WO2008028650A1 - Verfahren zur enthärtung einer flüssigkeit oder dispersion - Google Patents

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George Troubounis
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Definitions

  • the present invention relates to a process for the at least partial softening of a liquid or a dispersion in which at least one precipitating agent is added to the liquid or dispersion for the precipitation of lime with the formation of lime particles and in which gas bubbles are bubbled through the liquid or the dispersion. Furthermore, the present invention relates to a process for the purification of wastewater, in particular for the continuous purification of waste water in the paper industry, as well as a suitable apparatus for carrying out the aforementioned method.
  • the softening of a liquid or dispersion, such as a suspension is an important process step in a variety of industrially applied processes.
  • An example of this is, for example, the softening of process water, which is recycled in an industrial process. It is known to purify process water with mechanical, chemical and / or biological processes to reduce accumulation of contaminants in the recycled process water. While with these methods the organic impurities in the process water can be reduced to a satisfactory extent, however, the process water thus purified often has too high a degree of hardness, too high a concentration of calcium carbonate or calcium carbonate, to be recycled back into the process to become. For this reason, large amounts of fresh water must be added to the process water. can be used to dilute the calcium carbonate and calcium bicarbonate concentration to an acceptable level, which significantly increases the process cost, or the process water must undergo a softening step.
  • the wastewater to be purified is contacted in appropriate reactors with anaerobic microorganisms, which are provided for example in UASB and EGSB reactors in the form of pellets.
  • anaerobic microorganisms which are provided for example in UASB and EGSB reactors in the form of pellets.
  • the microorganisms form, in particular, methane and carbon dioxide-containing gas, which partly accumulates in the form of small bubbles on the microorganism pellets and partly rises in the form of free gas bubbles in the reactor. Due to the accumulated gas bubbles, the specific gravity of the pellets decreases, causing the pellets to rise in the reactor.
  • separators are usually arranged in the middle and / or upper part of the reactor, under whose ridge biogas accumulates, which forms a gas cushion, including a flotation layer from microorganism pellets and wastewater.
  • Purified gas freed of gas and microorganism pellets rises in the reactor and is withdrawn via overflows at the top of the reactor, whereas the microorganism pellets freed from the gas bubbles sink down again due to the now increased specific gravity in the reactor.
  • a major problem in the purification of wastewater in an anaerobic reactor is the water hardness of the wastewater, because the microorganism pellets used represent crystallization nuclei for limescale deposits due to their structure and size. Such lime deposits on the microorganism However, lets affect their function, which leads to a reduction in the efficiency. For this reason, the hardness of the waste water fed to the anaerobic reactor must not exceed a certain value.
  • the pressure-release flotation is a physical separation process for the separation of solids from an aqueous suspension by means of gas bubbles, in which the different interfacial tension of solids to liquid, mostly water, and gases, mostly air, is exploited.
  • at least one precipitating agent to promote the precipitation of lime and optionally a flocculation aid to promote the formation of lime flakes of suitable size are added to the effluent to be treated.
  • gas in particular air, is introduced under elevated pressure into the waste water or into a partial stream of the wastewater, which is then returned to the main stream, and dissolved therein.
  • the fresh water to be treated under pressure may be supplied to the effluent to be treated under pressure.
  • the waste water containing the precipitant and the gas dissolved under pressure is then introduced into a flotation tank operated, for example, at atmospheric pressure, in which the liquid is expanded.
  • a flotation tank operated, for example, at atmospheric pressure, in which the liquid is expanded.
  • fine bubbles of gas are formed in the liquid which bubble through the liquid and adhere to the flocculated solids, resulting in a reduction in the density of the gas-bubble particles, which causes the particles to reach the surface of the liquid. and ascend there as a flotate, which can be skimmed off.
  • the known Druckentstrongsflotationsbacter such as the one disclosed in DE 44 06 239 C1
  • the precipitant is added to the treated, treated with compressed air wastewater prior to its relaxation.
  • some of the lime settles in the lines leading to the flotation tank and on the functional components of the flotation tank, which leads to encrustation after a certain operating time of the flotation plant, which causes frequent cleaning of the pipelines and thus operating downtime of the flotation plant.
  • the object of the present invention is therefore to provide a process for the at least partial softening of a liquid or a dispersion in which a deposit of lime on the functional components of the plant in which the process is carried out is significantly reduced or completely avoided.
  • this object is achieved by a method according to claim 1 and in particular by a method for at least partially softening a liquid or a dispersion in which the liquid or the dispersion at least one precipitant for precipitation of lime is formed with the formation of lime particles and in by bubbled through the liquid or the dispersion gas bubbles wherein the at least one precipitating agent is supplied to the liquid or the dispersion while the gas bubbles are bubbled through the liquid or the dispersion.
  • the gas bubbles bubbling through the liquid or dispersion adhere to the lime particles upon formation or immediately after formation of the lime particles so that an agglomeration of the lime particles, which would lead to a deposition of the lime particles on the functional components of the flotation plant and thus to a crusting of the functional components, can be significantly reduced or avoided altogether.
  • Another advantage of the method according to the invention is that it can be well controlled, so that a high degree of softening can be achieved. Furthermore, the inventive method allows the separation of lime particles with comparatively short residence times in the range of a few minutes of the liquid to be purified or dispersion in the flotation tank.
  • precipitant for the purposes of the present invention is understood to mean that the precipitant is added to the liquid or dispersion at one point and at a time, where or to which the gas bubbles are bubbled through the liquid or dispersion.
  • the addition of precipitant to the liquid or dispersion while the gas bubbles are bubbled through the liquid or dispersion is therefore to be understood both in terms of time and space.
  • the gas bubbles bubbled through the liquid or dispersion are achieved during formation or immediately after the formation of the lime particles attach to the lime particles and thus reduce their density, which causes an ascension of the lime particles with adhering gas bubbles in the liquid or dispersion.
  • the gas bubbles bubbled through the liquid or dispersion preferably have an average diameter of less than 100 ⁇ m, preferably less than 70 ⁇ m and particularly preferably between 20 and 60 ⁇ m. In this way, it is achieved that a plurality of gas bubbles accumulate on a lime particle formed and the buoyancy of the lime particles formed with gas bubbles deposited thereon can be well controlled. Good results are obtained, in particular, when the process according to the invention is carried out as pressure-release flotation.
  • Addition of a flocculant aid to the liquid or dispersion to be treated is not absolutely necessary. However, such addition promotes the formation of lime particles of a desired defined size, thus facilitating process control. For this reason, it is preferable to add one or more flocculants to the liquid or dispersion, which may be added before or after the relaxation. Since the addition of a flocculation aid to the liquid can be technically difficult to implement, especially when the liquid is under high pressure, for example 5 to 10 bar, the addition of the flocculation aid after the decompression is particularly preferred.
  • the method according to the invention is not limited.
  • the bubbling of gas bubbles through the liquid or dispersion by pressurized gas is added directly into the liquid or dispersion to be treated.
  • the at least partially to be softened liquid or dispersion is thus added under pressure to gas, for example air, carbon dioxide or the like, before the thus formed pressurized, gasified liquid or dispersion is expanded, so that in the liquid or Dispersion as a result of the pressure reduction gas bubbles form which bubbled through the liquid or dispersion.
  • the At least one precipitating agent is added to the liquid or to the dispersion so that lime particles precipitate on precipitation and / or crystallization, to which gas bubbles accumulate on their formation or immediately after their formation, whereby the formed lime particles with adhering gas bubbles as a result of the density reduction in the liquid ascend and collect as FIo did on the surface of the liquid.
  • no flocculant has to be added to the liquid or dispersion to be treated.
  • the addition of one or more flocculation aids is preferred in order to be able to specifically control the size of the lime particles formed.
  • the liquid or dispersion to be treated is mixed with a liquid containing gas bubbles.
  • the gas bubbles containing liquid can be prepared so that compressed air is dissolved in the liquid under pressure, before the mixture thus obtained, preferably before their introduction into the flotation tank, is relaxed.
  • This embodiment can, for example, be realized in such a way that the at least partially liquid or dispersion to be softened is introduced into a flotation tank, to which flotation tank a second feed liquid is fed via a separate feed line, in which gas has previously been released under pressure and which has subsequently been expanded, so that gas bubbles are formed in the liquid, and the flotation vessel is supplied with precipitating agent via a further separate feed line, the second liquid containing the gas bubbles and the at least partially softenable liquid or dispersion being mixed together at least in a part of the container, wherein the Bubbling gas bubbles through the second liquid and the liquid or dispersion mixed therewith, and wherein the in the region in which the liquid or dispersion and the second liquid are mixed together and in which gas bubbles are bubbled through the mixture, or supplied downstream of this region.
  • the second liquid may also be a partial stream of the liquid or dispersion to be treated, which is supplied to the main stream of the liquid or dispersion to be treated after the compressed air has been introduced therein.
  • no flocculant has to be added to the liquid or dispersion to be treated.
  • the addition of one or more flocculation aids is preferred in order to be able to specifically control the size of the lime particles formed.
  • the at least one flocculation aid is added to the second liquid before the second liquid is introduced into the flotation tank, particularly preferably after the expansion.
  • the process according to the invention enables effective softening of liquid or dispersion with a short residence time of the liquid or dispersion in the flotation tank.
  • the residence time of the liquid or dispersion in the flotation vessel is less than 20 minutes, preferably less than 10 minutes, and more preferably between 1 and 6 minutes.
  • the at least partially softenable liquid or dispersion be introduced into a settling chamber arranged centrally in the container in order to subsequently introduce it radially outward into distribution cells, which flow through it substantially horizontally and radially-tangentially which enters this via outlet openings in a separating basin, in which the liquid or dispersion containing a gas bubbles second liquid is supplied, wherein the liquid or dispersion in the flow of the outlet openings, the precipitant is supplied.
  • the present invention is not limited. Good results are obtained, in particular, when the precipitating agent is a base selected, for example, from the group consisting of caustic soda, potassium hydroxide, calcium hydroxide and any combination thereof.
