oppbygningen av kjelesten og for å redusere kor-' rosjon i kjelen. Kjeleforbindelsene kan alternativt tilsettes til kjelen. Når kjeleforbindelser tilsettes direkte til kjelen 14, innføres de gjennom en inngangskanal 16 ved hjelp av en pumpe 18 fordi disse kjeler er trykkbeholdere. Ved anvendelse av disse forbindelser er det ønskelig å justere pH-verdien i avfallsvannet i kjelen til et område på ca. 8 - 10 .

Passende kjeleforbindelser er velkjente for fagmannen. Valget av og passende mengde av en riktig kjelefor-bindelse eller -forbindelser kan lett bestemmes ved rutine-forsøk ved å ta i betraktning typen av utløp med avløpsvann. Egnede kjeleforbindelser inkluderer f.eks. nåtriumfosfat, sodaaske, ammoniakk, flyktige aminer slik som morfolin og cykloheksylamin, chelaterende midler slik som EDTA, og poly-akrylamider av den.type som fremstilles ifølge U.S. patent nr. 3.463.730 til Booth et al.

Mens varmeoverføringsflåtene i kjelen ikke skades av avfallsvannet, er det uventet funnet at de konvensjonelle nivåkontrollene laget av messing kan korrodere og det er foretrukket å benytte nivåkontroller fremstilt av rustfritt, stål.

De konsentrerte urenhetene som kan inneholde utfelte stoffer, vil akkumuleres i kjelen 14 og kan danne et slam' som kan. f,'jernes ved utblåsning gjennom ledningen 20 og en konvensjonell utblåsningsventil 21. En kombinasjon av slam og kjelesten kan akkumulere seg og kan fjernes gjennom utblås-ningsventilen 20 og/eller skraperanordninger.

Fra kjelen 14 føres'dampkomponenten gjennom ledning-, en 22 som arbeidsdamp benyttet for et hvilket som helst indu strielt formål som indikert ved 24 , slik som oppvarming av et anlegg eller varmeveksling eller for drift av turbiner. Ettersom dampen anvendes for det industrielle formål, blir

den kondensert under dannelse av relativt rent vann som kan føres gjennom ledningen 26 til en kondensat-returtank 28.

Det kondenserte vann kan selektivt pumpes fra kondensat-returtanken 28 direkte til kjelen 14 ved hjelp av pumpen 35 gjennom-ledningen -31 og ventilen 33 når det er utilstrekkelig ubehandlet eller forbehandlet utløp av avfallsvann som kommer inn i kjelen. Ventilen 33 styres fortrinnsvis ved hjelp av en standard vannivå-føleranordning i vanntanken.

Vannet kan alternativt ledes fra kondensat-retur-tankén 28 gjennom ledningen 30 til en lagringstank 32. Vannet fra lagringstanken 32 føres gjennom ledningen .34, ventilen 36, pumpen 38 og kontrollventilen 4 3 tilbake til den opprinnelig industriprosess for bruk deri. Når pumpen 38

er nødvendig, bør en akkumulatoranordning 45 benyttes for å kompensere for eventuelt trykkstøt i ledningen som resulterer fra start av pumpen og ellers hjelpe å opprettholde jevnt trykk. Akkumulatoranordningen kan være en hvilken som helst standardanordning som omfatter et stempel, membran eller belger. Pumpen 38 kan være unødvendig der gravitasjons-tilførsel kan overføre vann fra lagringstanken 32 til industriprosessen 10. En annen variasjon ville være å la kondensatet gå direkte til industriprosessen 10 eller, til prosessen fra kondensat-returtanken 28.

Mange industriprosesser gir utløp av avløpsvann inneholdende uoppløselige materialer. I dette tilfelle kan en fremgangsmåte ifølge foreliggende oppfinnelse inkludere en viss forbehandling av utløpet av avfallsvann. En slik prosess er beskrevet igjen under henvisning til fig. 1 på tegning.en.

Utløp .av avløpsvann inneholdende oppløste ioner

og faste stoffer produsert i industriprosessen 10 ledes gjennom ledninger 40, 42 og 44 og ventiler 46 og 48 til sedimenteringstanker 50 og 52. Avhengig av systemet kan naturlig-

vis et hvilket som helst antall sedimenteringstanker benyttes.

For illustrasjonsformål skal det antas at utløpet av avløpsvann inneholder 1000 ppm suspenderte og oppløste faste stoffer. Egnede flokkuleringsmidler eller utfellingsmidler, slik som kalk, tilsettes til utløpet av avløpsvannet i sedimenteringstankene 50 .og 52. Kalk er nyttig som et. middel . f or å fjerne kalsium eller magnesium som er-tilstede som bikarbonater ved dannelse av uoppløselige karbonater som illustrert ved ligningen: Ca(OH)2+ Ca(HC03)2.-> 2CaC034- + 2H20Konsentrasjonen av kalsium blir imidlertid fortrinnsvis gjort så'liten som mulig som ved anvendelse av et annet middel slik som natriumhydroksyd istedenfor kalk.

Tankene 50 og 52 blir fortrinnsvis benyttet vekselvis, dvs. én tank. fylles og deretter den andre slik at prosessen er en stasvis prosess. Et kontinuerlig system kan også, om ønsket, benyttes. Etter en tidsperiode separeres avløpet i to komponenter, en relativt klar komponent' 54 og 56 inneholdende kun oppløste faste stoffer, slik som natrium-og kaliumklorider, -nitrater, -sulfater osv., i en konsentrasjon på ca. 1000'ppm, og en slam- eller utfelt komponent 58 og 60 med en konsentrasjon av faste stoffer på ca. 2 - 5%.

I mange tilfeller kan utløpet av avløpsvann resirkuleres tilbake til industriprosessen for bruk deri etter at de suspenderte faste stoffene er fjernet.. Komponenten 54 og 6 inneholdende de oppløste faste stoffene blir således fjernet gjennom ledningene 62 og 64 og gjennom ventilene 66 og 68 fra sedimenteringstankene 50 og 52, respektivt. Ledningene 62 og 64 er forbundet med tankene 50 og 52, respektivt, ved et punkt over det forventede slamnivå'58 og 60 slik at bare komponentene 54 og 56 fjernes, Komponenten inneholdende de oppløste faste stoffene blir deretter ledet gjennom ledningen 70 til lagringstanken 72.

