DE19811742A1 - Verfahren zur Reinigung von Abwasser von kolloidalem Kaolin und/oder Calciumcarbonat - Google Patents
Verfahren zur Reinigung von Abwasser von kolloidalem Kaolin und/oder CalciumcarbonatInfo
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Reinigung von Abwasser von kolloidalem Kaolin und/oder Calciumcarbonat wird dem Abwasser Calciumoxid und/oder Calciumhydroxid zugesetzt, bis ein pH-Wert von über 12,0 erreicht ist.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung von
Abwasser von kolloidalem Kaolin und/oder Calciumcarbonat.
Abwässer, in denen kolloidales Kaolin und/oder Calciumcarbonat
gelöst sind, fallen beispielsweise bei der Herstellung von
Papier und Kunststoffen an. Dort dienen Kaolin und Calcium
carbonat als Füllstoffe, die in Form kolloidaler Lösungen von
anionischem Kaolin und/oder anionischem Calciumcarbonat und/oder
kationischem Calciumcarbonat eingesetzt werden. Kolloidales
Kaolin und/oder Calciumcarbonat findet sich dann auch in
verschiedenen Abwässern die im Rahmen der Papier- bzw.
Kunststoffherstellung anfallen. Das Reinigen dieser Abwässer von
dem kolloidalem Kaolin und/oder Calciumcarbonat bereitet wegen
der kolloidalen Eigenschaften bislang große Probleme.
Typischerweise weisen die Abwässer Trockensubstanzgehalte
zwischen 4% und 30% auf und sind neben dem Kaolin bzw.
Calciumcarbonat in der Regel nicht mit anderen relevanten
Inhaltsstoffen, wie beispielsweise Schwermetallen, belastet.
Bei einem bekannten Verfahren der eingangs beschriebenen Art
wird das kolloidale Kaolin bzw. Calciumcarbonat mit mehrwertigen
Metallkationen, wie beispielsweise Aluminiumhydroxichloriden
gefällt und anschließend mit Polyelektrolyten geflockt. Der
Einsatz dieser Fällungs- und Flockungsmittel ist jedoch mit
erheblichen Nachteilen verbunden. Wegen der starken Schwankungen
der Gehalte der Abwässer an gelöster Festsubstanz und den
Schwankungen in der Kolloidzusammensetzung Kaolin/Calcium
carbonat bzw. kationisches/anionisches Calciumcarbonat und in
der Ladungsstärke ist eine weitgehende Automatisierung des
Fällungs- und Flockungsbetrieb schwierig, weil für das Gelingen
der Fällung und Flockung eine feine quantitative Abstimmung der
Einsatzmengen der Fällungs- und Flockungsmittel auf die oben
genannten Abwassereigenschaften erforderlich ist. Weiterhin sind
die hohen Kosten der eingesetzten Fällungs- und Flockungsmittel
nachteilig. Zudem bedeutet der Einsatz der Fällungs- und
Flockungsmittel eine Verunreinigung sowohl des abgetrennten
Wassers als auch des abgetrennten Feststoffs. So sind die
verwendeten Polyelektrolyte, bei denen es sich in der Regel um
Polyacrylate handelt, biologisch nur schwer abbaubar. Jeder
Fremdstoff in der abgetrennten Festsubstanz bedeutet eine
Beschränkung der Verwendungsmöglichkeiten. Dies ist kostenrele
vant, da die Verwertung der abgetrennten Feststoffe gegenüber
der Beseitigung erheblich kostengünstiger ist.
Statt die Abwässer von kolloidalem Kaolin und/oder Calcium
carbonat zu reinigen ist es auch bekannt, die Abwässer als
solche einer landwirtschaftlichen Verwertung zuzuführen. Sie
dienen dann als Kalkdünger. Nachteilig hierbei ist das hohe
Transportvolumen bzw. die hohe Transportmasse. Weiterhin
nachteilig sind die erforderlichen hohen Lagerkapazitäten, da
die landwirtschaftliche Verwertung nicht kontinuierlich erfolgen
kann. Eine Bevorratung der Abwässer ist auch an sich problema
tisch, da sich die Kolloide teilweise absetzen und dann ein
zähes, nur schwer zu handhabendes Gel bilden. Entsprechend
müssen Rührwerke in Sammelbehälter eingebaut werden. Einfache
Stapelbehälter, wie sie in der Landwirtschaft zur Bevorratung
von Gülle zur Verfügung stehen, können wegen des hohen pH-Werts
der Abwässer nicht eingesetzt werde, da eine Vermischung der
Abwässer mit Gülle zu hohen, nicht genehmigungsfähigen Ammoniak
emissionen führen würde.
