DE2234463A1

DE2234463A1 - Verfahren zum entzug von wasser aus waessrigen suspensionen von organischen abfallstoffen

Info

Publication number: DE2234463A1
Application number: DE2234463A
Authority: DE
Inventors: Eric John Clayfield
Original assignee: SHELL INT RESEARCH; Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: SHELL INT RESEARCH; Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1971-07-15
Filing date: 1972-07-13
Publication date: 1973-01-25
Also published as: FR2145673A1; NO132986B; IT964662B; SE388596B; CA987195A; NO132986C; GB1351986A; US3838045A; FR2145673B1

Description

"Verfahren zum Entzug von Wasser aus wäßrigen Suspensionen von organischen Abfallstoffen"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entzug von Wasser aus wäßrigen Suspensionen von organischen Abfallstoffen.

Haushalts- und Industrieabwässer, die Abfallstoffe enthalten, fallen In der technisch höher entwickelten Gesellschaft in reichlicher Menge an. Diese Abwässer, die dazu neigen, V/asserläufe, das Land und die Atmosphäre zu verunreinigen, stellen in einer höher entwickelten Gesellschaft eine nicht unbeträchtliche Gefahr dar. Aus diesem Grund müssen die Verfahren zur Abwasserreinigung auf diesen großen Anfall an Abwässern eingestellt werden, die sehr verschieden zusammengesetzt sein können, wenn man daraus ein

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reines Wasser gewinnen will, das die Anforderungen des
Haushaltes und der Industrie erfüllt.

Es. seien einige Beispiele gegeben für wäßrige Suspensionen von organischen Abfallstoffen, mit denen man rechnen muß und die als solche aus Fabriken und aus dem Haushalt
zur Verfügung stehen oder auch als Ergebnis einer Vorbehandlung zur Reinigung von Haushalts- und/oder Industrieabwässern anfallen.

In den Abwässern, die in die Kläranlagen kommen und in
den meisten Fällen einen Gehalt an Haushalts- und/oder
Industrieabfällen aufweisen, sind im allgemeinen etwa
0,01 bis 0,2 Gew.-% oder mehr (sogar bis zu 2 %) Trockenstoffe enthalten, die zum größten Teil bei der Abwasserreinigung zurückgehalten werden. Im allgemeinen wird das rohe Abwasser durch einen Disintegrator (Zerkleinerungsvorrichtung) geschickt, um das Ansteigen der groben Abfallstoffe zu verringern. In einer vorgeschalteten Kammer wird der inerte Sand und Kies, der die Abwasserpumpen zu sehr belasten würde, entfernt. Suspendierte Feststoffe,
die in erster Linie aus organischen Stoffen bestehen, werden anschließend in Absetztanks abgetrennt und entfernt. Sie bilden einen Schlamm, der im allgemeinen einen Feststoff gehalt von 2 bis 8 Gew.-% aufweist. Unter dem Ausdruck "Schlamm" ist hier eine wäßrige Suspension von
organischen Abfallstoffen, die im allgemeinen etwas Zeit hatten, um sich abzusetzen, zu verstehen.

Die aus den ersten Absetztanks abfließende .Flüssigkeit wird

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dann in den meisten Fällen einer aerobischen biologischen Behandlung unterworfen, z.B. mit Hilfe von Tropfkörpern oder mittels eines aktivierten ßchlämmverfahrens. In beiden Fällen bildet sich eine gewisse Menge an Schlamm, der mit dem aus den erwähnten ersten Absetztanks stammenden Schlamm vereinigt werden kann. Das gesamte so erhaltene Schlammgemisch wird im allgemeinen in einem Faulraum anaerobisch weiterbehandelt. Auf diese Weise wird der Schlamm mengenmäßig verringert, der schlechte Geruch wird abgeschwächt und der Schlamm wird im ganzen harmlos.

Es fragt sich nun, was mit dem so erhaltenen ausgefaulten Schlamm geschehen soll. Man könnte ihn z.B. in die See oder in Lagunen versenken oder auf dem Land ausbreiten, was jedoch aus Gründen der Hygiene nicht ratsam ist und im letzteren Fall die Bebauung der betreffenden Flächen stören könnte und zum Auftreten eines widerlichen Geruchs führen würde. Es wurden auch andere Möglichkeiten zur Weiterverarbeitung des ausgefaulten Schlamms vorgeschlagen, wie Vakuumfiltration, RohrSchlangenfiltration und Zentrifugieren, _ um den ausgefaulten Schlamm (der im allgemeinen 2 bis 10 Gew.-% Feststoffe enthält) zu entwässern und auf diese Weise die Menge an anfallendem Material zu verringern. Vorzugsweise v/ird der ausgefaulte Schlamm so weit entwässert, daß die organischen Feststoffe dann leicht, z.B. durch Verbrennen,vernichtet werden können. Das Zentrifugieren des Faulschlamms ist jedoch teuer und die Filtration bereitet erhebliche Schwierigkeiten. Man hat aus diesem Grund zur chemischen Aufbereitung gegriffen, um das Ausflocken zu beschleunigen und die Filtrationsgeschwindigkeit zu er-

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höhen. Es ist wünschenswert, daß der erhaltene Filterkuchen einen gerade ausreichenden Brennwert-hat, damit
man "bei der Verbrennung keinen Hilfsbrennstoff zusetzen muß; der Filterkuchen soll mit anderen Worten "autothermisch" sein, ein Ziel, das mit den bisherigen Verfahren nur unter großen Schwierigkeiten zu erreichen ist.