Nivået i væsketanken 72 kan heves og konsentrasjonen av oppløste faste stoffer deri fortynnes ved tilsetning av vann fra kondensat-returtanken 28. Vann blir selektivt ført fra tanken 28 til tanken 72 gjennorn ledningen 37, ventilen 39 og pumpen 41. Pumpen og ventilen kan styres ved hjelp

av nivåføleranordninger og konsentrasjonsføleranordninger

som er kjent for fagmannen. Væsken inneholdende de oppløste faste stoffene i tanken 72 resirkuleres gjennom ledningen 74, ventilen 78,,pumpen 82, kontrollventilen 87 og ledningen 86 tilbake til . industriprosessen 10.<:>Når gravitasjonstil-førsel er tilgjengelig, blir naturligvis pumpen .8 2 unødven-dig. Når pumpen anvendes, benyttes også akkumul.atoranord-ningen 89 for opprettholdelse av jevnt trykk.

Resirkuleringen av avløpsvannkomponenten inneholdende kun oppløste salter er en hjelp når det gjelder i stor grad å redusere-mengden av vann som er nødvendig fra primære kilder, slik som vannledningsvannsystemet, hvorved man sparer vann som er en verdifull naturlig resurs. I tillegg er mange av de oppløste kjemikalier som inneholdes i komponenten inneholdende de oppløste saltene, nyttige for industrielle formål. Man kan således få en tovels-omkostningsinnsparing.. Komponenten inneholdende de oppløste saltene kan typisk resirkuleres i et langt tidsrom, slik som f.eks. et år. Den resirkulerte komponenten vil til slutt inneholde en for stor konsentrasjon av oppløste salter for å være nyttig i den industrielle prosess. Ved det tidspunkt innføres den i kjelen 14 gjennom ledningen 76, ventilen 80, pumpen 84 og ledningen 88. Kjeleforbindelser er ikke nødvendige, men i den foretrukne fremgangsmåte for utførelse av foreliggende oppfinnelse blir- de tilsatt til den. forbehandlede, resirkulerte komponent før den innføres i kjelen. Kjelen produserer damp for en industriell anvendelse i løpet av hvilken dampen kondenseres og det resulterende vann resirkuleres til industriprosessen 10 og/eller kjelen 14 som angitt ovenfor.

En del av komponentene inneholdende de oppløste saltene i tanken 72 blir fortrinnsvis kontinuerlig resirkulert til industriprosessen mens en mindre del føres kontinuerlig til kjelen. På denne måte mottar industriprosessen en resirkulert komponent inneholdende oppløste salter og en vesentlig, ren komponent som har gått gjennom damp- og kondensasjons- syklusen som angitt ovenfor. Prosesser som krever vann av høy kvalitet kan motta kondensat kontinuerlig og denne metode kan eliminere ionevékslingsenheter.

Slammet 58 og 6 0 i tankene 50 og 52 kan pumpes gjennom ledningene 90, 02, 99 og gjennom ventilene 94 og 96 ved

..hjelp av en pumpe 98 til en.konsentreringstank 100. Slammet 58 og 60 fra sedimenteringstankene 50 og 52 kan. typisk ha

en konsentrasjon på ca. 2 - 5% faste stoffer. Slammet over-føres til konsentreringstanken 100 og etter henstand natten over produseres en relativt klar komponent 102 inneholdende oppløste salter og en konsentrert slamkomponent 104 som over et tidsrom kan oppbygges til et innhold av 15%' faste stoffer. Komponenten 102 resirkuleres til tanken 50 gjennom ledningen 108 og ventilen 109 for resirkulering til industriprosessen 10 og/eller' for å bli ført til kjelen 14 som beskrevet ovenfor.- Når konsentrert slam 104 blir for konsentrert eller oppbygges til et bestemt nivå i tanken 100, blir det utført gjennom ledningen 106 og ventilen 107.

Konsentrert slam 104 og slam eller kjelesten dannet

i kjelen 14 kan konsentreres ytterligere ved en hvilken- som helst egnet prosess. Det mere konsentrerte slammet og kjele-stenen reduseres til et meget lite volum og kan lett kasser-es,, eller resirkuleres til metallbehandlingsanordninger.

Energien i kjele-avgassene kan anvendes, for å konsentrere slam ved varmeveksling mellom de varme gassene som er forbrenningsproduktene. fra kjele-brennstoffet og slammet, og i en prosess hvori slammet fra kjelen innføres, i kjele-avtrekksdelen og vann fjernes fra slammet ved fordampning er meget energieffektiv.. Vanninnholdet kan således lett reduseres til mindre enn ca. 2 vekt-%.

Ved utførelse av foreliggende oppfinnelse er det funnet at beskaffenheten av tilførselen av industriavløpsvann til kjelen 14 kan forårsake et skummingsproblem i kjelen og væsken ville deretter ha en tendens.til å bølge opp og ned deri. Som et resultat kan kjelen 14 avstenges og/eller av-løpsvannet, kan uttømmes istedenfor damp fra kjelen. Det er således et viktig trekk ved foreliggende oppfinnelse å til veiebringe fri høyde når det er nødvendig ved toppen av kjelen for å romme skummet og for å avhjelpe problemet med å uttømme vann istedenfor damp. For de fleste kjeler antas det at det bør. tilveiebringes et mellomrom på minst ca. 30,5 cm' mellom toppen av avløpsvannet og toppen av kjelen 14. Om nødvendig kan en konvensjonell flottørbryter tilveiebringes ved det ønskede vannivå i kjelen 14 og kan operere én ventil ved innløpet til kjelen for å hindre overbelastning av.kjelen

■ med avløpsvann. Under henvisning til fig.. 2 representerer kjelen 10a en standard røkrørskjeie for bruk i foreliggende oppfinnelse. I denne kjelen beveger varme seg fra varme forbrenn-ingsgasser i rørene gjennom rørveggene til vannet i kjelens vanntank. Retningen for temperaturfall over rørveggen er fra forbrenningsgassehe til avløpsvannet. Overføringen av varme representeres ved ligningen

hvor

Q er mengden av varme. overført pr. tidsenhet-,

A er det areal av overflaten gjennom hvilken varmen overføres,

li er den totale varmeoverføringskoeffisient, og

AT er forskjellen i temperatur mellom den fluid som oppvarmes og de varme forbrenningsgassene.