Ein weiteres Verfahren zur Entsorgung von mit kolloidalem Kaolin
und/oder Calciumcarbonat belasteten Abwässern besteht darin, die
Abwässer in Trockenbeete zu pumpen. Wegen der feinkristallinen
Struktur der Kolloide und des Gehalts an Kaolin erfolgt eine
Entwässerung in der Vertikalen jedoch extrem langsam. Ein
Absetzen der Kolloide unter Bildung klarer Überstände, so daß
Klarwasser von oben abgenommen werden kann, ist ebenfalls sehr
langwierig. Entsprechend sind in Klimazonen, in denen die
Verdunstung den Niederschlag nicht sehr deutlich übersteigt,
sehr großflächige Trockenbeete erforderlich. In Mitteleuropa
kann diese Form der Abwasserreinigung daher nicht erfolgreich
praktiziert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Reinigung von Abwässern von kolloidalem Kaolin und/oder Calcium
carbonat aufzuzeigen, das wirtschaftlich durchführbar ist und zu
verwertbaren oder zumindest einfach entsorgbaren Produkten
führt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß dem
Abwasser Calciumoxid und/oder Calciumhydroxid zugesetzt wird,
bis ein pH-Wert von über 12,0 erreicht ist. Mit dem Calciumoxid
bzw. Calciumhydroxid ist es möglich, daß kolloidale Kaolin bzw.
Calciumcarbonat auszufällen. Die gefällte Phase des Kaolins bzw.
Calciumcarbonats kann von dem Klarwasser mit gängigen Entwässe
rungstechniken abgetrennt werden. Weitere verfahrenstechnische
Vorteile sind, daß das neue Verfahren einer weitgehenden Auto
matisierung zugänglich ist. Über den pH-Wert ist die Zudosierung
des Calciumoxids bzw. Calciumhydroxids mit einfachen bekannten
technischen Mitteln automatisch steuerbar. Überschüsse des
Fällungsmittels sind zudem ohne Nachteile für das Fällungsergeb
nis, so daß eine hohe Prozeßsicherheit erreicht wird. Die
Fällungsmittel sind im Vergleich zu denjenigen aus dem Stand der
Technik extrem kostengünstig. Über die Fällungsmittel werden
keine zusätzlichen Stoffkomponenten in den abgetrennten Fest
stoff eingetragen. Damit werden die Verwertungsmöglichkeiten des
abgetrennten Feststoffs nicht eingeschränkt. Vielmehr wird
beispielsweise die landwirtschaftliche Verwertung verbessert, da
durch die Zugabe von Calciumoxid der Kalkdüngewert erhöht wird.
Insbesondere werden weder in das Klarwasser noch in die abge
trennten Feststoffe irgendwelche problematischen Substanzen mit
den Fällungsmitteln eingebracht.
Das neue Verfahren ist sowohl für Abwasser geeignet, in dem
kolloidales anionisches Kaolin und/oder Calciumcarbonat gelöst
ist, als auch für Abwasser in dem kolloidales kationisches
Calciumcarbonat gelöst ist.
Vorzugsweise wird dem Abwasser Calciumoxid und/oder Calcium
hydroxid solange zugesetzt, bis ein pH-Wert von mehr als 12,5,
insbesondere von 12,6 bis 12,8 erreicht ist. Ab einem pH-Wert
von 12,6 wird das kolloidale Kaolin bzw. Calciumcarbonat mit dem
Calciumoxid bzw. Calciumhydroxid nahezu vollständig ausgefällt.