  • a second precipitating agent which is preferably selected from the group consisting of polyaluminium chloride, alum, polyethyleneimine and any mixtures thereof and / or to use an absorbent in addition to the aforesaid precipitating agent.
  • a second precipitating agent which is preferably selected from the group consisting of polyaluminium chloride, alum, polyethyleneimine and any mixtures thereof and / or to use an absorbent in addition to the aforesaid precipitating agent. such as bentonite.
  • the pH of the at least partially to be softened liquid or dispersion after the addition of the precipitating agent between see 7 and 10, more preferably between 7 and 9 and most preferably between 7.5 and 8.5.
  • flocculants it is possible to use all substances known to the person skilled in the art for this purpose. Good results are obtained in particular if the flocculant is a polyacrylamide or a polymer based on acrylic acid and / or methacrylic acid.
  • an effective softening of liquid or dispersion is possible, wherein the degree of softening can be controlled by the process control targeted.
  • the inventive method is carried out so that the degree of hardness of the liquid or dispersion during the process based on the degree of hardness of the starting liquid or administratdispersion by 10 to 90% and particularly preferably reduced by 20 to 80%.
  • the degree of softening depends on the water hardness of the liquid or dispersion to be treated.
  • Another object of the present invention is a process for the purification of wastewater, in particular for the continuous purification of waste water in the paper industry, in which an anaerobic reactor to be cleaned wastewater is fed, the wastewater is contacted in the anaerobic reactor with anaerobic microorganisms to in the At least a portion of the wastewater for the purpose of at least partial softening before being fed into the anaerobic reactor or after discharge from the anaerobic reactor to the previously described inventive method for at least partial softening is subjected.
  • the present invention relates to a device for at least partial softening of a liquid or a dispersion
  • a device for at least partial softening of a liquid or a dispersion comprising a container in which a supply for the liquid or dispersion to be softened, a feed with a gas bubble-containing second liquid feed opening and an introduction device for at least a precipitant is provided, wherein the introduction device for the at least one precipitant is provided in the region of the exit opening of the supply for the gas bubbles containing second liquid or downstream thereof.
  • the feed for the liquid or dispersion to be softened and the feed for the gas bubbles containing second liquid can be added in an be fined, although it is preferred that in each case a separate feed for the liquid to be softened or dispersion and for the gas bubbles containing second liquid is provided in the container.
  • the precipitant of the at least partially to be softened liquid or dispersion is supplied only in the region of the exit opening of the supply for the gas bubbles containing second liquid or downstream thereof, whereby in the upstream region, a precipitation of lime particles and thus a limescale System parts is prevented without the function of the device is impaired.
  • the feed for the liquid or dispersion to be softened and the feed for the second liquid containing the gas bubbles are preferably designed such that at least partial mixing of the liquid or dispersion to be softened is present in the container takes place with the second liquid containing gas bubbles.
  • the introduction device for the at least one precipitating agent is preferably provided in the region in which the at least partial mixing of the liquid or dispersion to be softened with the gas bubbles containing second liquid takes place, or downstream thereof, on the one hand a good mixing to ensure and on the other hand to avoid streaking, whereby a stable operating state is achieved faster.
  • the withdrawn from the device, softened liquid or dispersion can be partially recirculated.
  • an inlet section for the liquid or dispersion to be softened be provided in the container, where the liquid or dispersion undergoes acceleration and at the end the liquid or dispersion is substantially horizontal in one Separating basin formed portion of the container can be introduced.
  • the introduction device for the at least one precipitant is preferably in the region of introduction of the liquid or dispersion into the separating basin, in which the at least partial mixing of the liquid or dispersion to be softened with the gas bubbles containing second liquid takes place particularly preferably, intended.
  • the introduction device for the at least one precipitation means comprises at least one supply pipe with a number of outlet openings.
  • At least a part of the outlet openings is directed from above to the mixing area, in which an at least partial mixing of the liquid to be softened or dispersion with the gas bubbles containing second liquid takes place.
  • the outlet openings is arranged such that they are directed into the flow path of the liquid or dispersion before exiting into the separating basin. It has also proved to be advantageous to provide in the container a flow path for the liquid or dispersion, which is divided by partitions in distribution cells.
  • the outlet openings in the at least one feed pipe of the introduction device for the at least one precipitant are preferably arranged above the distributor cells. This is especially true when the distribution cells, which is particularly preferred, form a complete ring and thus ensure uniform entry of at least partially liquid or dispersion to be softened into the preferably cylindrical separating basin.
  • At least one precipitation means a series of spaced-apart injection nozzles, which are each arranged in the region of the distribution cell. It is structurally particularly simple to form these injectors at least partially as holes in the supply pipe.
  • the alignment of the injection nozzles takes place in the aforementioned embodiment, preferably in the area behind the outlet openings of the distribution cells, ie downwards, and preferably at an angle between 0 ° and 60 ° to the vertical. It has also proven to be expedient to arrange a part of the injection nozzles so that at least part of the precipitant is supplied to the liquid or dispersion to be softened shortly before the outlet openings.
  • the feed for the gas bubbles containing second liquid comprises inlet openings, which are arranged below outlet openings of the liquid or dispersion.
  • the mixing of the second liquid containing the gas bubbles with the liquid or dispersion to be softened takes place in the same region where the precipitation takes place.
  • reaction takes place by the introduction of the precipitant, so that the gas bubbles attach to the precipitated lime particles and these are fiotiert upward.
  • the feed for the gas bubbles containing second liquid comprises a supply line for a pressurized gasified liquid with a throttle point to form the gas bubbles, which preferably opens into a channel space below a settling chamber.
  • the relationships between the channel space and the settling chamber are preferably designed such that the two liquid streams do not mix.
  • the feed device for flocculants opens into the supply line for the pressurized gas-displaced liquid.
  • a channel space with an outlet for the gas bubbles containing second liquid below a Beruhi- supply chamber for the at least partially to be softened liquid or dispersion and arranged below distribution cells.
  • the device according to the invention may, for example, have a rotationally symmetrical or rectangular cross-section.
  • a central inlet or an inlet can be provided only at one end or at both ends of the device.
  • the present invention relates to a process for the at least partial softening of a liquid or a dispersion in which at least one precipitant for precipitation of lime with the formation of lime particles is fed to the liquid or the dispersion and in which bubbles are bubbled through the liquid or the dispersion, the method being performed in a previously described apparatus according to the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a device for at least partial softening of a liquid or a dispersion according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic sectional view taken along the line II-II in the
  • FIG. 3 shows an enlarged detail of the area designated III in FIG. 1, FIG.
  • Fig. 4 is a detail of a plan view of the device.
  • FIG. 5 shows a schematic longitudinal section of a device for at least partial softening of a liquid or a dispersion according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • the apparatus shown in FIG. 1 for the at least partial softening of liquid or dispersion comprises a container 11 in a separating tank 12 and a settling chamber 14 centrally therein with a preferably eccentric feed 16 for liquid to be softened / Dispersion is divided.
  • a container 11 in a separating tank 12 and a settling chamber 14 centrally therein with a preferably eccentric feed 16 for liquid to be softened / Dispersion is divided.
  • Below the settling chamber 14 and the baffles 18 and the distribution cells 20 is a partition plate 24 and a bottom plate 26, between which a channel space 28 is defined, the annular outlet 30 is disposed approximately below the outlet openings 22.
  • a feed line 32 for a pressurized and gasified liquid preferably water mixed with air or CO2
  • an expansion device 34 eg a throttle or connected to an expansion valve, via which the pressure is released, so that form as a result of the pressure reduction in the liquid gas bubbles.
  • the expansion device 34 is connected via a preferably central inlet of the supply 36 for the gas bubbles containing liquid with the channel space 28 to ensure a uniform distribution of the gas bubbles containing liquid.
  • an introduction device 40 is provided for a flocculant in the form of a feed line, which is preferably metered in after the expansion.
  • a precipitating means 50 is provided above and radially outside the distribution cells 20 in the form of a first annular conduit having first injectors 52 directed obliquely downwardly and radially outwardly and second injectors 54, which are directed vertically downwards.
  • the device 10 further includes a second annular conduit 56 with downwardly directed injectors 58.
  • These conduits 50, 56 may be annular or annular only and may be located outside the wall 60 as shown, or integrated therein (not shown). be.
  • the liquid or dispersion to be softened is introduced via the feed 16 into the settling chamber 14. Subsequently, the liquid or dispersion flows radially outward into the distribution cells 20 distributed on the circumference of the settling chamber 14, which are delimited from one another by the guide plates 18. In this case, the liquid or dispersion undergoes a substantially horizontal and radial-tangential movement and enters at the outlet openings 22 of the distribution cells 20 in the annular space of the separation tank 12 a.
  • a precipitating agent is injected via the injection nozzles 52, 54, 58, which mixes with the liquid / dispersion to be softened so that lime flakes are formed by a precipitation reaction.
  • the device 10 is supplied with a pressurized, gas-displaced (optionally gas-saturated) liquid, preferably water.
  • a pressurized, gas-displaced (optionally gas-saturated) liquid preferably water.
  • flocculation aid 40 of the pressurized gasified liquid is added to a flocculant, which initially performs no function, since the fluid contains no or only minimally fine flakes.
  • the expansion device 34 the pressure in the liquid is suddenly relaxed, which is why the dissolved gas bubbles out and forms bubbles.
  • This gas bubbles containing liquid now enters via the feed 36 in the channel space 28 and flows radially outward.
  • the gas bubble-displaced liquid below the outlet openings 22 enters into the annular space of the separating basin 12.
  • the gas bubbles drive upwards and thus through the precipitation reaction region of the liquid / dispersion to be softened with the precipitant, so that the gas bubbles adhere to the formed lime flakes.
  • the flocculation aid contained in the gas-bubble-displaced liquid further improves flocculation, and the lime contained in the liquid / dispersion largely becomes, and depending on the procedure in a range between 40 and 98% removed.