AT for dampkjeler er relativt høy i forhold til det'som er tilfelle for evaporatorer der varmen som kreves for fordampningen vanligvis tilføres ved kondensasjon av damp,

og følgelig kan varmeoverføringsarealet og således størrel-sen av kjelen være meget mindre enn den for en evaporator som har en ekvivalent kapasitet for omdannelse av vann- til damp. En ytterligere ulempe med en evaporator som øker omkostningene for et system som anvender en evaporator er at den tren-ger en energikilde, som i de.fleste tilfeller er en dampkjele.

Kjelen 10a omfatter ytre sidevegger 12a og 14a, en ytre bunnvegg.16a og en ytre toppvegg 18a som kan være inte-grért med eller tilstøtende til vanntank-toppveggen 20a. I tillegg til toppveggen 20a omfatter tanken 12a en bunnvegg 22a og sidevegger 24a og 26a. Det påberopes ingen nyhet i.den nøyaktige konstruksjon av kjelen eller vanntanken. Tegningen er kun representativ for standard røkrørskjeier hvori foreliggende oppfinnelse kan foretas.

Vann pumpes inn i tanken 12a gj-ennom ledningen 12 og ventilen 13 som kan styres ved hjelp av en standard vann-nivådetektor forbundet med tanken 12a. Ledingen 12 er også forsynt med en kontrollventil lia.. Når kjelen benyttes for

å rense industriavløpsvann, er ledningen 12 forbundet méd en kilde for industriavløpsvann slik som industriprosessen 10 vist på fig. 1. Avløpsvannet kan ledes direkte til kjelen 10a eller kan forbehandles ifølge fremgangsmåten beskrevet ovenfor eller ifølge hvilken som helst annen ønsket prosess. Vannet innføres i tanken til et nivå 27a like over den øvers-te rekken av kjelerør 50a slik at det gis et rom i tanken for dampen 29a. Damp produsert i kjelen går ut gjennom ledningen 22 og dens strøm reguleres ved hjelp av en hvilken som helst konvensjonell ventil, ikke vist. Kjelen kan omfatte en hvilken som helst konvensjonell utblåsningsvenfil og -ledning, ikke vist, og en hvilken som helst konvensjonell ventilforsynt innløpsport, ikke vist, for tilsetning av standard kjeleforbindelser for å minimalisere kjelestensopp-bygging og korrosjon.

Brenneren 28a kan være en hvilken som helst egnet, konvensjonell brenner.av den type som anvendes i kjeler, slik som en gassbrenner, oljebrenner, kullbrenner eller en kombinasjon derav. Varme fra brenneren 28a beveger seg gjennom kammeret 30a mellom de ytre kjelevegger og vanntankveggene. Varmen styres deretter av ledeplaten 32a. gjennom røkrørene 34a, 36a og 38a inn i et kammer 42a. Kammeret 42a avgrenses av kjelens ytre vegg 14a, tankveggen 26a og lédeplatene 40a og 44a. Derfra går varmen gjennom røkrørene 46a, 48a og 50a inn.. i kammeret 54a begrenset av k jelens ytre vegg 12a , tankveggen 24a og en- buet ledeplate 52a. I sin bane gjennom kjelen overfører varme gasser deres varme gjennom røkrørene til vannet og utføres deretter gjennom røkkanalen 56a.

Festet til tanken.19a er en kjelestenbeholder 58a for mottagelse.av eventuell kjelesten skrapet fra tanken 19a. Egnet konvensjonelt pakningsmateriale eller tegningsanordning-er kan benyttes for å hindre vann i å lekke ut av tanken'19a eller kjelestenbeholderén 58a.

Ifølge en foretrukken. utførelse som er spesielt nyttig når avløpsvannet inneholder vann-ublandbare organiske væskeformige forurensninger, spesielt de som har en høyere spesifikk vekt enn avløpsvannet, med eller uten uoppløste metallsalter, blir avløpsvannet kraftig omrørt, før passasje av avløpsvannet gjennom oljelaget, slik som ved injisering av bobler av en gass (inkludert gassblandinger), f.eks. oksy-gen, nitrogen, karbondioksyd og fortrinnsvis. 1'uft. Væsken kan f.eks. agiteres i et første væskelegeme og føres gjen-

nom oljelaget i et annet, separat væskelegeme..

Operasjonene med agitasjon av væske i det første væskelegeme og overføring av væsken fra det første til det andre væskelegeme kan hver foretas kontinuerlig eller ikke-kontinuerlig, og under visse perioder kan disse operasjoner foregå samtidig, vekselvis'eller i andre tidsforhold. Væsken som føres gjennom oljelaget blir fortrinnsvis fjernet fra en øvre del eller fra overflaten av det første væskelegemet i en første beholder og overføres fra denne beholderen til en annen beholder som inneholder det andre væskelegeme og hvori oljelaget utgjør i det minste den øvre del av det andre væskele.gemet. Dessuten er det ønskelig at det første væskelegeme utviser en gradient med hensyn til massen av utfelte metallsalter pr. volumenhet av væske, som er posi-tiv med øket væskedybde. Det er således mer suspenderte og/ eller sedimenterte faste stoffer av metallsalter i en nedre del av det første legeme eller den første beholderen sammenlignet med dens øvre del. Den ønskede gradient kan oppnås på. en hvilken som helst hensiktsmessig måte, slik som f.eks. ved å tilveiebringe mindre kraftig agitasjon i den øvre del-en av det første legeme eller den første beholderen og/eller ved å avbryte agitasjonsoperasjonen under i det minste en del av den tid når overføringsoperasjonen utføres. Ifølge en spesielt foretrukken utførelse blir væsken overført kun etter en periode med redusert eller ingen agitasjon tilstrekkelig til å bevirke en betydelig eller vesentlig sedimentering av suspenderte faste stoffer, og dette blir fortrinnsvis, men ikke nødvendigvis, kombinert med fjerning av væske bare fra overflaten av det første legemet