Das Calciumoxid kann dem Abwasser direkt in Form von Branntkalk
zugesetzt werden. Einfacher zu kontrollieren ist das Verfahren
jedoch, wenn der Branntkalk zunächst mit Wasser vermischt wird
und dann als Calciumhydroxid in Form von Löschkalk dem Abwasser
zugesetzt wird. Auch in diesem Fall bietet sich jedoch die
Lagerhaltung des Fällungsmittels in Form von Branntkalk an.
Geeignete Einsatzmengen betragen 5 bis 10 kg, vorzugsweise 6 bis
8 kg, Branntkalk je Kubikmeter Abwasser. Dabei ist zu berück
sichtigen, daß das Abwasser selbst in aller Regel alkalisch ist,
so daß der angestrebte pH-Wert relativ schnell erreicht wird.
Es versteht sich, daß das Abwasser mit dem Calciumoxid bzw. dem
Calciumhydroxid bei dem neuen Verfahren innig vermischt wird, um
einen möglichst großen Wirkungsgrad des Fällungsmittels zu
erreichen.
Wie bereits angedeutet, kann nach dem Zusetzen des Calciumoxids
und/oder Calciumhydroxid eine sich ergebende, das Kaolin bzw.
Calciumcarbonat enthaltende gefällte Phase von dem Klarwasser
durch Filtern abgetrennt werden. Dies kann mit einfachen und
wirtschaftlichen zu betreibenden kontinuierlichen Filtertech
niken erfolgen, wie beispielsweise mit einer Siebbandpresse.
Eine Teilmenge des dabei gewonnenen Filtrats kann als Wasser zum
Vermischen mit dem Branntkalk verwendet, d. h. rückgeführt
werden. Die restliche Teilmenge des Filtrats kann neutralisiert
werden, wobei weiteres Calcium ausfällt, und dann beispielsweise
in einen Vorfluter ausgelassen werden.
Der Filterkuchen kann beispielsweise getrocknet und anschließend
pelletiert oder vermahlen werden, um in der Landwirtschaft, dem
Garten- oder Landschaftsbau, bei der Substratherstellung, der
Forst- bzw. Waldmillioration oder bei technischen Anwendungen im
Bereich der Baustoffe verwendet zu werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei
spiels näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigt die Figur
einen prinzipiellen Aufbau zur Durchführung des neuen Ver
fahrens.
In einen Konditionierbehälter 1 gelangt Abwasser 2 mit gelöstem
kolloidalem kationischem Calciumcarbonat und/oder Abwasser 3 mit
gelöstem kolloidalem anionischem Calciumcarbonat und gelöstem
kolloidalem anionischem Kaolin in wechselnden Anteilen. Die
Abwässer 2 und 3 können alternativ oder gleichzeitig auftreten.
Neben den Abwässern 2 und 3 wird in den Konditionierbehälter 1
eine konzentrierte wäßrige Lösung 4 von Calciumhydroxid in
Wasser eingebracht. Die Lösung 4 wird in einer Kalkmischstation
5 zubereitet, in der Branntkalk 6 aus einem Kalksilo 7 mit Hilfe
eines Mischers 8 in einem Behälter 9 mit Wasser vermischt wird,
um Löschkalk zu erhalten, der der Lösung 4 entspricht. Die
Lösung 4 wird den Abwasser 2 bzw. 3 in dem Konditionierbehälter
1 solange zugegeben, bis ein pH-Wert von 12,7 erreicht ist.