  • the arrangement, the number and dimensioning of the injection nozzles 52, 54, 58 and the spray direction are selected. It should be noted that the injectors 52, 54, 58 need not necessarily be present simultaneously. Rather, it may be sufficient to provide only one or two of the three injection nozzle devices.
  • FIG. 4 shows a detail of a top view of the solids separation device, in which the curved guide plates 18 and distribution cells 20 arranged therebetween can be seen.
  • the end edges of the baffles 18 have spray nozzles which permit injection in the direction of the two-sided distributor cells 20, indicated by arrows. Alternatively, an injection can only take place in one direction.
  • These injection nozzles are distributed over the height of the baffles 18, wherein preferably 3 to 5 superimposed nozzles are provided.
  • FIG. 5 shows a second exemplary embodiment of a device for the at least partial softening of a liquid or a dispersion according to the present invention, which has a rectangular separating basin 61 in the container 11.
  • a feed 62 for the liquid / dispersion to be softened is provided, which functionally corresponds to the feed provided with the reference numeral 16 in FIG.
  • a supply 64 for gas bubbles and flocculant-containing liquid which corresponds in function and charge to the supply provided with the reference numeral 36 in FIG.
  • an obliquely upward flow channel 66 of the feeder 64 Downstream of the 64, an obliquely upward flow channel 66 of the feeder 64 is provided, which firstly guides the water-gas mixture upward and, on the other hand, defines an upward-expanding flow path 67 for the liquid to be softened or dispersion upward.
  • the liquid or dispersion to be softened undergoes a negative acceleration.
  • outlet 68 of the flow channel 66 of the feed 64 is the actual outlet for the liquid / dispersion to be softened into the separating basin 61.

Abstract

Ein Verfahren zur zumindest teilweisen Enthärtung einer Flüssigkeit oder einer Dispersion umfasst die Zuführung wenigstens eines Fällungsmittels zu der Flüssigkeit oder der Dispersion zur Ausfällung von Kalk unter BiIdüng von Kalkpartikeln und die Durchperlung von Gasblasen durch die Flüssigkeit oder Dispersion, wobei das wenigstens eine Fällungsmittel der Flüssigkeit oder der Dispersion zugeführt wird, während die Gasblasen durch die Flüssigkeit oder die Dispersion durchgeperlt werden. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Reinigung von Abwasser, insbesondere zur kontinuierlichen Reinigung von Abwasser in der Papierindustrie, sowie eine zur Durchführung der vorgenannten Verfahren geeignete Vorrichtung.

Description

Verfahren zur Enthärtung einer Flüssigkeit oder Dispersion
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur zumindest teilweisen Enthärtung einer Flüssigkeit oder einer Dispersion, bei dem der Flüssigkeit oder der Dispersion wenigstens ein Fällungsmittel zur Ausfällung von Kalk unter Bildung von Kalkpartikeln zugeführt wird und bei dem durch die Flüssigkeit oder die Dispersion Gasblasen durchgeperlt werden. Desweiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Reinigung von Abwasser, insbesondere zur kontinuierlichen Reinigung von Abwasser in der Papierindustrie, sowie eine zur Durchführung der vorgenannten Verfahren geeignete Vorrichtung.
Die Enthärtung einer Flüssigkeit oder einer Dispersion, beispielsweise einer Suspension, ist ein wichtiger Prozessschritt bei einer Vielzahl von industriell angewendeten Verfahren.
Ein Beispiel hierfür ist beispielsweise die Enthärtung von Prozesswasser, welches in einem industriellen Prozess im Kreislauf geführt wird. Es ist bekannt, Prozesswasser mit mechanischen, chemischen und /oder biologischen Verfahren zu reinigen, um eine Anreicherung von Verunreinigungen in dem im Kreislauf geführten Prozesswasser zu verringern. Während mit diesen Verfahren die organischen Verunreinigungen in dem Prozesswasser in einem zufrieden stellenden Ausmaß verringert werden können, weist das so gereinigte Prozesswasser jedoch oftmals einen zu hohen Härtegrad, also zu große Konzentrationen an Calciumcarbonat bzw. Calciumydrogen- carbonat, auf, um in den Prozess zurückgeführt zu werden. Aus diesem Grund müssen dem Prozesswasser große Mengen an Frischwasser zuge- setzt werden, um die Calciumarbonat- und Calciumhydrogencarbonat- konzentration auf einen akzeptablen Wert zu verdünnen, was die Verfahrenskosten erheblich erhöht, oder das Prozesswasser muss einem Enthärtungsschritt unterzogen werden.
Auch bei der anaeroben Reinigung von Abwasser ist häufig eine Enthärtung des Abwassers notwendig. Bei diesen Verfahren wird das zu reinigende Abwasser in entsprechenden Reaktoren mit anaeroben Mikroorganismen kontaktiert, welche beispielsweise in UASB- und EGSB-Reaktoren in Form von Pellets vorgesehen sind. Beim Abbau der organischen Verunreinigungen in dem Abwasser bilden die Mikroorganismen insbesondere Methan und Kohlendioxid enthaltendes Gas, das sich teilweise in Form kleiner Bläschen an den Mikroorganismenpellets anlagert und teilweise in Form freier Gasbläschen in dem Reaktor nach oben steigt. Aufgrund der angelagerten Gasbläschen sinkt das spezifische Gewicht der Pellets, weshalb die Pellets in dem Reaktor nach oben steigen. Um das gebildete Biogas und die aufsteigenden Pellets von dem Wasser zu trennen, sind in dem mittleren und/ oder oberen Teil des Reaktors Abscheider zumeist in Form von Gashauben angeordnet, unter deren First sich Biogas ansam- melt, welches ein Gaspolster ausbildet, worunter eine Flotationsschicht aus Mikroorganismenpellets und Abwasser befindlich ist. Von Gas und Mikroorganismenpellets befreites, gereinigtes Wasser steigt in dem Reaktor nach oben und wird am oberen Ende des Reaktors über Überläufe abgezogen, wohingegen die von den Gasbläschen befreiten Mikroorganis- menpellets aufgrund des nunmehr erhöhten spezifischen Gewichts in dem Reaktor wieder nach unten absinken. Ein wesentliches Problem bei der Reinigung von Abwasser in einem anaeroben Reaktor stellt die Wasserhärte des Abwassers dar, weil die eingesetzten Mikroorganismenpellets aufgrund ihrer Struktur und Größe Kristallisationskeime für Kalkablagerun- gen darstellen. Derartige Kalkablagerungen auf den Mikroorganismenpel- lets beeinträchtigen jedoch deren Funktion, was zu einer Verringerung des Wirkungsgrades führt. Aus diesem Grund darf die Härte des dem anaeroben Reaktor zugeführten Abwassers einen gewissen Wert nicht überschreiten.
Zur Enthärtung von Abwasser ist bereits vorgeschlagen worden, dieses einer Druckentspannungsflotation zu unterwerfen. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der WO 2006/035042 bekannt.
Bei der Druckentspannungsflotation handelt es sich um ein physikalisches Trennverfahren zur Abtrennung von Feststoffen aus einer wässrigen Suspension mit Hilfe von Gasblasen, bei dem die unterschiedliche Grenzflächenspannung von Feststoffen gegenüber Flüssigkeit, zumeist Wasser, und Gasen, zumeist Luft, ausgenutzt wird. Bei den herkömmlichen Dru- ckentspannungsflotationsverfahren wird dem zu behandelnden Abwasser wenigstens ein Fällungsmittel, um die Ausfällung von Kalk zu begünstigen, und optional ein Flockungshilfsmittel, um die Bildung von Kalkflocken geeigneter Größe zu fördern, zugesetzt. Vor oder nach der Zugabe des Fällungsmittels wird in das Abwasser oder in einen Teilstrom des Ab- wassers, welcher anschließend dem Hauptstrom wieder zugeführt wird, Gas, insbesondere Luft, unter erhöhtem Druck eingeleitet und darin gelöst. Alternativ dazu kann dem zu behandelnden Abwasser unter Druck gelöstes Gas enthaltendes Frischwasser zugeführt werden. Das das Fällungsmittel und das unter Druck gelöste Gas enthaltende Abwasser wird dann in einen beispielsweise bei Atmosphärendruck betriebenen Flotationsbehälter eingeführt, in dem sich die Flüssigkeit entspannt. Infolgedessen entstehen in der Flüssigkeit feine Gasbläschen, welche durch die Flüssigkeit durchperlen und sich an den ausgeflockten Feststoffen anhaften, woraus eine Verringerung der Dichte der mit Gasbläschen versehenen Partikel resultiert, weswegen die Partikel bis zu der Oberfläche der Flüs- sigkeit aufsteigen und sich dort als Flotat, welches abgeschöpft werden kann, ablagern.
Den bekannten Druckentspannungsflotationsverfahren, wie beispielsweise dem in der DE 44 06 239 C 1 offenbarten, ist gemeinsam, dass das Fällungsmittel dem zu behandelnden, mit Druckluft versetzten Abwasser vor dessen Entspannung zugesetzt wird. Mithin bildet sich aus den in dem zu behandelnden Wasser enthaltenden Calciumionen und Carbonat- und Hydrogencarbonationen bereits vor der Entspannung Kalk, der in dem Abwasser zusammen mit dem bereits vor der Zugabe des Fällungsmittels in der Flüssigkeit kollodial enthaltenem Kalk ausfällt und agglomeriert, bevor die Gasblasen durch die Flüssigkeit durchperlen. Infolgedessen setzt sich ein Teil des Kalks in den zu dem Flotationsbehälter führenden Leitungen und an den funktionellen Bauteilen des Flotationsbehälters ab, was nach einer gewissen Betriebszeit der Flotationsanlage zu einer Verkrustung führt, was eine häufige Reinigung der Rohrleitungen und damit Betriebsausfallzeiten der Flotationsanlage bedingt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Verfahrens zur zumindest teilweisen Enthärtung einer Flüssigkeit oder einer Dispersion, bei dem eine Ablagerung von Kalk an den funktionellen Bauteilen der Anlage, in der das Verfahren durchgeführt, signifikant verringert oder ganz vermieden wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 und insbesondere durch ein Verfahren zur zumindest teilweisen Enthärtung einer Flüssigkeit oder einer Dispersion, bei dem der Flüssigkeit oder der Dispersion wenigstens ein Fällungsmittel zur Ausfällung von Kalk unter Bildung von Kalkpartikeln zugeführt wird und bei dem durch die Flüssigkeit oder die Dispersion Gasblasen durchgeperlt werden, wobei das wenigstens eine Fällungsmittel der Flüssigkeit oder der Dispersion zugeführt wird, während die Gasblasen durch die Flüssigkeit oder die Dispersion durchgeperlt werden.