Uten hensyn til punktet for fjerning og sekvensen for agitasjon og overføring, bevirkes den overførte væske til å strømme inn i og gjennom i det minste en del av tykkelsen av oljelaget mens'man i tilstrekkelig grad begrenser agitasjonen av oljelaget for å holde det vesentlig intakt. Ved å anta at oljelaget har en lavere spesifikk vekt enn en even- . tuell annen væske som kan være tilstede i det andre legemet, hvilket vanligvis er tilfelle, blir organiske stoffer fra det første væskelegemet (selv de som kan være,tyngre enn. vann) dispergert eller oppløst i oljelaget i det andre væskelegemet, méns den vandige del av det første legemet dannes eller passerer inn i et nedre vandig lag i det andre legemet. En hensiktsmessig og foretrukken teknikk for å bevirke overfør-ing er å fjerne væske fra det sistnevnte vandige lag; og å drive en slik.fjernet væske, i kontakt med en øvre del eller overflaten av det første væskelegemet i retning av en dam eller demning over hvilken væsken ved overflaten av det første legeme forårsakes å strømme. Væskeoverløpet kan deretter føres nedover, fortrinnsvis langs en nedover-rettet overflate på hvilken den strømmer,, til oljelaget.

Et system for resirkulering.av avløpsvann fra en metallpletteringsprosess som viser deler av systemet på fig.. 1 med modifikasjoner ér gitt på fig. 3. I dette systemet blir avløpsvann fra industriprosessen tilsatt gjennom ledningen 40 og ventilene 46 eller 48 til enten tanken 50 eller tanken 52 hvor det behandles slik som ved tilsetning av etUtfellingsmiddel. Den resulterende blanding agiteres med luft innført fra en luftkilde (ikke vist) gjennom ledningen 12.4 eller ledningen 125.

Som på fig. 1 benyttes tankene 50. og 52 vekselvis, dvs. når én tank er full og avløpsvannet deri er klart for behandling, er den andre tanken tom og klar til å motta av- løpsvann fra industriprosessen. Olje og andre organiske forbindelser som ofte finnes i avløpsvann, slik som klorerte oppløsningsmidler og lysgjøringsmidler, fjernes fra avløps-vannet ved å føre avløpsvannet gjennom oljelaget 130 i resirkulasjonstanken 136. Dette oppnås ved- å tilsette nok væske til tankene 50 eller 52 enten fra ledningen 40 eller fra resirkuleringstanken 136 gjennom ledningen 128 eller 129 til å.forårsake at avløpsvann strømmer over inn i resirkulasjonstanken 136.

Oljelaget 130 er effektivt med hensyn til fra av-løpsvann å fjerne organiske forbindelser som er oppløselige i oljen inkludert vannoppløselige organiske stoffer slik som lysgjøringsmidler samt vann-ublandbare forbindelser, og er effektivt når det gjelder å fjerne emulgerte partikler som ville være vanskelig å separere fra vann ved forskjeller i spesifikk vekt.

Dersom et oljelag ikke dannes innen én eller to sykler etter starting.av prosessen, bør nok olje tilsettes for dannelse av laget 130 med en tykkelse fra ca. 0,;64 cm - 7,62 cm. Oljelaget holdes fortrinnsvis ved en tykkelse fra ca. 2,54 - ca. 5,08 cm. Mens tykkelser større enn disse kan benyttes, synes det ikke å være noen fordel med tykkere lag. Betegnelsen "olje"•refererer seg til lettere petroleumfrak-sjoner som vanligvis benyttes for rusthindrende formål eller for smøring slik som oljer betegnet SAE nr. 30.

Ved,bruk av luftagitasjonssystemet blir de vann-ublandbare organiske stofféne som er tyngre enn vann, slik som klorerte oppløsningsmidler som eksemplifisert ved perkloretylen og trikloretylen, hindret i å akkumulere seg i slammet ved å bli dispergert i tankene 50 og 52 og således strømme over inn i resirkulasjonstanken 136. Slammet for resirkulering til metallbehanaiingsanordninger er således relativt fritt for organiske forbindelser. Ved bruk av luftagitasjonssystemet for å dispergere de tunge organiske stoffer i tankene 50 og 52 er agitasjonen fortrinnsvis intermit-terende for å tillate faste stoffer å sedimenteres mens av-løpsvann . strømmer ' over inn i tanken 136.

Operasjon av luftagitasjonsystemet og resirkula-sjonspumpen holder konsentrasjonen av det totale organiske karbon i den kondenserte damp ved et relativt lavt nivå. Dersom tunge organiske stoffer, slik som de klorerte oppløs-ningsmidler, ikke er tilstede, vil resirk.ulasjon alene holde konsentrasjonen av totalt organisk karbon, i dampkon-densatet ved et ubetydelig lavt nivå.

Tilstedeværelsen av en- tung organisk urenhet, slik som trikloretylen og perkloretylen, i avløpsvannet kan kreve regulering av sammensetningen av oljelaget 130 for opprettholdelse av en tetthet mindre enn den for avløpsvannet. Tett-heten kan om nødvendig reduseres ved tilsetning av ytterligere olje til laget, enten med eller uten et trinn for fjerning av en del av materialet fra laget 130. Den spesifikke vekt til oljelaget holdes fortrinnsvis under ca. 0,9.

