AT506037B1 - Mittel für die schlammentwässerung und schlammeindickung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Mittel für die Schlammentwässerung und Schlammeindickung, insbesondere Flockungshilfsmittel zur Behandlung von gewerblichen, industriellen und kommunalen Schlämmen, auf der Basis synthetischer wasserlöslicher Polymere, insbesondere Polyacrylamide, Polyamine oder Poly-Dialyldimethylamoniumchlorid. Um die Entwässerungs- und Eindickungsleistung des Flockungshilfsmittels zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass dem Fällungshilfsmittel synthetische Nanopartikel zudosiert sind.
Description
österreichisches Patentamt AT506 037 B1 2013-12-15
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Mittel für die Schlammentwässerung und Schlammeindickung, insbesondere Flockungshilfsmittel zur Behandlung von gewerblichen, industriellen und kommunalen Schlämmen, auf der Basis synthetischer wasserlöslicher Polymere, insbesondere Polyacrylamide, Polyamine oder Poly-Dialyldimethylamoniumchlorid.
[0002] Zum Einsatz kommen Flockungshilfsmittel unter anderem bei der Entwässerung und Eindickung kommunaler und industrieller Schlämme in Kläranlagen, bei der Aufbereitung von Prozess- und Kreislaufwasser und der Klärung Nutz- oder Trinkwasser.
[0003] Mit Fällungsmitteln können selbst kleinste Wasserinhaltsstoffe aus dem zu reinigenden Wasser entfernt werden. Entspricht die Dichte der feinen Wasserinhaltsstoffe der des Wassers, halten sich diese in Schwebe und können nicht sedimentieren. Eine weitere Störung der Sedimentation ist durch eine gegenseitige Abstoßung der einzelnen Teilchen untereinander gegeben, was wiederum eine gegenseitige Zusammenballung der Schwebeteilchen verhindert. Eben dies soll mit Flockungs- und Flockungshilfsmitteln ermöglicht werden. Mit Flockungsmitteln und Flockungshilfsmittels werden die Schwebstoffe zu größeren Flocken zusammengeballt, wodurch diese eine größere Dichte erhalten, und letztendlich sedimentieren. Als Flockungsmittel werden zumeist Eisensalze und Aluminiumsalze verwendet. Flockungsmittel bilden aus den Schwebstoffen Mikroflocken, die sich bereits gut durch Filtration entfernen lassen. Ist eine Feststoffentfernung durch Sedimentation oder Flotation gewünscht, kommt zusätzlich zum Flockungsmittel ein Flockungshilfsmittel zum Einsatz, das aus den Mikroflocken größere Makroflocken bildet.
[0004] Organische Flockungshilfsmittel werden zur Abwasserbehandlung, zur Schlammentwäs-serung und zur Schlammeindickung im kommunalen Bereich eingesetzt. Sie werden nach ihrem Ladungscharakter unterteilt in nichtionische, kationische und anionische Flockungshilfsmittel. Letztere werden auch als Polyelektrolyte bezeichnet. Die Verwendung organischer Polymere führt insbesondere zu Einsparungen an anorganischen Fällungsmitteln und zur Verminderung der anfallenden Schlammmengen.
[0005] Flockungshilfsmittel finden insbesondere dort Verwendung, wo eine Fest-Flüssig-Trennung gewünscht ist und beschleunigen die Sedimentation von suspendierten Feststoffteilchen. Zur Abwasserbehandlung und Schlammentwässerung im kommunalen Bereich werden heute übenwiegend synthetische wasserlösliche Polymere verwendet, wie beispielsweise Poly-Dialyldimethylamoniumchlorid, Polyamine, Polyacrylamide u. dgl. in fester und flüssiger Form. Natürliche Flockungshilfsmittel kommen nur in speziellen Anwendungsbereichen zum Einsatz. Durch den Einsatz von Fällungs- und Flockungshilfsmitteln kommt es zu einer vermehrten Schlammproduktion sowie zu einer weitgehenden Einbindung partikulärer Wasserinhaltsstoffe.