Indem das wenigstens eine Fällungsmittel der Flüssigkeit bzw. der Dispersion zugeführt wird, während die Gasblasen durch die Flüssigkeit oder die Dispersion durchgeperlt werden, haften sich die durch die Flüssigkeit bzw. Dispersion perlenden Gasblasen bei der Bildung oder unmittelbar nach der Bildung der Kalkpartikel an die Kalkpartikel an, so dass eine Agglomeration der Kalkpartikel, welche zu einer Ablagerung der Kalkpartikel an den funktionellen Bauteilen der Flotationsanlage und so zu einer Verkrustung der funktionellen Bauteilen führen würde, signifikant verringert bzw. ganz vermieden werden kann. Vielmehr steigen die Kalkpartikel, an die sich die Gasblasen während oder unmittelbar nach der Bildung der Kalkpartikel angelagert haben, infolge der Verringerung der Dichte durch die anhaftenden Gasblasen in der Flüssigkeit bzw. der Dispersion auf, bis diese als Flotat auf der Oberfläche der Flüssigkeit bzw. Dispersion schwimmen. Aus diesem Grund ist eine Reinigung der Rohrleitungen und der anderen funktionellen Bauteile der Flotationsanlage weniger häufig erforderlich als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass dieses gut gesteuert werden kann, so dass ein hoher Enthärtungsgrad erreicht werden kann. Ferner ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Abtrennung von Kalkpartikeln mit vergleichsweise kurzen Verweilzei- ten im Bereich von wenigen Minuten der zu reinigenden Flüssigkeit bzw. Dispersion in dem Flotationsbehälter.
Unter zumindest teilweiser Enthärtung wird im Sinne der vorliegenden Erfindung die Verringerung der Konzentration an Calciumcarbonat und Calciumhydrogencarbonat in der zu behandelnden Flüssigkeit bzw. Dispersion und mithin eine zumindest partielle Entkalkung verstanden.
Zudem wird unter Zuführung von Fällungsmittel zu der Flüssigkeit oder der Dispersion, während die Gasblasen durch die Flüssigkeit oder die Dispersion durchgeperlt werden, im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden, dass das Fällungsmittel der Flüssigkeit bzw. Dispersion an einer Stelle und zu einer Zeit zugeführt wird, wo bzw. zu der die Gasblasen durch die Flüssigkeit bzw. Dispersion durchgeperlt werden. Die Zu- führung von Fällungsmittel zu der Flüssigkeit bzw. Dispersion, während die Gasblasen durch die Flüssigkeit bzw. Dispersion durchgeperlt werden, ist somit sowohl zeitlich als auch räumlich zu verstehen.
Indem in dem erfindungsgemäßen Verfahren das wenigstens eine Fäl- lungsmittel der Flüssigkeit bzw. der Dispersion zugeführt wird, während die Gasblasen durch die Flüssigkeit oder die Dispersion durchgeperlt werden, wird erreicht, dass sich die durch die Flüssigkeit bzw. Dispersion durchgeperlten Gasblasen während der Bildung oder unmittelbar nach der Bildung der Kalkpartikel an die Kalkpartikel anlagern und so deren Dichte verringern, was ein Aufsteigen der Kalkpartikel mit anhaftenden Gasblasen in der Flüssigkeit bzw. Dispersion bedingt.
Vorzugsweise weisen die durch die Flüssigkeit bzw. Dispersion durchgeperlten Gasblasen einen durchschnittlichen Durchmesser von weniger als 100 μm, bevorzugt von weniger als 70 μm und besonders bevorzugt zwischen 20 und 60 μm auf. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich mehrere Gasblasen an einem gebildeten Kalkpartikel anlagern und der Auftrieb der gebildeten Kalkpartikel mit daran angelagerten Gasblasen gut gesteuert werden kann. Gute Ergebnisse werden insbesondere erhalten, wenn das erfindungsgemäße Verfahren als Druckentspannungsflotation durchgeführt wird.
Eine Zugabe eines Flockungshilfsmittels zu der zu behandelnden Flüssig- keit bzw. Dispersion ist nicht unbedingt erforderlich. Allerdings fördert eine solche Zugabe die Bildung von Kalkpartikeln mit einer gewünschten definierten Größe, so dass die Verfahrenssteuerung erleichtert wird. Aus diesem Grund ist die Zugabe eines oder mehrerer Flockungshilfsmittel zu der Flüssigkeit bzw. Dispersion bevorzugt, wobei die Zugabe vor oder nach der Entspannung erfolgen kann. Da die Zugabe eines Flockungshilfsmittels zu der Flüssigkeit technisch schwierig umzusetzen sein kann, insbesondere wenn sich die Flüssigkeit unter hohem Druck, beispielsweise 5 bis 10 bar, befindet, ist die Zugabe des Flockungshilfsmittels nach der Entspannung besonders bevorzugt.
Bezüglich der Weise, in der erreicht wird, dass Gasblasen durch die Flüssigkeit oder Dispersion durchgeperlt werden, ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht beschränkt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Durchperlung von Gasblasen durch die Flüssigkeit bzw. Dispersion, indem Druckgas direkt in die zu behandelnde Flüssigkeit bzw. Dispersion zugegeben wird. Bei dieser Ausführungsform wird der wenigstens teilweise zu enthärtenden Flüssigkeit bzw. Dispersion mithin unter Druck Gas, beispielsweise Luft, Kohlendioxid oder dergl., zugesetzt, bevor die so gebildete druckbeaufschlagte, gasversetzte Flüssigkeit bzw. Dispersion entspannt wird, so dass sich in der Flüssigkeit bzw. Dispersion infolge der Druckverminderung Gasblasen bilden, welche durch die Flüssigkeit bzw. Dispersion durchperlen. Nach der Entspannung, also während die Gasblasen durch die Flüssigkeit bzw. Dispersion durchperlen, wird der Flüssigkeit bzw. der Dispersion wenigstens ein Fällungsmittel zugesetzt, so dass durch Präzipitation und/ oder Kristallisation Kalkpartikel ausfallen, an die sich bei ihrer Entstehung oder unmittelbar nach ihrer Entstehung Gasblasen anlagern, wodurch die gebildeten Kalkpartikel mit anhaf- tenden Gasblasen infolge der Dichteverringerung in der Flüssigkeit aufsteigen und sich als FIo tat an der Oberfläche der Flüssigkeit ansammeln.
Auch bei dieser Ausführungsform muss der zu behandelnden Flüssigkeit bzw. Dispersion kein Flockungshilfsmittel zugesetzt werden. Allerdings ist der Zusatz eines oder mehrerer Flockungshilfsmittel bevorzugt, um die Größe der gebildeten Kalkpartikel gezielt steuern zu können.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die zu behandelnden Flüssigkeit bzw. Dispersion mit einer Gasblasen enthaltenden Flüssigkeit vermischt. Dabei kann die Gasblasen enthaltende Flüssigkeit so hergestellt werden, dass in der Flüssigkeit unter Druck Druckluft gelöst wird, bevor die so erhaltene Mischung, vorzugsweise vor deren Einführung in den Flotationsbehälter, entspannt wird. Diese Ausführungsform kann beispielsweise so realisiert werden, dass die wenigstens teilweise zu enthärtende Flüssigkeit bzw. Dispersion in einen Flotationsbehälter eingeführt wird, dem Flotationsbehälter über eine separate Zuführungsleitung eine zweite Flüssigkeit zugeführt wird, in der zuvor unter Druck Gas gelöst wurde und welche nachfolgend entspannt wurde, so dass sich in der Flüssigkeit Gasblasen bilden, und dem Flotationsbehälter über eine weitere separate Zuführungsleitung Fällungsmittel zugeführt wird, wobei die die Gasblasen enthaltende zweite Flüssigkeit und die wenigstens teilweise zu enthärtende Flüssigkeit bzw. Dispersion zumindest in einem Teil des Behälters miteinander vermischt werden, wobei die Gasblasen durch die zweite Flüssigkeit und die damit vermischte Flüssigkeit bzw. Dispersion durchperlen, und wobei das Fäl- lungsmittel in dem Bereich, in dem die Flüssigkeit bzw. Dispersion und die zweite Flüssigkeit miteinander vermischt werden und in dem Gasblasen durch die Mischung durchperlen, oder stromabwärts dieses Bereichs zugeführt wird. Bei der zweiten Flüssigkeit kann es sich auch um einen Teilstrom der zu behandelnden Flüssigkeit bzw. Dispersion handeln, welcher dem Hauptstrom der zu behandelnden Flüssigkeit bzw. Dispersion zugeführt wird, nachdem die Druckluft darin eingebracht worden ist.
Auch bei dieser Ausführungsform muss der zu behandelnden Flüssigkeit bzw. Dispersion kein Flockungshilfsmittel zugesetzt werden. Allerdings ist der Zusatz eines oder mehrerer Flockungshilfsmittel bevorzugt, um die Größe der gebildeten Kalkpartikel gezielt steuern zu können. Vorzugsweise wird der zweiten Flüssigkeit das wenigstens eine Flockungshilfsmittel zugegeben, bevor die zweite Flüssigkeit in den Flotationsbehälter einge- führt wird, besonders bevorzugt nach der Entspannung.