Als Beiöpiel für ein anderes, Abfälle enthaltendes Abwasser, das nur mit Schwierigkeit von suspendiertem organischem Material befreit werden kann, seien die Abwässer
aus Papierfabriken erwähnt. Diese Art Abwasser stellt
im allgemeinen eine sehr verdünnte Suspension mit etwa
0,1 bis 0,5 Gew.-% Feststoffen dar. Das Filtrieren kann mit annehmbarer Geschwindigkeit durchgeführt werden, jedoch ist das Filtrat oft nicht klar und der Filterkuchen ist nicht autothermisch.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet nun eine Lösung der oben erwähnten Probleme hinsichtlich der Filtrierbarkeit von Faulschlämmen und der Gewinnung von autothermischen Konzentraten (z.B. Filterkuchen) aus wäßrigen Suspensionen von organischen Abfallstoffen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ent v/äs serung von
wäßrigen Suspensionen von organischen Abfallstoffen besteht darin, daß man die wäßrige Suspension mit einer
Flüssigkeit auf der Basis von Mineralöl und einem
kationischen oberflächenaktiven Mittel vermischt, worauf man eine wäßrige Phase abtrennt. Selbstverständlich bestehen die Feststoffe in den wäßrigen Suspensionen von organi-

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scben Abfallstoffen nicht ausschließlich, aus organischem Material; es können vielmehr, je nach der Herkunft, der Abfallstoffe, beträchtliche Mengen an, anorganischen Stoffen anwesend sein. Der Anteil an anorganischen Stoffen · in den Feststoffen der wäßrigen Suspensionen von Abfallstoffen kann z.B. bis zu 70 Gew.-% betragen, wobei dann in der vorliegenden Beschreibung die betreffenden Suspensionen immer noch als Suspensionen von organischen Abfallstoffen bezeichnet werden. Als Beispiel seien die Abwasser aus der Papierfabrikation, erwähnt, bei denen es sich um wäßrige Suspensionen von organischen Abfallstoffen handelt, bei denen jedoch die Peststoffe zu etwa 50 % aus anorganischen Stoffen (im allgemeinen Ton) bestehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise zur Behandlung von Aufschlämmungen von Abfällen, insbesondere von ausgefaultem Schlamm, und von Abwässern aus der Papierfabrikation angewandt. Manchmal ist es von Vorteil, die wäßrigen Suspensionen von organischen Abfallstoffen zu dekantieren (elutriate)', bevor das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird.

Die Flüssigkeit auf Mineralölbasis kann eine beliebige Flüssigkeit sein, die vorwiegend aus Stoffen besteht, welche aus einem rohen Mineralöl erhalten wurden mit Hilfe der in der Ölindustrie üblichen Verfahren, z.B. durch Destillation, Extraktion, Wachsentzug, Ausfällen, thermisches oder katalytisches Cracken oder 'Hydrocracken oder durch "Hydrofining". Der Ausdruck "Mineralöl¹ bezieht sich in der vorliegenden Beschreibung und

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den Ansprüchen nicht nur auf öle aus unterirdischen Quellen, sondern auch auf Schieferöle, Öle aus Teersanden u.dgl. Die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendete Flüssigkeit auf Mineralölbasis hat im allganeinen einen Anfangs-Siedepunkt von mehr als 200°C und enthält daher keine flüchtigen Komponenten, was im Hinblick auf die Sicherheitsanforderungen und die Luftverschmutzung von Bedeutung ist. Gut geeignet sind Gasöle, Brennöle, Schmieröle, wie man sie beispielsweise durch Vakuumdestillation erhältjund flüssige Rückstandsfraktionen aus der Eohöldestillation oder Gemische derartiger Flüssigkeiten. Auch Bitumene, wie man sie beispielsweise als .Rückstand aus der Vakuumdestillation eines (im allgemeinen naphthenisehen) Mineralrohöls oder durch Ausfällen mit einem niedrig siedenden Kohlenwasserstoff (z.B. Propan) aus dem Rückstand einer Vakuumdestillation eines (im allgemeinen paraffinischen) rohen Öls erhält, können ebenfalls mit Vorteil verwendet werden. Da diese Bitumene sehr viskos sind, ist es von Vorteil, wenn man sie mit einer Mineralölfraktion vermischt, die z.B. ein Destillat oder/und eine Rückstandsfraktion sein kann. Diese Gemische, die auch Verschnittöle ("Cutbacks") genannt werden, sind im vorliegenden Verfahren besonders gut als Flüssigkeit auf Mineralölbasis brauchbar, was insbesondere für "Gutback" von Bitumenen gilt, die durch Ausfällen, vorzugsweise mit Propan, erhalten wurden (sog. Propan-Bitumene).