Det klare, oljefrie vann 135 fra resirkulasjonstanken 136 føres ved hjelp av pumpen.126 eller 127 gjennom ledningene 128 eller 12.9- inn i tanken 50 eller 52 gjennom sprøytedyser .(ikke vist). Dette resirkulerende vann tjener til å tilveiebringe vann til tanken 50 eller 52 for' å bære oljen og andre organiske stoffer inn i resirkulasjonstanken eller for å. spyle slammet 58 eller 60 fra tankene 50 eller 52 når de tømmes..Klar væske fra tankene 50 eller 52 pumpes inn'i lagringstanken 72 gjennom ledningen 70. . Det behandlede avløpsvann fra tanken 7 2 kan. res ir-, kuleres som vist på fig. 1.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse til-veiebringer vesentlig hull avløpsvannsutløp. Utløpet av avløpsvann behandles ifølge foreliggende oppfinnelse og be-høver aldri å forlate systemet. De eneste forurensninger som forlater systemet er i form av olje- (organiske stoffer), sterkt konsentrert slam og/eller kjelesten som er lettere å avhende enn store mengder fortynnede væskeformige avløp hvorav enkelte kan tørkes for derved ytterligere å konsentrere dem og anbringe dem i en form som er egnet for behandling av metallprodusenter. Fremgangsmåten skal nå illustreres under anvendelse av følgende spesifikke, ikke-begrensende eksempler: Eksempel 1

Omtrent 1.892,5 liter resirkulert avløpsvann bie oppnådd fra vaske- og skyllebadene i en elektropletterings- .. prosess. Det resirkulerte avløpsvann, som hadde vært benyttet i badene i omtrent ett år, inneholdt tunge metaller slik som kadmium, kopper, nikkel, tinn, sink og jern. I. tillegg inneholdt det cyanid, seksverdig krom, olje, alkal-isk rensemiddel og forskjellige syrer.

Cyanidet ble ødelagt ved normal klorering. Det seksverdige krom ble delvis redusert med en hydrosulfitt-forbindelse og oljen ble fjernet kontinuerlig med.en olje-separator. De tunge metallene ble utfelt med overskudd kalk°g polyamin-flokkuleringsmidler. Etter denne behandling var en slamkomponent og en klar komponent tilbake. pH-verdien til den klare komponenten ble regulert til omtrent 8 og den ble pumpet til et reservoar for bruk i elektropletterings-prosessen etter behov. Den klare kompnenten ble.resirkulert én gang eller to ganger hver uke og etter ca. ett år ble vannet ubrukbart på grunn av en oppbygning av oppløste faste stoffer og innblanding i'.pletteringsoperasjonen. De opp-løste faste stoffene, i en konsentrasjon på 8.500 mg/l, syntes for det meste å bestå av natriumsulfat, natriumklorid og natriumnitrat. Andre kationer slik som kalium,- kalsium, magnesium og ammoniakk var ti.l'stede, men det ble ikke gjort noe for å bestemme eksakte mengder. Organiske materialer, slik som fuktemidler, var også tilstede.

Den resirkulerte komponent inneholdende den store konsentrasjon av oppløste faste stoffer ble deretter innført i en liten laboratoriekjeie for å undersøke om kjelen ville separere forurensningene fra dampen og ikke skade kjelen.

Dampen som ble produsert i kjelen ved et trykk

2

på ca. 1,05 kg/cm manometertrykk ble kondensert og vann-kondensatet var -relativt rent. Det inneholdt noe ammoniakk og jern og hadde en pH-verdi på 8,8. Slammet som ble produsert i kjelen var mykt og sivet ut av en reguleringsventil (tilsvarende en typisk utblåsningsventil) og eksperimentet

fprløp. Kjelen inneholdt et gjennomsnitt på ca. 15,14 liter av komponenten inneholdende den høye konsentrasjon av opp-løste faste stoffer når de 1.892,5 liter avløpsvann ble ført gjennom kjelen. Når kjelen ble tatt fra hverandre, ble det funnet noe hard kjelesten og denne ble fjernet..

Eksempel 2

En 208,2 liters tønne med kromavfall ble oppnådd fra et annet anlegg som behandlet kopper og kopperlegering-er. Krommateriålet ble redusert til treverdig tilstand og slammet representerte ca. 5 0% av oppløsningen i volum. Opp-løsningens pH-verdi ble regulert til 8, oppløsningen ble agitert og hensatt i ca. 20 minutter. Slammet'utgjorde fremdeles ca. 50 volum-! og forble slikt etter henstand av slammet natten over. Vekten av faststoffer i slammet var ca. 51.

Avfallet ble deretter innført i laboratoriekjelen. Man var bekymret for at slammet ville være vanskelig å konsentrere i kjelen på grunn av dets voluminøse natur. Dette viste seg imidlertid ikke å være tilfelle. Det grønne slammet viste seg.ikke i kjelens seglass eller kom inn i dampporten. Man fikk imidlertid vanskeligheter i andre hen-seender. Selv om pH-verdien ble innstilt og.holdt ved ca.

8, hadde dampen en.pH-verdi på 2,4 og korroderte kjele-dampledningene sterkt. Overskudd natriumsulfitt var tilstede og dette ga korroderende svoveldioksyd og svovelsyrling. Seksverdig krom-ble tilsatt for å fjerne overskudd natriumsulfitt og forsøket ble gjentatt. Når omtrent 5 mg/l seksverdig krom ble opprettholdt i kjelen,ble det ikke bragt ytterligere svoveldioksyd over sammen med dampen og pH-verdien til kondensatet var ca. 8. Det viste seg ingen ytterligere korrosjon i kjelesystemet.

Eksempel 3

Et annet forsøk ble utført med det samme kromavvann som benyttet i eXsempel 2. Betingelsene i kjelen var 5-10

ppm seksverdig krom og pH-verdien varierte fra ca. 8 - ca. 10. Morfolin ble tilsatt til kjelen for å justere dampens pH-verdi slik at når dampen kom inn' i kondensattanken, var pH-verdi-

en mellom 7,5 og .8,5. Damptrykket var ca. k,05 kg/cm<2>manometertrykk..

Kromslammet forstyrret ikke de normale kjelebeting-elsene. Kondensatet viste tilstedeværelsen av morfolin og en pH-verdi på ca..8... Ingen merkbar korrosjon kunne detekteres i kjelen eller i dampledningene. Det konsentrerte treverdige krom ble fjernet fra kjelen gjennom kontrollventilen ved ca. 60% oppløste salter og faste stoffer. Ingen hard kjelesten dannet seg på innsiden av kjelen.