Wie dargelegt ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine effektive Enthärtung von Flüssigkeit bzw. Dispersion mit einer kurzen Verweilzeit der Flüssigkeit bzw. Dispersion in dem Flotationsbehälter. Vorzugsweise beträgt die Verweilzeit der Flüssigkeit bzw. Dispersion in dem Flotationsbehälter weniger als 20 Minuten, bevorzugt weniger als 10 Minuten und besonders bevorzugt zwischen 1 und 6 Minuten.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, die we- nigstens teilweise zu enthärtende Flüssigkeit bzw. Dispersion in eine zentrisch in dem Behälter angeordnete Beruhigungskammer einzuleiten, um diese anschließend radial nach außen in Verteilerzellen einzuleiten, welche diese im Wesentlichen horizontal und radial-tangential durchströmt und aus welcher diese über Austrittsöffnungen in ein Trennbecken ein- tritt, in dem der Flüssigkeit bzw. Dispersion eine Gasblasen enthaltende zweite Flüssigkeit zugeführt wird, wobei der Flüssigkeit bzw. Dispersion im Bereich der Durchströmung der Austrittsöffnungen das Fallungsmittel zugeführt wird.
Bezüglich der Art des Fällungsmittels ist die vorliegende Erfindung nicht beschränkt. Gute Ergebnisse werden insbesondere erhalten, wenn das Fällungsmittel eine Base ist, welche beispielsweise aus der aus Natronlauge, Kalilauge, Calciumhydroxid und beliebigen Kombination hiervon bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, neben dem vorgenannten Fällungsmittel ein zweites Fällungsmittel einzusetzen, welches vorzugsweise aus der aus Polyaluminiumchlorid, Alaun, Polyethy- lenimin und beliebigen Mischungen hiervon bestehenden Gruppe ausge- wählt ist, und /oder neben dem vorgenannten Fällungsmittel ein Absorptionsmittel einzusetzen, wie beispielsweise Bentonit.
Vorzugsweise beträgt der pH-Wert der zumindest teilweise zu enthärtenden Flüssigkeit bzw. Dispersion nach der Zugabe des Fällungsmittels zwi- sehen 7 und 10, besonders bevorzugt zwischen 7 und 9 und ganz besonders bevorzugt zwischen 7,5 und 8,5.
Als Flockungshilfsmittel können alle dem Fachmann zu diesem Zweck bekannten Substanzen eingesetzt werden. Gute Ergebnisse werden insbe- sondere erhalten, wenn das Flockungshilfsmittel ein Polyacrylamid oder ein Polymer auf Basis von Acrylsäure und/ oder Methacrylsäure ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine effektive Enthärtung von Flüssigkeit bzw. Dispersion möglich, wobei der Grad der Enthärtung durch die Verfahrensführung gezielt gesteuert werden kann. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt, dass der Härtegrad der Flüssigkeit bzw. Dispersion während des Verfahrens bezogen auf den Härtegrad der Ausgangsflüssigkeit bzw. Ausgangsdispersion um 10 bis 90 % und besonders bevorzugt um 20 bis 80 % verringert wird. Der Enthärtungsgrad hängt von der Wasserhärte der zu behandelnden Flüssigkeit bzw. Dispersion ab.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung von Abwasser, insbesondere zur kontinuierlichen Reinigung von Abwasser in der Papierindustrie, bei dem einem anaeroben Reaktor zu reinigendes Abwasser zugeführt wird, das Abwasser in dem anaeroben Reaktor mit anaeroben Mikroorganismen kontaktiert wird, um in dem Abwasser enthaltene Verunreinigungen abzubauen, und das gereinigte Abwasser aus dem anaeroben Reaktor abgeführt wird, wobei wenigstens ein Teil des Abwassers zwecks wenigstens teilweiser Enthärtung vor der Zuführung in den anaeroben Reaktor oder nach der Abführung aus dem anaeroben Reaktor dem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zur zumindest teilweisen Enthärtung unterzogen wird.
Desweiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur zumindest teilweisen Enthärtung einer Flüssigkeit oder einer Dispersion umfassend einen Behälter, in dem eine Zuführung für die zu enthärtende Flüssigkeit oder Dispersion, eine Zuführung mit einer Ausgangsöffnung für eine Gasblasen enthaltende zweite Flüssigkeit und eine Einleitvorrich- tung für wenigstens ein Fällungsmittel vorgesehen ist, wobei die Einleitvorrichtung für das wenigstens eine Fällungsmittel im Bereich der Ausgangsöffnung der Zuführung für die Gasblasen enthaltenden zweiten Flüssigkeit oder stromabwärts hiervon vorgesehen ist. Dabei können die Zuführung für die zu enthärtende Flüssigkeit oder Dispersion sowie die Zuführung für die Gasblasen enthaltende zweite Flüssigkeit in einer Zu- fuhrleitung zusammengefasst sein, wenngleich es bevorzugt ist, das in dem Behälter jeweils eine separate Zuführung für die zu enthärtende Flüssigkeit bzw. Dispersion und für die Gasblasen enthaltende zweite Flüssigkeit vorgesehen ist.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das Fällungsmittel der zumindest teilweise zu enthärtenden Flüssigkeit bzw. Dispersion erst in dem Bereich der Ausgangsöffnung der Zuführung für die Gasblasen enthaltenden zweiten Flüssigkeit oder stromabwärts hiervon zugeführt, wodurch in dem hierzu stromaufwärtigen Bereich eine Ausfällung von Kalkpartikeln und damit eine Kalkablagerung an Anlagenteilen verhindert wird, ohne dass die Funktion der Vorrichtung beeinträchtigt wird.
Um eine ausreichende Kalkausfällung zu gewährleisten, sind die Zufüh- rung für die zu enthärtende Flüssigkeit oder Dispersion und die Zuführung mit der Ausgangsöffnung für die Gasblasen enthaltenden zweiten Flüssigkeit vorzugsweise derart ausgestaltet, dass in dem Behälter eine wenigstens teilweise Durchmischung der zu enthärtenden Flüssigkeit bzw. Dispersion mit der Gasblasen enthaltenden zweiten Flüssigkeit stattfindet. Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Einleitvorrichtung für das wenigstens eine Fällungsmittel bevorzugt in dem Bereich, in dem die wenigstens teilweise Durchmischung der zu enthärtenden Flüssigkeit bzw. Dispersion mit der Gasblasen enthaltenden zweiten Flüssigkeit stattfindet, oder stromabwärts hiervon vorgesehen, um einerseits eine gute Durchmischung zu gewährleisten und andererseits eine Strähnenbildung zu vermeiden, wodurch schneller ein stabiler Betriebszustand erreicht wird. Dabei kann die aus der Vorrichtung abgezogene, enthärte Flüssigkeit bzw. Dispersion zum Teil rezirkuliert werden. In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, in dem Behälter ferner eine Einlaufstrecke für die zu enthärtende Flüssigkeit oder Dispersion vorzusehen ist, an der die Flüssigkeit bzw. Dispersion eine Beschleunigung erfährt und an deren Ende die Flüssigkeit bzw. Dispersi- on im Wesentlichen horizontal in einen als Trennbecken ausgebildeten Abschnitt des Behälters einleitbar ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Einleitvorrichtung für das wenigstens eine Fällungsmittel vorzugsweise in dem Bereich der Einleitung der Flüssigkeit bzw. Dispersion in das Trennbecken, in dem besonders bevorzugt auch die wenigstens teilweise Durchmischung der zu enthärtenden Flüssigkeit bzw. Dispersion mit der Gasblasen enthaltenden zweiten Flüssigkeit stattfindet, vorgesehen.
Vorzugsweise umfasst die Einleitvorrichtung für das wenigstens eine Fällungsmittel wenigstens ein Zuleitungsrohr mit einer Anzahl von Austritts- Öffnungen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist wenigstens ein Teil der Austrittsöffnungen von oberhalb auf den Mischungsbereich, in dem eine wenigstens teilweise Durchmischung der zu enthärtenden Flüssigkeit bzw. Dispersion mit der Gasblasen enthaltenden zweiten Flüssigkeit stattfindet, gerichtet.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, die Austrittsöffnungen zumindest teilweise als Bohrungen in dem Zuleitungsrohr auszubilden.
Vorzugsweise ist zumindest ein Teil der Austrittsöffnungen derart angeordnet, dass diese in den Strömungsweg der Flüssigkeit bzw. Dispersion vor dem Austritt in das Trennbecken gerichtet sind. Es hat sich ebenfalls als vorteilhaft erwiesen, in dem Behälter einen Strömungsweg für die Flüssigkeit bzw. Dispersion vorzusehen, der durch Trennwände in Verteilerzellen unterteilt ist. Bei dieser Ausführungsform sind die Austrittsöffnungen in dem wenigstens einem Zuleitungsrohr der Einleitvorrichtung für das wenigstens eine Fällungsmittel vorzugsweise oberhalb der Verteilerzellen angeordnet. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Verteilerzellen, was besonders bevorzugt ist, einen vollständigen Ring bilden und so einen gleichmäßigen Eintritt der zumindest teilweise zu enthärtenden Flüssigkeit bzw. Dispersion in das vorzugsweise zylindri- sehe Trennbecken gewährleisten. In diesem Fall hat es sich insbesondere auch als vorteilhaft erwiesen, in der Einleitvorrichtung für wenigstens ein Fällungsmittel eine Reihe von beabstandeten Einspritzdüsen vorzusehen, die jeweils im Bereich der Verteilerzelle angeordnet sind. Dabei ist es konstruktiv besonders einfach, diese Einspritzdüsen zumindest teilweise als Bohrungen in dem Zuleitungsrohr auszubilden.