Dieser pH-Wert wird von einer Steuerung 10 eingestellt. Dabei
wird die Lösung 4 unter Verwendung eines Mischers 11 mit dem
Abwasser 2 bzw. 3 innig vermischt. Durch die Zugabe des
Calciumhydroxids in der Lösung 4 wird bei dem pH-Wert von 12,7
das Calciumcarbonat und das Kaolin aus dem Abwasser 2 bzw. 3
ausgefällt. Zur Abtrennung der gefällten Feststoffe aus dem
resultierenden Flüssig-Feststoff-Gemisch wird das Flüssig-
Feststoff-Gemisch 12 über ein Auslaßventil 13 aus dem Kondi
tionierbehälter 1 abgelassen und in einer Siebbandpresse 14
entwässert. Das aus der Siebbandpresse 14 austretende Filtrat 15
ist ein Klarwasser, daß über ein Ventil 16 teilweise zu der
Kalkmischstation 5 zurückgeführt wird. Der Rest des Filtrats 15
wird über ein Ventil 16 einer optionalen Nachbehandlung 18
zugeführt, bei der es sich um eine Neutralisation und/oder
Feinfiltration handeln kann. Anschließend erfolgt die Einleitung
des Filtrats in einen Vorfluter, die Verwendung als
Brauchwasser oder dergleichen. Der Filterkuchen 19 aus der
Siebbandpresse 14 durchläuft eine optionale Nachbehandlung,
beispielsweise in Form einer Trocknung mit anschließendem
Pelletieren oder Vermahlen, und wird dann beispielsweise in der
Landwirtschaft als Dünger verwertet. Bei der Verwertung in der
Landwirtschaft wird das bei dem neuen Verfahren als Fällungs
mittel verwendete Calciumoxid bzw. Calciumhydroxid vollständig
genutzt, es hat aber zusätzlich als Fällungsmittel für das
Calciumcarbonat bzw. Kaolin aus dem Abwasser 2 bzw. 3 gedient.
Irgendwelche Fremdstoffe, die in dem Abwasser 2 bzw. 3 zunächst
nicht enthalten sind, werden durch das neue Verfahren nicht
eingebracht. Neben diesen ökologischen Gesichtspunkten ist das
Verfahren einfach und preisgünstig durchführbar mit voller
Verwertbarkeit der Verfahrensprodukte.
1
Konditionierbehälter
2
Abwasser
3
Abwasser
4
Lösung
5
Kalkmischstation
6
Branntkalk
7
Kalksilo
8
Mischer
9
Behälter
10
Steuerung
11
Mischern
12
Flüssig-Feststoff-Gemisch
13
Auslaßventil
14
Siebbandpresse
15
Filtrat
16
Ventil
17
Ventil
18
Nachbehandlung
19
Filterkuchen
20
Nachbehandlung
Claims (12)
1. Verfahren zur Reinigung von Abwasser von kolloidalem Kaolin
und/oder Calciumcarbonat, dadurch gekennzeichnet, daß dem
Abwasser Calciumoxid und/oder Calciumhydroxid zugesetzt wird,
bis ein pH-Wert von über 12,0 erreicht ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in
dem Abwasser kolloidales anionisches Kaolin und/oder Calcium
carbonat gelöst ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in
dem Abwasser kolloidales kationisches Calciumcarbonat gelöst
ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß dem Abwasser Calciumoxid und/oder Calciumhydroxid
zugesetzt wird, bis ein pH-Wert von mehr als 12,5, insbesondere
von 12,6 bis 12,8, erreicht ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Calciumoxid dem Abwasser in Form von
Branntkalk zugesetzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Calciumhydroxid dem Abwasser in Form von mit
Wasser vermischtem Branntkalk, d. h. in Form von Löschkalk,
zugesetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß 5 bis 10 kg, vorzugsweise 6 bis 8 kg, Branntkalk je
Kubikmeter Abwasser verwendet werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Abwasser mit dem Calciumoxid und/oder dem
Calciumhydroxid innig vermischt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine sich nach dem Zusetzen des Calciumoxids
und/oder Calciumhydroxids ergebende gefällte Phase durch Filtern
abgetrennt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dieser rückbezogen auf Anspruch
6, dadurch gekennzeichnet, daß als Wasser zum Vermischen mit dem
Branntkalk eine Teilmenge des Filtrats verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest ein Teilmenge des Filtrats neutralisiert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeich
net, daß der Filterkuchen getrocknet und anschließend pelletiert
oder vermahlen wird.
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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ID=7861316
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| DE1998111742 Withdrawn DE19811742A1 (de) | 1998-03-18 | 1998-03-18 | Verfahren zur Reinigung von Abwasser von kolloidalem Kaolin und/oder Calciumcarbonat |
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| Country | Link |
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1998
- 1998-03-18 DE DE1998111742 patent/DE19811742A1/de not_active Withdrawn
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