En del av urenhetene som var fjernet fra kjelen ble ytterligere konsentrert ved å anbringe slammet på et klede som ble anbragt på et dampbord. Mer vann ble avdrevet og de faste stoffene ble konsentrert til ca. 97 vekt-%. Slammet hadde en mørkegrønn farge og var hardt. Det var lettsmuldrende og kunne lett skilles fra kledet.

En annen del av de 60% faststoffene fjernet fra kjelen ble anbragt i kjelens utblåsningsdel hvor vann ble avdrevet og de faste stoffene konsentrert til ca. 98%'. Eksempel 4

Slam fra kjelen dannet i eksempel 3 og bestående av 60% faste stoffer ble pumpet fra kjelen til en transpor-tør av rustfritt stål beregnet til å føre slammet inn i kjelens utblåsningsdel. Utblåsningsgassene som hadde en temperatur fra ca. 176,7 - 232,2°C konsentrerte de faste stoffene ytterligere.

Eksempel 5

Følgende eksempel ble utført i laboratoriet som

en del av et økonomisk studium. Det antas at de nedenfor angitte økonomiske innsparinger ville bli oppnådd.

Betingelser ved et annet anlegg ble observert og prøver av avløpsvannet tatt. Det ble lagt spesiell vekt på økonomien for dette anlegg* som illustrerte de tilknyt-tede energiinnspaririger ifølge foreliggende oppfinnelse. Omtrent 340.200 kg damp ble utviklet daglig om vinteren for oppvarming og bearbeidelse i anlegget. Om sommeren ble det daglig benyttet ca. 90.72 0 kg damp. Vannutløpet varierte mellom 378.540 og 529.956 liter daglig i året. Omtrent 75% av vannet ble benyttet i elektropletteringsavdelingen.. Selv om vannet ble renset ved kjemisk behandling før uttømming i en elv, ble det ikke ansett for å være rent nok for resirkulering til pletteringsavdelingen. Prøver på kjemisk behandlet avløpsvann ble ført gjennom laboratoriekjelen og vannet som ble kondensert fra dampen produsert i kjelen viste seg å være av høy kvalitet og tilfredsstillende for pletteringsoperasjonen.

Dersom avløpsvannet fra pletteringsoperasjonen bare ble ført gjennom en separat evaporator, ville de,ytterligere omkostninger være over $ 2.00 0 pr. dag, hvilket ville doble budsjettomkostningene. Dersom avløpsvannet ble innført i den eksisterende anleggskjelen, ville,imidlertid energiomkostningene bare bli noe forøket. For illu-stråsjon ble det på en kald vinterdag utviklet 347.004 kg damp og 264.648,4 kg (295.261,2 liter) damp ble benyttet i:pletteringsområdet. Ved å føre alt avløpsvannet gjennom den eksisterende kjelen ifølge foreliggende oppfinnelse, ville det være mer enn nok vann for daglig bruk. Én ytter-1 ligere fordel ville være at kondensatet ville være varmt (23,8 - 37,8°C), hvilket ville lette skylling i pletter-ingsoperas jonen.

Siden dampen allikevel måtte utvikles, ville de eneste ytterligere omkostninger være oppvarming av konden-

1 sat-returvannet mer enn det som tidligere ble gjort. Det

ble anslått at 10% ytterligere energi ville være nødvendig for dette formål, men dette ville bli utlignet ved mindre utblåsning, slik at . nettoenergitapet bare- ville være 4 -

R S-

Jo.

Om sommeren ville ikke nok damp bli utviklet for behandling av vannet ifølge foreliggende oppfinnelse i hver syklus. En bestemmelse ville' måtte foretas med hensyn til hvilken prosess i anlegget som var mest kritisk og ville kreve det rene kondensatet av høy kvalitet produsert ifølge foreliggende oppfinnelse. Resten av operasjonen ville benytte resirkulert vann fra normale kjemiske nedbrytningsme-toder.. Nettoresultatet ville være- et system med vesentlig lukket sløyfe og vesentlig intet vann ville noen gang forlate systemet i væskeform inneholdende forurensende stoffer, med unntagelse av i det konsentrerte slammet fra kjelen.

Eksempel 6

Flere tønner på 208 , 2. liter med vannavløp ble opp-samlet fra et anlegg før avfallsbehandlingsmetoder ble fore-tatt på vannavløpet. Omkostningene med kjemikalier i dette anlegg var meget høye med hensyn til reduksjon av seksverdig krom og utfelling av tunge metaller. Den eneste forbehandling før føring av avfallet gjennorn kjelen var å justere pH-verdien til 9 og å tilsette polyaminer for å hindre at dannet kjelesten klebet seg til kjeleplaten. Seksverdig krom ble opprettholdt i kjelen. Vannet som ble kondensert fra dampen fremstilt i kjelen hadde utmerket kvalitet, men kjele-stenen festet seg noe og mekanisk skraping var nødvendig.

Eksempel 7

Trikloretylen ble innført i det resirkulerte vann

i. systemet på fig. 3 for å bestemme- om det ville vise seg i kondensatet dersom det ble innført i kjelen og for å bestemme om det ville bli fjernet ved å føre det resirkulerte vann gjennom et oljelag. Trikloretylen ble valgt fordi det er blitt funnet-i grunnvann og anses for å være et karcinogen.

Når trikloretylen var en komponent av avløpsvannet innført i kjelen, var den kondenserte damp blåfarget. Grun-nen til fargen er ikke kjent, men det gjorde at tilstedeværelsen av trikloretylen lett kunne detekteres visuelt. Luftagitasjonssystemet og resirkulasjonspumpene ble deretter satt på i ca. 30 minutter og dette tvang vannet over over-løpet gjennom et oljelag med en tykkelse på 7,62 cm; Avløps-vannet fikk sedimentere natten over og klart vann ble bragt inn i kjelen. Kondensatet var klart, hvilket indikerte fraværet av betydelige mengder trikloretylen.

Eksempel 8

Forsøket i eksempel 7 ble gjentatt uten'luftagita-sjon. Den kondenserte dampen fra kjelen var blåfarget, hvilket indikerte tilstedeværelsen av trikloretylen i kondensatet.