Die Ausrichtung der Einspritzdüsen erfolgt bei der vorgenannten Ausführungsform vorzugsweise in den Bereich hinter den Austrittsöffnungen der Verteilzellen, also nach unten, und zwar vorzugsweise in einem Winkel zwischen 0° und 60° zur Vertikalen. Es hat sich ebenfalls als zweckmäßig herausgestellt, einen Teil der Einspritzdüsen so anzuordnen, dass zumindest ein Teil des Fällungsmittels der zu enthärtenden Flüssigkeit bzw. Dispersion kurz vor den Austrittsöffnungen zugeführt wird.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, dass die Zuführung für die Gasblasen enthaltende zweite Flüssigkeit Einleitöffnungen umfasst, die unterhalb von Austrittsöffnungen der Flüssigkeit bzw. Dispersion angeordnet sind. Auf diese Weise findet die Vermischung der Gasblasen enthaltenden zweiten Flüssigkeit mit der zu enthärtenden Flüssigkeit bzw. Dispersion in dem gleichen Bereich statt, wo die Fäl- lungsreaktion durch die Einleitung des Fällungsmittels stattfindet, so dass sich die Gasblasen an den ausgefällten Kalkpartikel anlagern und diese nach oben fiotiert werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung urnfasst die Zuführung für die Gasblasen enthaltende zweite Flüssigkeit eine Zuleitung für eine druckbeaufschlagte gasversetzte Flüssigkeit mit einer Drosselstelle zur Bildung der Gasblasen, welche bevorzugt in einen Kanalraum unterhalb einer Beruhigungskammer mündet. Die Verhältnisse zwischen Kanalraum und Beruhigungskammer werden dabei vorzugsweise so gestaltet, dass sich die beiden Flüssigkeitsströme nicht vermischen. Neben der Ausbildung laminarer Strömungen bzw. quasi laminarer Strömungen ist es auch vorteilhaft, den Kanalraum baulich einfach durch eine Art Prallplatte oder Scheibe auszubilden, die unterhalb der Beruhigungskammer und vorzugsweise auf deren gesamten Erstreckung vorgesehen ist.
Um den Wirkungsgrad der Anlage zu erhöhen, ist es bekannt, Flockungs- hilfsmittel, vorzugsweise in der Form von Polymeren, zuzuführen. Bisher geschieht dies durch die Beimengung der zu enthärtenden Flüssigkeit bzw. Dispersion vor dem Eintritt in die Beruhigungskammer. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Zuführeinrichtung für Flockungshilfsmittel in die Zuleitung für die druckbeaufschlagte gasversetzte Flüssigkeit einmündet. Damit gelangt das Flockungshilfsmittel erst nach dem Eintritt in das Trennbecken in Verbindung mit der zu enthärtenden Flüssigkeit bzw. Dispersion und bewirkt dort die Flockenbildung.
Vorzugsweise ist in dem Behälter ein Kanalraum mit einem Auslass für die Gasblasen enthaltende zweite Flüssigkeit unterhalb einer Beruhi- gungskammer für die zumindest teilweise zu enthärtende Flüssigkeit bzw. Dispersion sowie unterhalb von Verteilerzellen angeordnet.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, den Aus- lass des Kanalraums unterhalb der Austrittsöffnungen anzuordnen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann im Querschnitt beispielsweise rotationssymmetrisch oder rechteckig ausgebildet sein. Bei einer im Querschnitt rechteckigen Ausgestaltung der Vorrichtung kann beispielsweise ein zentraler Zulauf oder ein Zulauf nur an einem Ende oder an beiden Enden der Vorrichtung vorgesehen sein.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur zumindest teilweisen Enthärtung einer Flüssigkeit oder einer Dispersion, bei dem der Flüssigkeit oder der Dispersion wenigstens ein Fällungsmittel zur Ausfällung von Kalk unter Bildung von Kalkpartikeln zugeführt wird und bei dem durch die Flüssigkeit oder die Dispersion Gasblasen durchgeperlt werden, wobei das Verfahren in einer zuvor beschriebenen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittansicht einer Vorrichtung zur zumindest teilweisen Enthärtung einer Flüssigkeit oder einer Dispersion gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Er- findung, Fig. 2 eine schematische Schnittansicht gemäß der Linie II-II in der
Fig. 1,
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt des in der Fig. 1 mit III bezeichneten Bereichs,
Fig. 4 einen Ausschnitt einer Draufsicht der Vorrichtung und
Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt einer Vorrichtung zur zumindest teilweisen Enthärtung einer Flüssigkeit oder einer Dispersion gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur zumindest teilweisen Enthärtung von Flüssigkeit oder Dispersion gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung umfasst einen Behälter 11 , der in ein Trennbecken 12 und eine darin zentrisch enthaltene Beruhigungskammer 14 mit einer vorzugsweise exzentrischen Zuführung 16 für zu enthärtende Flüssigkeit/ Dispersion unterteilt ist. Entlang des Außenum- fangs im Bodenbereich der Beruhigungskammer 14 sind am Umfang verteilt gekrümmte Leitbleche 18, welche in der Fig. 2 im Detail dargestellt sind, angeordnet, die eine Vielzahl von Verteilerzellen 20 mit Austrittsöffnungen 22 definieren. Unterhalb der Beruhigungskammer 14 und den Leitblechen 18 bzw. den Verteilerzellen 20 befindet sich eine Trennplatte 24 sowie eine Bodenplatte 26, zwischen denen ein Kanalraum 28 definiert ist, dessen ringförmiger Auslass 30 etwa unterhalb der Austrittsöffnungen 22 angeordnet ist. Eine Zuleitung 32 für eine druckbeaufschlagte und mit Gas versetzte Flüssigkeit, vorzugsweise mit Luft oder CO2 versetztes Was- ser, ist mit einer Entspannungsvorrichtung 34, z.B. einer Drossel oder einem Entspannungsventil verbunden, über die der Druck entspannt wird, so dass sich infolge der Druckverringerung in der Flüssigkeit Gasblasen bilden. Die Entspannungsvorrichtung 34 ist über einen vorzugsweise zentralen Einlauf der Zuführung 36 für die Gasblasen enthaltende Flüssigkeit mit dem Kanalraum 28 verbunden, um eine gleichmaßige Verteilung der Gasblasen enthaltenden Flüssigkeit zu gewährleisten.
In der Zuleitung 32 für die druckbeaufschlagte und mit Gas versetzte Flüssigkeit ist eine Einleitvorrichtung 40 für ein Flockungshilfsmittel in Form einer Zuführleitung vorgesehen, das vorzugsweise nach der Entspannung zudosiert wird.
Wie in der Fig. 3 dargestellt, ist eine Einleitvorrichtung 50 für ein Fällungsmittel oberhalb und radial außerhalb der Verteilerzellen 20 in der Form einer ersten ringförmigen Leitung vorgesehen, die erste Einspritzdüsen 52 aufweist, welche nach schräg unten und radial außen gerichtet sind, und zweite Einspritzdüsen 54 aufweist, die nach vertikal unten gerichtet sind. Ferner umfasst die Vorrichtung 10 eine zweite ringförmige Leitung 56 mit nach unten gerichteten Einspritzdüsen 58. Diese Leitun- gen 50, 56 können ringförmig oder nur ringabschnittförmig sein und können, wie dargestellt, außerhalb der Wandung 60 angeordnet sein oder in diese integriert (nicht dargestellt) sein.
Beim Betrieb der Vorrichtung 10 wird die zu enthärtende Flüssigkeit bzw. Dispersion über die Zuführung 16 in die Beruhigungskammer 14 eingeleitet. Anschließend strömt die Flüssigkeit bzw. Dispersion nach radial außen in die am Umfang der Beruhigungskammer 14 verteilten Verteilerzellen 20, die durch die Leitbleche 18 gegeneinander abgegrenzt sind. Dabei erfährt die Flüssigkeit bzw. Dispersion eine im Wesentlichen horizontale und radial-tangentiale Bewegung und tritt an den Austrittsöffnungen 22 der Verteilerzellen 20 in den Ringraum des Trennbeckens 12 ein.
Während des Passierens der Austrittsöffnungen 22, d.h. entweder kurz vor dem Passieren der Austrittsöffnungen 22 oder danach oder beidem, wird über die Einspritzdüsen 52, 54, 58 ein Fällungsmittel eingespritzt, das sich mit der zu enthärtenden Flüssigkeit/ Dispersion vermischt, so dass sich durch eine Fällungsreaktion Kalkflocken bilden.
Über die Zuleitung 32 wird der Vorrichtung 10 eine druckbeaufschlagte, gasversetzte (gegebenenfalls gasgesättigte) Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, zugeführt. Über die Einleitvorrichtung für Flockungshilfsmittel 40 wird der druckbeaufschlagten, gasversetzten Flüssigkeit ein Flockungshilfsmittel zugemischt, das zunächst keinerlei Funktion erfüllt, da das Fluid keinen oder nur minimal feine Flocken enthält. In der Entspannungsvorrichtung 34 wird der Druck in der Flüssigkeit schlagartig entspannt, weswegen das gelöste Gas ausperlt und Bläschen bildet. Diese Gasblasen enthaltende Flüssigkeit tritt nun über die Zuführung 36 in den Kanalraum 28 ein und strömt nach radial außen. An dem ringförmigen Auslass 30 des Kanalraums 28 tritt die gasblasenversetzte Flüssigkeit unterhalb der Austrittsöffnungen 22 in den Ringraum des Trennbeckens 12 ein.
Die Gasblasen treiben nach oben und damit durch den Fällungsreakti- onsbereich der zu enthärtenden Flüssigkeit/ Dispersion mit dem Fällungsmittel, so dass sich die Gasblasen an den gebildeten Kalkflocken anhaften. Durch das in der gasblasenversetzten Flüssigkeit enthaltende Flockungshilfsmittel wird die Flockenbildung weiter verbessert und der in der Flüssigkeit/ Dispersion enthaltende Kalk wird zu einem Großteil, und zwar je nach Verfahrensführung in einem Bereich zwischen 40 und 98 %, entfernt.