[0006] Heute kommen fast ausschließlich Polymere oder Copolymere auf der Basis von Acrylamid zum Einsatz. Die Acrylamidderivate weisen zwar in der Regel Restmonomergehalte von weniger als 0,1% auf. Als Nachteil ist den bekannten Fällungsmitteln aber zu eigen, dass sie zu den wassergefährdenden Stoffen zählen, weshalb sie nur in geringem Maß verwendet werden sollten.
[0007] Wang ZS, et al. („Sludge conditioning by using aluminia nanoparticles and polyelectro-lyte"; Water Sei Technol. 2007; 56(8): 125-132) offenbart ein Mittel zur Schlammkonditionierung mittels Aluminiumoxydpartikeln, die in einer Größe zwischen 139,5 und 326,4 nm vorliegen. Dieser Zusatz von gerüstbildenden Zusatzstoffen, die üblicherweise chemisch innert sind, ist eine verbreitete Verfahrensweise. So offenbart auch die EP 53251 A1 ein Verfahren zum Entwässern von Schlämmen auf Filterpressen mit Hilfe von organischen Zusatzstoffen durch Zusatz von Kohle- oder Aschenpartikel. Die verwendeten Partikel weisen Korngrößen von rund 1mm auf.
[0008] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Mittel für die Schlammentwässerung und Schlammeindickung der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, dass die Entwässe- 1 /3 österreichisches Patentamt AT506 037 B1 2013-12-15 rungs- und Schlammeindickungsleistung bei möglichst geringem Einsatz von synthetischen wasserlöslichen Polymeren wirkungsvoll gesteigert werden kann.
[0009] Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass dem Flockungshilfsmittel synthetische Nanopartikel zudosiert sind.
[0010] Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass die Entwässerungs- und Eindickungsleistung durch die Zugabe synthetischer Nanopartikel erheblich gesteigert werden kann. Dabei kommen beispielsweise nanostrukturierte Metalloxide, nanostrukturierte Kohlenstoffverbindungen, nanostrukturierte Halbmetalle, nanostrukturierte Halbmetalloxide und/oder nano-strukturiertes Si02 mit einer durchschnittlichen Korngröße von rund 109 Metern zum Einsatz, welche Nanopartikel in die Flockungshilfsmittelmatrix verteilt eingebunden ist. Damit ergibt sich aufgrund der verbesserten Entwässerungs- und Eindickungsleistung zudem eine mögliche Einsparung stofflicher Ressourcen, insbesondere an der erforderlichen Menge von Flockungshilfsmitteln auf der Basis von synthetischen wasserlöslichen Polymeren.
[0011] Durch das Einbringen der Nanopartikel in das als Matrix wirkende Flockungshilfsmittel kommt es insbesondere auch aufgrund der großen Oberfläche der Nanopartikel zu einem erhöhten Ladungsausgleich zwischen den Schwebeteilchen, was die Zusammenballung der Schwebeteilchen erheblich beschleunigt und wodurch gegebenenfalls die eingesetzte Menge an Flockungshilfsmittel aufgrund der erheblich erhöhten Flockungsleistung verringert werden kann. Nanopartikel haben das Potential zur Bindung funktioneller Gruppen. Aufgrund des verbesserten Ladungsausgleiches ergibt sich auch ein stabileres Agglomerat, das in einfacher Weise eine klare Trennung von fester und flüssiger Phase ermöglicht. Das erfindungsgemäße Mittel eignet sich insbesondere zur Entwässerung- und Eindickung von Schlämmen jeder Art, wobei ein erhebliches Potential zur Einsparung der umweltgefährdenden synthetischen wasserlöslichen Polymere bei gleicher bzw. verbesserter Entwässerungs- und Eindickungsleistung gegeben ist.
[0012] Eine besonders gute Entwässerungs- und Eindickungsleistung ergibt sich, wenn einem Liter Flockungshilfsmittel wenigstens eine Menge von 1pg, vorzugsweise 1mg, synthetische Nanopartikel zudosiert sind, wobei sich herausgestellt hat, dass sich Nanopartikel auf der Basis von metallischen Oxiden, nanostrukturierten Kohlenstoffverbindungen, Halbmetallen, Halbmetalloxiden und/oder Si02 besonders gut zu diesem Zweck eignen.