Eksempel 9

Trekkoljer og organiske lysgjøringsmidler for plettering, men uten noen klorerte oppløsningsmidler, ble innført i det resirkulerte vannet som var ført inn i kjelen.. Ingen blåfarge viste seg i kondensatet; analyser viste imidlertid en betydelig konsentrasjon av totalt organisk karbon i kondensatet....

Foreliggende oppfinnelse kan komme til uttrykk'i andre spesifikke former uten at man fraviker dens ånd eller vesentlige attributter.. Industriavfallene kan f.eks. være fra kilder andre enn metallprosesser, som f.eks. kjemiske prosesser, biologiske prosesser, bergverksindustrier, eller farmasøytiske industrier. Trykket ved hvilket kjelen opereres bestemmes av dens muligheter og det dampen skal brukes til. Trykk så høye som 10,54 kg/cm 2kan være ønsket for bearbeidelse av avfall fra den farmasøytiske industri eller for biologiske avfall for å sikre ødeleggelse av alle virus-er og termofiler. Det skal følgelig vises til de medfølgen-de krav, snarere enn den ovenstående beskrivelse når det gjelder å indikere oppfinnelsens rammé.

Claims (49)

1. Fremgangsmåte for vesentlig null uttømming av forurensende urenheter i avløpsvann, karakterisert v ed trinnene: innføring av nevnte avløpsvann, som har en første konsentrasjon inkludert oppløste urenheter, i en kjele som har en varmeoverføringsoverflate i kontakt med nevnte avløpsvann, heving av temperaturen på nevnte, overflate for frembringelse av en dampkomponent og en komponent som har en annen konsentrasjon av urenheter, idet nevnte andre konsen trasjon er større enn nevnte første konsentrasjon, og fjerning av nevnte dampkomponent fra kjelen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at dampen fjernet fra kjelen anvendes for et industriformål resulterende i dannelsen av kondensåt, og at minst en del av nevnte kondensåt resirkuleres for bruk i nevnte industriprosess.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at.en del av kondensatet resirkuleres til i dampkjelen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav ^ karakterisert ved .' at avløpsvannet tilført til kjelen inneholder fra ca. 200 - ca. 5000 ppm, beregnet på vekt, av urenheter.

5. Fremgangsmåte ■ ifølge, krav 1, karakter i-, sert v e d ' at den væskeformige komponent i kjelen inneholder fra ca. 5% - ca. 30%, beregnet på vekt,.av urenheter.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den væskeformige komponent i kjelen inneholder fra ca. 10% - ca. 20%, beregnet på vekt, av urenheter.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at urenhetene, i avløpsvannet omfatter minst ett salt av alkali-, j.ordalkali- og tungmetaller.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at tungmetallene er valgt fra gruppen bestående av kadmium, kopper,, nikkel, tinn, sink, krom, jern og aluminium.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 31, k a r a k t e r'i-s.e r t ved ait konsentrasjonen av cyanid i kjelen er mindre enn ca. 2 0 00 ppm.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 31, karakterisert ved at konsentrasjonen av cyanid i kjelen er fra ca. 1 -ca. 2 00 ppm..

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at forbindelser som har en invertert opp-løselighetskurve.omfatter høyst ca. 300 ppm, beregnet på vekt, av urenheter i avløpsvannet.

12.. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat kalsiumioner i avløpsvannet omfatter høyst ca. 200 ppm, beregnet på vekt.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 27, karakterisert ved at en del av nevnte delvis rensede vandige avf a.llskomponent resirkuleres til nevnte industriprosess før behandling i kjelen.

14.. Fremgangsmåte ifølge krav 38, karakterisert ved at.kjelen har en utløpsdel ("exhaust stack") for evakuering av varme gasser utviklet fra heving av temperaturen på nevnte varmeoverføringsflate, og ytterligere omfattende innføring av nevnte fjernede komponent til nevnte utløpsdel og konsentrering av den fjernede komponent under anvendelse av varme fra nevnte varme gasser..

15. Fremgangsmåte ifølge' krav 38, karakterisert ved at den fjernede komponent holdes tilbake i utløpsdelen i et tidsrom som er tilstrekkelig til å. redusere vanninnholdet til mindre enn ca. 2 vekt-%.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at minst én av urenhetene er et metallsalt som krystalliseres i vesentlig ren form ved fordampning av vannet i nevnte væskeformige 'komponent.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved -at urenhetene er metallsalter.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakteri-ss r t ' v e d at avløpsvannets pH-verdi reguleres til en . verdi i området fra ca.. 8 - ca. 10.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at avløpsvannet inneholder minst én organisk urenhet og at fremgangsmåten omfatter et trinn med fjerning av nevnte organiske urenhet fra avlø psvannet før innføring av avløpsvannet i kjelen.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 19, karakterisert ved at nevnte urenhet fjernes fra avløpsvannet ved å føre avløpsvannet gjennom et lag av et vann-ublandbart .oppløsningsmiddel for nevnte urenhet.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 20, karakterisert ved at laget av et vann-ublandbart oppløsnings-middel omfatter en olje.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 20, karakterisert ved at nevnte urenhet er valgt fra gruppen bestående av oljer, organiske lysgjøringsmidler for plettering og klorerte oppløsningsmidler.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 19, karakterisert ved at minst en del av nevnte organiske urenheter er vannoppløselige organiske forbindelser.

24. Fremgangsmåte ifølge krav 19, k a r a k t ;e r i-sert ved at minst en del av.nevnte organiske urenheter, er vesentlig vann-ublandbare.

25. Fremgangsmåte . ifølge krav 19, karakter i-, ser t v ed at minst en del av nevnte organiske urenheter er vesentlig vann-ublandbare ag har en spesifikk vekt som er større enn den til vann.

26. Fremgangsmåte ifølge krav, 20, karakterisert ved at trinnet for føring av avløpsvannet gjennom et vann-ublandbart organisk opplø sningsmiddel utføres ved føring av avløpsvannet gjennom et lag. av oppløsningsmid-let anbragt på flaten av et vandig legeme.