Abhängig von den Prozessparametern wird die Anordnung, die Anzahl und die Dimensionierung der Einspritzdüsen 52, 54, 58 sowie deren Sprührichtung gewählt. Es wird darauf hingewiesen, dass die Einspritzdüsen 52, 54, 58 nicht notwendigerweise gleichzeitig vorhanden sein müssen. Vielmehr kann es ausreichen, nur eine oder zwei der drei Einspritzdüseneinrichtungen vorzusehen.
In der Fig. 4 ist ein Ausschnitt einer Draufsicht der Feststoffabtrennvorrichtung dargestellt, bei der die gekrümmten Leitbleche 18 und dazwischen angeordnete Verteilerzellen 20 zu erkennen sind. Die Endkanten der Leitbleche 18 weisen in der dargestellten Ausführungsform Spritzdü- sen auf, die eine Einspritzung in Richtung der beiderseitigen Verteilerzellen 20, durch Pfeile angedeutet, ermöglichen. Es kann alternativ auch eine Einspritzung nur in einer Richtung erfolgen. Diese Einspritzdüsen sind über der Höhe der Leitbleche 18 verteilt, wobei vorzugsweise 3 bis 5 übereinander angeordnete Düsen vorgesehen sind.
In der Fig. 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur zumindest teilweisen Enthärtung einer Flüssigkeit oder einer Dispersion gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, welche in dem Behälter 11 ein rechteckiges Trennbecken 61 aufweist. In der Vorrichtung ist eine Zuführung 62 für die zu enthärtende Flüssigkeit/ Dispersion vorgesehen, die in ihrer Funktion der in der Fig. 1 mit der Bezugsziffer 16 versehenen Zuführung entspricht. Unterhalb der Zuführung 62 ist eine Zuführung 64 für Gasblasen sowie Flockungshilfsmittel enthaltende Flüssigkeit vorgesehen, welche in ihrer Funktion und Beschickung der in der Fig. 1 mit der Bezugsziffer 36 versehenen Zuführung entspricht. Stromabwärts der Zu- führung 64 ist ein schräg aufwärts verlaufender Strömungskanal 66 der Zuführung 64 vorgesehen, der zum einen das Wasser-Gas-Gemisch nach oben führt und zum anderen einen sich nach oben erweiternden Strömungsweg 67 für die zu enthärtende Flüssigkeit bzw. Dispersion nach oben definiert. Dadurch erfährt die zu enthärtende Flüssigkeit bzw. Dispersion eine negative Beschleunigung. Alternativ wäre es auch möglich, den Strömungskanal 66 in die andere Richtung zu neigen um einen sich verjüngenden Strömungsweg 67 für die zu enthärtende Flüssigkeit bzw. Dispersion und damit eine positive Beschleunigung zu bewirken.
Oberhalb des Auslasses 68 des Strömungskanals 66 der Zuführung 64 befindet sich der eigentliche Auslass für die zu enthärtende Flüssigkeit/Dispersion in das Trennbecken 61.
An dem Auslass 68 des Strömungskanals 66 der Zuführung 64 befindet sich eine Einspritzvorrichtung 70 für das zuzuführende Fällungsmittel, durch welche das Fällungsmittel in den Strömungsweg der sich mit dem Wasser-Gasgemisch mischenden Flüssigkeit/ Dispersion gespritzt wird.
Stromabwärts von dem Auslass 68 sammelt sich das Flotat 72 auf der
Oberfläche der Flüssigkeit und wird abgeschöpft, während das Klarwasser über den Klarwasserabzug 74 abgezogen wird.
Bezugszeichenliste
10 Vorrichtung zur zumindest teilweisen Enthärtung
11 Behälter
12 Trennbecken
14 Beruhigungskammer/ Einlaufe trecke
16 Zuführung für Flüssigkeit/ Dispersion 18 Leitblech
20 Verteilerzelle
22 Austrittsöffnung der Verteilerzelle
24 Trennplatte
26 Bodenplatte 28 Kanalraum
30 Auslass des Kanalraums
32 Zuführung für druckbeaufschlagte gasversetzte Flüssigkeit
34 Entspannungsventil/ Drosselstelle
36 Zuführung für Gasblasen enthaltende Flüssigkeit 40 Einleitvorrichtung für Flockungshilfsmittel
50 Einleitvorrichtung/ ringförmige Leitung für Fällungsmittel
52 Austrittsöffnung/ erste Einspritzdüse(n)
54 Austrittsöffnung/ zweite Einspritzdüse(n)
56 Einleitvorrichtung/ Leitung für Fällungsmittel 58 Austrittsöffnung/ nach unten gerichtete Einspritzdüse(n) für
Fällungsmittel
60 Wandung
61 Trennbecken
62 Zuführung für Flüssigkeit/ Dispersion 64 Zuführung für Gasblasen enthaltende Flüssigkeit Strömungskanal der Zuführung für Gasblasen enthaltende Flüssigkeit Einlaufstrecke/ Strömungsweg Auslass der Zuführung für Gasblasen enthaltende Flüssigkeit Einleit-/- Spritzvorrichtung für Fällungsmittel Flotat Klarwasserabzug

Claims

Pate ntansprüche
1. Verfahren zur zumindest teilweisen Enthärtung einer Flüssigkeit oder einer Dispersion, bei dem der Flüssigkeit oder der Dispersion wenigstens ein Fällungsmittel zur Ausfällung von Kalk unter Bildung von Kalkpartikeln zugeführt wird und bei dem durch die Flüs- sigkeit oder die Dispersion Gasblasen durchgeperlt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Fällungsmittel der Flüssigkeit oder der Dispersion zugeführt wird, während die Gasblasen durch die Flüssigkeit oder die Dispersion durchgeperlt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dieses derart durchgeführt wird, dass sich die durch die Flüssigkeit bzw. Dispersion durchgeperlten Gasblasen während der Bildung oder unmittelbar nach der Bildung der Kalkpartikel an die Kalkpartikel anlagern.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieses derart durchgeführt wird, dass sich die Gasblasen an den
Kalkpartikeln in einem solchen Ausmaß anlagern, dass die so gebildeten Kalkpartikel mit anhaftenden Gasblasen eine geringere Dichte als die Flüssigkeit bzw. Dispersion aufweisen und so bis zu der Oberfläche der Flüssigkeit bzw. Dispersion aufsteigen.
4. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Flüssigkeit bzw. Dispersion durchgeperlten Gasblasen einen durchschnittlichen Durchmesser von weniger als 100 μm, bevorzugt von weniger als 70 μm und besonders bevorzugt zwischen 20 und 60 μm aufweisen.
5. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als Druckentspannungsflotationsverfahren durchgeführt wird.
6. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeit bzw. Dispersion zudem ein Flockungshilfsmittel zugeführt wird.
7. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens teilweise zu enthärtenden Flüssigkeit bzw. Dispersion unter Druck Gas zugesetzt wird, die so gebildete druckbeaufschlagte, gasversetzte Flüssigkeit bzw. Dispersion entspannt wird, so dass sich in der Flüssigkeit bzw. Dispersion infolge der Druck- Verminderung Gasblasen bilden, welche durch die Flüssigkeit bzw.
Dispersion durchperlen, und der Flüssigkeit bzw. Dispersion nach der Entspannung ein Fällungsmittel zugesetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeit bzw. Dispersion vor der Entspannung ein FIo- ckungshilfsmittel zugeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeit bzw. Dispersion nach der Entspannung ein FIo- ckungshilfsmittel zugeführt wird.
10. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens teilweise zu enthärtende Flüssigkeit bzw. Dispersion in einen Behälter (11) eingeführt wird, dem Behälter (11) über eine separate Zuführung (36, 66) eine zweite Flüssigkeit zugeführt wird, in der zuvor unter Druck Gas gelöst wurde und welche nachfolgend entspannt wurde, so dass sich in der Flüssigkeit Gasblasen bilden, und dem Behälter (11) über eine weitere separate Zuführung (50, 56, 70) Fällungsmittel zugeführt wird, wobei die die Gasblasen enthaltende zweite Flüssigkeit und die wenigstens teilweise zu enthärtende Flüssigkeit bzw. Dispersion zumindest in einem Teil des Be- hälters (11) miteinander vermischt werden, wobei die Gasblasen durch die zweite Flüssigkeit und die damit vermischte Flüssigkeit bzw. Dispersion durchperlen, und wobei das Fällungsmittel in dem Bereich, in dem die Flüssigkeit bzw. Dispersion und die zweite Flüssigkeit miteinander vermischt werden und in dem Gasblasen durch die Mischung durchperlen, oder stromabwärts dieses Bereichs zugeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten Flüssigkeit vor der Zuführung in den Behälter (11) wenigstens ein Flockungshilfsmittel zugegeben wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit der Flüssigkeit bzw. Dispersion in dem Behälter (11) weniger als 20 Minuten, bevorzugt weniger als 10 Minuten und besonders bevorzugt zwischen 1 und 6 Minuten beträgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens teilweise zu enthärtende Flüssigkeit bzw. Dispersion in eine zentrisch in dem Behälter (11) angeordnete Beruhigungskammer (14) eingeleitet wird und anschließend radial nach außen in Verteilerzellen (20) eintritt, diese im Wesentlichen horizontal und radial- tangential durchströmt und über Austrittsöffnungen (22) in ein Trennbecken (12) eintritt, in dem der Flüssigkeit bzw. Dispersion eine Gasblasen enthaltende zweite Flüssigkeit zugeführt wird, wobei der Flüssigkeit bzw. Dispersion im Bereich der Durchströmung der Austrittsöffnungen (22) das Fällungsmittel zugeführt wird.
14. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fällungsmittel eine Base ist, welche vorzugsweise aus der aus Natronlauge, Kalilauge, Calciumhydroxid und beliebigen Kombination hiervon bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert der zumindest teilweise zu enthärtenden Flüssigkeit bzw. Dispersion nach der Zugabe des Fällungsmittels zwischen 7 und 10, bevorzugt zwischen 7 und 9 und besonders bevorzugt zwischen 7,5 und 8,5 beträgt.
16. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 7, 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Flockungshilfsmittel ein Polyacrylamid oder ein Polymer auf Basis von Acrylsäure und/ oder Methacrylsäure ist.
17. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Härtegrad der Flüssigkeit bzw. Dispersion während des Verfahrens bezogen auf den Härtegrad der Ausgangsflüssigkeit bzw. Aus- gangsdispersion zwischen 10 und 90 % und bevorzugt zwischen 20 und 80 % verringert wird.
18. Verfahren zur Reinigung von Abwasser, insbesondere zur kontinuierlichen Reinigung von Abwasser in der Papierindustrie, bei dem einem anaeroben Reaktor zu reinigendes Abwasser zugeführt wird, das Abwasser in dem anaeroben Reaktor mit anaeroben Mikroorganismen kontaktiert wird, um in dem Abwasser enthaltene Verunreinigungen abzubauen, und das gereinigte Abwasser aus dem anaeroben Reaktor abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des Abwassers zwecks wenigstens teilweiser Enthärtung vor der Zuführung in den anaeroben Reaktor oder nach der Abführung aus dem anaeroben Reaktor einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 unterzogen wird.
19. Vorrichtung zur zumindest teilweisen Enthärtung einer Flüssigkeit oder einer Dispersion umfassend einen Behälter (11), in dem eine Zuführung (16, 62) für die zu enthärtende Flüssigkeit oder Dispersion, eine Zuführung (36, 66) mit einer Ausgangsöffnung (68) für eine Gasblasen enthaltende zweite Flüssigkeit und eine Einleitvorrichtung (50, 56, 70) für wenigstens ein Fällungsmittel vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einleitvorrichtung (50, 56, 70) für das wenigstens eine Fäl- lungsmittel im Bereich der Ausgangsöffnung (68) der Zuführung
(36, 66) für die Gasblasen enthaltenden zweiten Flüssigkeit oder stromabwärts hiervon vorgesehen ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung (16, 62) für die zu enthärtende Flüssigkeit oder Dispersion und die Zuführung (36, 66) mit der Ausgangsöffnung (68) für die Gasblasen enthaltenden zweiten Flüssigkeit derart ausgestaltet sind, dass in dem Behälter (11) eine wenigstens teilweise Durchmischung der zu enthärtenden Flüssigkeit bzw. Dispersion mit der Gasblasen enthaltenden zweiten Flüssigkeit stattfindet, wobei die Einleitvorrichtung (50, 56, 70) für das wenigstens eine Fällungsmittel in dem Bereich, in dem die wenigstens teilweise Durchmischung der zu enthärtenden Flüssigkeit bzw. Dispersion mit der Gasblasen enthaltenden zweiten Flüssigkeit stattfindet, oder stromabwärts hiervon vorgesehen ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Behälter (11) ferner eine Einlaufstrecke (14, 67) für die zu enthärtende Flüssigkeit oder Dispersion vorgesehen ist, an der die Flüssigkeit bzw. Dispersion eine Beschleunigung erfährt und an deren Ende die Flüssigkeit bzw. Dispersion im Wesentlichen horizon- tal in einen als Trennbecken (12, 61) ausgebildeten Abschnitt des
Behälters (11) einleitbar ist, wobei die Einleitvorrichtung (50, 56, 70) für das wenigstens eine Fällungsmittel vorzugsweise in dem Bereich der Einleitung der Flüssigkeit bzw. Dispersion in das Trennbecken (12, 61) vorgesehen ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Einleitvorrichtung (50, 56, 70) für das wenigstens eine Fällungsmittel wenigstens ein Zuleitungsrohr mit einer Anzahl von Austrittsöffnungen (52, 54, 58) umfasst.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Austrittsöffnungen (52, 54, 58) von oberhalb auf den Mischungsbereich, in dem eine wenigstens teilweise
Durchmischung der zu enthärtenden Flüssigkeit bzw. Dispersion mit der Gasblasen enthaltenden zweiten Flüssigkeit stattfindet, gerichtet ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen (52, 54, 58) zumindest teilweise als Bohrungen in dem Zuleitungsrohr ausgebildet sind.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Austrittsöffnungen (58) derart angeordnet ist, dass diese in den Strömungsweg der Flüssigkeit bzw. Dispersion vor dem Austritt in das Trennbecken (12, 61) gerichtet sind.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Behälter (11) ein Strömungsweg für die Flüssigkeit bzw. Dispersion vorgesehen ist, der durch Trennwände (18) in Verteiler- zellen (20) unterteilt ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung (36, 66) für die Gasblasen enthaltende zweite Flüs- sigkeit Einleitöffnungen (30) umfasst, die unterhalb von Austrittsöffnungen (22) der Flüssigkeit bzw. Dispersion angeordnet sind.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung (36, 66) für die Gasblasen enthaltende zweite Flüssigkeit eine Zuleitung (32) für eine druckbeaufschlagte gasversetzte Flüssigkeit mit einer Drosselstelle (34) zur Bildung der Gasblasen umfasst.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Behälter (11) ferner eine Zuführeinrichtung (40) für FIo- ckungshilfsmittel vorgesehen ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (40) für das Flockungshilfsmittel in die Zuleitung (32) für die druckbeaufschlagte gasversetzte Flüssigkeit einmündet.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Behälter (11) ein Kanalraum (28) mit einem Auslass (30) für die Gasblasen enthaltende zweite Flüssigkeit unterhalb einer Beru- higungskammer (14) für die zumindest teilweise zu enthärtende
Flüssigkeit bzw. Dispersion sowie unterhalb von Verteilerzellen (20) angeordnet ist.
32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (30) des Kanalraums (28) unterhalb der Austrittsöffnungen (22) der Verteilerzellen (20) angeordnet ist.
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass diese im Querschnitt rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass diese im Querschnitt rechteckig ausgebildet ist.
35. Verfahren zur zumindest teilweisen Enthärtung einer Flüssigkeit oder einer Dispersion, bei dem der Flüssigkeit oder der Dispersion wenigstens ein Fällungsmittel zur Ausfällung von Kalk unter BiI- dung von Kalkpartikeln zugeführt wird und bei dem durch die Flüssigkeit oder die Dispersion Gasblasen durchgeperlt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 34 durchgeführt wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013186210A1 (de) * 2012-06-12 2013-12-19 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum entkalken von prozesswasser

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1536599A (fr) * 1967-09-01 1968-08-16 Komline Sanderson Eng Corp Procédé et appareil perfectionnés permettant d'effectuer continuellement un mélange préalable d'une boue et d'un liquide gazéifié et son introduction dans une cuve de flottation
US3547800A (en) * 1967-05-29 1970-12-15 Fairbanks Morse Inc Apparatus and method for purifying waste waters
JPS55119457A (en) * 1979-03-09 1980-09-13 Nikko Eng Kk Floatation separation apparatus
DE3900731A1 (de) * 1989-01-12 1990-07-19 Mueller Rehm Wassertechnik Gmb Vorrichtung zur abwasser-reinigung durch flockung und flotation
DE4200802A1 (de) * 1992-01-15 1993-07-22 M U S Mahler Umweltschutz Syst Vorrichtung zur reinigung von abwasser
US5240600A (en) * 1990-07-03 1993-08-31 International Environmental Systems, Inc., Usa Water and wastewater treatment system
WO1998031634A1 (en) * 1997-01-15 1998-07-23 Hans Eriksson Method and apparatus for purifying a liquid by means of flotation
DE19902148A1 (de) * 1999-01-20 2000-08-10 Meri Entsorgungstech Papierind Tangentiale Feststoffabtrenn-Vorrichtung
EP1193342A1 (de) * 2000-09-27 2002-04-03 Meri Entsorgungstechnik für die Papierindustrie GmbH Säulen-Flotationsvorrichtung
WO2006035042A1 (de) * 2004-09-28 2006-04-06 KOWITEC Ingenieurgesellschaft für Wassertechnik mbH Vorrichtung und verfahren zur abwasserreinigung

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3547800A (en) * 1967-05-29 1970-12-15 Fairbanks Morse Inc Apparatus and method for purifying waste waters
FR1536599A (fr) * 1967-09-01 1968-08-16 Komline Sanderson Eng Corp Procédé et appareil perfectionnés permettant d'effectuer continuellement un mélange préalable d'une boue et d'un liquide gazéifié et son introduction dans une cuve de flottation
JPS55119457A (en) * 1979-03-09 1980-09-13 Nikko Eng Kk Floatation separation apparatus
DE3900731A1 (de) * 1989-01-12 1990-07-19 Mueller Rehm Wassertechnik Gmb Vorrichtung zur abwasser-reinigung durch flockung und flotation
US5240600A (en) * 1990-07-03 1993-08-31 International Environmental Systems, Inc., Usa Water and wastewater treatment system
DE4200802A1 (de) * 1992-01-15 1993-07-22 M U S Mahler Umweltschutz Syst Vorrichtung zur reinigung von abwasser
WO1998031634A1 (en) * 1997-01-15 1998-07-23 Hans Eriksson Method and apparatus for purifying a liquid by means of flotation
DE19902148A1 (de) * 1999-01-20 2000-08-10 Meri Entsorgungstech Papierind Tangentiale Feststoffabtrenn-Vorrichtung
EP1193342A1 (de) * 2000-09-27 2002-04-03 Meri Entsorgungstechnik für die Papierindustrie GmbH Säulen-Flotationsvorrichtung
WO2006035042A1 (de) * 2004-09-28 2006-04-06 KOWITEC Ingenieurgesellschaft für Wassertechnik mbH Vorrichtung und verfahren zur abwasserreinigung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013186210A1 (de) * 2012-06-12 2013-12-19 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum entkalken von prozesswasser

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