[0013] Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Schlammentwässerung und Schlammeindickung, beispielsweise von gewerblichen, industriellen und kommunalen Schlämmen, durch Zugabe von Flockungshilfsmitteln in einem Verfahrensschritt und einer statischen oder maschinellen Entwässerung und Eindickung der Schlämme. Nach der Zugabe des Gemisches erfolgt eine Entwässerung und Eindickung der Schlämme. Um die Entwässerungs- und Eindickungsleistung des Flockungshilfsmittels zu erhöhen wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass dem außerhalb der Verfahrensschritte vorbereiteten Flockungshilfsmittel synthetische Nanopartikel zudosiert werden, bevor das Gemisch dem Schlamm zudosiert wird.
[0014] Eine erheblich verbesserte Reinigungswirkung für das Wasser ergibt sich, wenn das Gemisch aus Flockungshilfsmittel und Nanopartikeln dem zu reinigenden Schlamm in einer auf die Schlammmenge bezogenen Menge von 0,1 bis 2000 g/m3 beigemengt wird.
[0015] Des Weiteren betrifft die Erfindung die Verwendung eines mit synthetischen Nanopartikeln, versehenen Flockungshilfsmittels, insbesondere auf der Basis synthetischer wasserlöslicher Polymere, wie Polyacrylamide, Polyamine oder Poly-Dialyldimethylamoniumchlorid, zur Schlammentwässerung und Schlammeindickung, wobei die synthetischen Nanopartikel vorzugsweise Partikel auf der Basis von metallischen Oxiden, nanostrukturierten Kohlenstoffverbindungen, Halbmetallen, Halbmetalloxiden und/oder Si02 sind. 2/3
Claims (7)
- österreichisches Patentamt AT506 037B1 2013-12-15 Patentansprüche 1. Mittel für die Schlammentwässerung und Schlammeindickung, insbesondere Flockungshilfsmittel zur Behandlung von gewerblichen, industriellen und kommunalen Schlämmen, auf der Basis synthetischer wasserlöslicher Polymere, insbesondere Polyacrylamide, Polyamine oder Poly-Dialyldimethylamoniumchlorid, dadurch gekennzeichnet, dass dem Flockungshilfsmittel synthetische Nanopartikel zudosiert sind.
- 2. Mittel für die Schlammentwässerung und Schlammeindickung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einem Liter Flockungshilfsmittel wenigstens eine Menge von 1pg synthetische Nanopartikel zudosiert sind.
- 3. Mittel für die Schlammentwässerung und Schlammeindickung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einem Liter Flockungshilfsmittel wenigstens eine Menge von 1mg synthetische Nanopartikel zudosiert sind.
- 4. Mittel für die Schlammentwässerung und Schlammeindickung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gemisch synthetische Nanopartikel auf der Basis von metallischen Oxiden, nanostrukturierten Kohlenstoffverbindungen, Halbmetallen, Halbmetalloxiden und/oder Si02 zudosiert sind.
- 5. Verfahren zur Schlammentwässerung und Schlammeindickung, beispielsweise von gewerblichen, industriellen und kommunalen Schlämmen, durch Zugabe von Flockungshilfsmitteln in einem Verfahrensschritt und einer statischen oder maschinellen Entwässerung und Eindickung der Schlämme, dadurch gekennzeichnet, dass dem außerhalb der Verfahrensschritte vorbereiteten Flockungshilfsmittel synthetische Nanopartikel zudosiert werden, bevor das Gemisch dem Schlamm zudosiert wird.
- 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch aus Flockungshilfsmittel und Nanopartikeln dem zu reinigenden Schlamm in einer auf die Schlammmenge bezogenen Menge von 0,1 bis 2000 g/m3 beigemengt wird.
- 7. Verwendung eines mit synthetischen Nanopartikeln, versehenen Flockungshilfsmittels, insbesondere auf der Basis synthetischer wasserlöslicher Polymere, wie Polyacrylamide, Polyamine oder Poly-Dialyldimethylamoniumchlorid, zur Schlammentwässerung und Schlammeindickung, wobei die synthetischen Nanopartikel vorzugsweise Partikel auf der Basis von metallischen Oxiden, nanostrukturierten Kohlenstoffverbindungen, Halbmetallen, Halbmetalloxiden und/oder Si02 sind. Hierzu keine Zeichnungen 3/3
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