27. Fremgangsmåte for, vesentlig null uttømming av forurensende urenheter i utløp av avfallsvann ifølge krav 1, karakterisert ved at den ytterligere omfatter trinnene: utfelling av en del av nevnte urenheter, separering av de resulterende utfelte urenheter fra den resulterende .vandige fasen under dannelse av et delvis renset van dig avfall, og deretter behandling av minst en. del av det delvis rensede vandige avfall i kjelen.

28. Fremgangsmåte ifølge krav 27, karakterisert ved at nevnte urenheter også omfatter uoppløste urenheter.

29. Fremgangsmåte ifølge krav 31, k a r a k t e <:> r i-s é r t ved at cyanidet- oksyderes med et oksydasjonsmiddel valgt fra gruppen bestående av hydrdgenperoksyd, natrium-peroksyd og ozon.

30. /Fremgangsmåte for vesentlig, null uttømming av forurensende urenheter i utløp av avlø psvann, karakterisert ' v e d trinnene: tilsetning av et oksydåsjonsmiddel til nevnte avløpsvann og oppvarming av avløpsvannet i en kjele for dannelse av en dampkomponent.

31. Fremgangsmåte ifølge krav 30, karakterisert ved at... avløpsvannet inneholder cyanid.

32.. Fremgangsmåte ifølge, krav 31, karakterisert ved at det foretrukne oksydasjonsmiddel er hydrogenperoksyd.

33. Fremgangsmåte ifølge krav 31, karakterisert ved at den ytterligere, omfatter trinnet med justering av avløpsvannets pH-verdi for å hindre destilla-sjon av nevnte cyanid under oppvarmingen av avløpsvannet.

34. Fremgangsmåte ifølge krav 33, karakterisert ved at avløpsvannet justeres til en pH-verdi på' over 9 for en konsentrasjon av nevnte cyanid på 2000 ppm eller mindre...

35. Fremgangsmåte ifølge krav 33,. karakterisert ved at avløpsvannet innstilles til en pH-verdi på over 8 for en konsentrasjon av cyanidet på 200 ppm eller mindre.

36. Fremgangsmåte, ifølge krav 26 , karakterisert ved at den ytterligere omfatter trinnet med agita-, sjon av avløpsvannet før dets passasje gjennom nevnte opp-løsningsmiddel.

37. Fremgangsmåte ifølge krav 36, karakterisert ved at agitasjonen oppnås ved injisering av gass- bobler i avløpsvannet.

38. Fremgangsmåte ifølge krav 1,. k å rak t e r ■ i-s er t ve d at den ytterligere omfatter trinnet med fjerning av minst en del av nevnte komponent som har nevnte andre konsentrasjon fra kjelen.;

39. Fremgangsmåte for vesentlig null uttømming av for-, urensende. urenheter i utløp av avløpsvann fra en industriprosess, karakterisert ved trinnene: separering av nevnte utløp i komponenter inkludert en første komponent inneholdende oppløste faste stoffer, resirkulering av en del av nevnte første komponent for bruk i nevnte industriprosess, og behandling av en del av nevnte første komponent i kjelen ifølge krav 1.

40. Fremgangsmåte ifølge krav 39, karakterisert ved at nevnte resirkuleringstrinn utføres i en bestemt tidsperiode før eventuell behandling i kjelen.

41' . Fremgangsmåte ifølge krav 40, karakterisert ved at nevnte bestemte tidsperiode er den tid hvorved den resirkulerte komponent ikke lenger har nyttevirkning i nevnte industriprosess.

42. Fremgangsmåte ifølge krav 39, karakterisert ved at nevnte resirkuleringstrinn og nevnte trinn med behandling i kjelen forløper kontinuerlig, og åt fremgangsmåten ytterligere omfatter trinnene med kondenser-ing av damp fjernet fra kjelen- for dannelse av et kondensåt og resirkulering av kondensatet for bruk i nevnte industriprosess.

43. Fremgangsmåte ifølge krav 42, karakterisert ved at den ytterligere omfatter trinnet med kombinasjon av nevnte kondensåt med nevnte første komponent før nevnte bruk i industriprosessen.

44'. Fremgangsmåte f or vesentlig null, uttømming av forurensende urenheter i avlø psvann fra metallbearbeidelses-opefasjoner hvor. avløpsvannet inneholder høye konsentrasjoner av tungmetallsalter, karakterisert ved trinnene: innføring av avløpsvannet, som har en første kon-, sentrasjon, inkludert oppløste urenheter, i en kjele som har varmeoverføringsflater i kontakt med avløpsvannet, heving av temperaturen på nevnte flate for frembringelse av en dampkomponent og en komponent som har en annen konsentrasjon, idet nevnte andre, konsentrasjon er større enn nevnte første konsentrasjon, og utføring av nevnte dampkomponent fra kjelen.

4 5.. Fremgangsmåte ifølge krav 44, karakterisert ved at avløpsvannet ytterligere omfatter en organisk urenhet valgt fra gruppen bestående av oljer, organiske lysgjø ringsmidler og klorerte op.plø sning.smidler, og at den ytterligere omfatter trinnet med føring av den organiske urenhet gjennom et organisk oppløsningsmiddel for nevnte urenhet.

46. Fremgangsmåte ifølge krav 44, karakterisert ved at den ytterligere omfatter trinnene: separering av nevnte utløp i komponenter inkludert en første komponent som.inneholder oppløste salter og en annen komponent og resirkulering av nevnte første komponent til nevnte metallbéarbeidelsesoperasjoner for en bestemt tidsperiode før innføring av avløpsvannet i kjelen.

47. Fremgangsmåte ifølge krav 46, karakterisert ved at avløpsvannet ytterligere omfatter cyanid, samt trinnet med tilsetning av et oksydasjonsmiddel til av-løpsvannet før. innføring av avløpsvannet i kjelen.

48. Fremgangsmåte ifølge-krav 4 7, k a r a k teri-, sert ved at oksydasjonsmidlet er hydrogenperoksyd.

49. Fremgangsmåte ifølge krav 44, karakterisert ved at avløpsvannet fra nevnte metallbearbeid-el.sesopéras joner består vesentlig av pletteringsavf all.