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DE19811742A1 - Verfahren zur Reinigung von Abwasser von kolloidalem Kaolin und/oder Calciumcarbonat - Google Patents

Verfahren zur Reinigung von Abwasser von kolloidalem Kaolin und/oder Calciumcarbonat

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Publication number
DE19811742A1
DE19811742A1 DE1998111742 DE19811742A DE19811742A1 DE 19811742 A1 DE19811742 A1 DE 19811742A1 DE 1998111742 DE1998111742 DE 1998111742 DE 19811742 A DE19811742 A DE 19811742A DE 19811742 A1 DE19811742 A1 DE 19811742A1
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DE
Germany
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calcium
waste water
kaolin
calcium carbonate
wastewater
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE1998111742
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English (en)
Inventor
Peter Von Borcke
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Individual
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5236Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Removal Of Specific Substances (AREA)

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.
Bezugszeichenliste
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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