Oberflächenaktive Mittel bestehen im allgemeinen aus Molekülen, die hydrophile und hydrophobe Hälften enthalten, wobei die Letzteren im allgemeinen Alkylketteri umfassen.

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Bei kationischen oberflächenaktiven Mitteln tragen die hydrophilen Molekülhälften eine positive Ladung, wenn sie in wäßrigen Medien gelöst sind. Diese hydrophilen Hälften sind Amino-Stickstoffatome oder quaternäre Stickstoffatome .

Als Beispiele für kationische oberflächenaktive Mittel, die sehr gut verwendbar sind, seien aliphatische Mono-, Di- und Polyamine und die aus Harz stammenden Amine mit langer Alkylkette von z.B. mindestens 8 C-Atomen erwähnt. Bevorzugt sind n-Alkylpropylendiamine, Alkylimidazoline und Alkylimidazolidine ,worin die Alkylgruppeh 10 bis 24 C-Atome enthalten. Diese Alkylgruppen sind oft von pflanzlicher Herkunft und bestehen z.B. aus Cocosalkyl-, Talkalkyl- oder Spyaalkylgruppen.

Salze der erwähnten Amine, z.B. Carbonsäuresalze, können ebenfalls verwendet werden, etwa die Salze der Essigsäure, der Naphthensäuren oder der Oleinsäuren. Die Amine sind häufig in Form ihrer carbonsauren Salze im Handel und können in dieser Form verwendet werden.

Im erfindungsgemäßen Verfahren können außerdem Aminoxide Verwendung finden, welche Alkylketten mit 10 bis 24 C-Atomen in der Alkylkette enthalten.

Sehr geeignet als kationische oberflächenaktive Mittel sind auch Polyoxyalkylenderivate von Alkyiiaono-, Di- oder Polyaminen und ebenso die 2-Alkyl-1-(hydroxyäthyl)-2-imidazoline.

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Imine, die Amidbindungen enthalten und durch Umsetzen einer Carbonsäure (im allgemeinen einer natürlichen Fettsäure mit 10 bis 24 C-Atomen, wie Cocos-, öl-, Stearin- oder Tallölfettsäure) mit einem Di- oder Polyamin hergestellt werden können, stellen ebenfalls brauchbare kationische oberflächenaktive Mittel dar.

Verwendet werden können ferner quaternäre Ammoniumsalze, die im allgemeinen von anorganischen Säuren, insbesondere von Brom- und Chlorwasserstoffsäure stammen. In- diesen Salzen sind gewöhnlich ein oder zwei Alkylgruppen mit 10 bis 24 C-Atomen an ein quaternäres Stickstoffatom gebunden.

Das Vermischen der wäßrigen Suspension mit der Flüssigkeit auf Mineralölbasis und dem kationischen oberflächenaktiven Mittel kann auf beliebige Weise erfolgen. Vorzugsweise mischt man mit Hilfe von Druckluft oder sehr rasch umlaufenden Rührwerken, z.B.'in einer Einrichtung, die für die Abwässerreinigung üblich ist.

Die Flüssigkeit'auf Mineralölbasis und das kationische oberflächenaktive Mittel können der wäßrigen Suspension von organischen Abfallstoffen getrennt zugefügt werden, jedoch stellt man mit Vorteil zunächst eine wäßrige Emulsion der Flüssigkeit auf Mineralölbasis und des kationischen oberflächenaktiven Mittels her, die man dann mit der wäßrigen Suspension von organischen Abfallstoffen vermischt. Es wurde gefunden, daß das Ansäuern der wäßrigen Emulsion von besonderer Wichtigkeit ist,

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da hierdurch die Geschwindigkeit des Abtrennens einer wäßrigen Phase durch Filtration aus dem Gemisch aus der wäßrigen Suspension von festen Abfallstoffen und der wäßrigen Emulsion der Flüssigkeit auf Mineralölbasis und des kationischen oberflächenaktiven Mittels beschleunigt wird.

Man fügt"daher vorzugsweise der Emulsion aus der Flüssigkeit auf Mineralölbasis und dem kationischen oberflächenaktiven Mittel eine Säure zu, die z.B. eine starke Säure, wie Chlorwasserstoffsäure, oder eine schwache Säure, wie Essigsäure, sein kann. Die Menge an Säure kann dabei innerhalb weiter Grenzen schwanken, d.h. sie kann mehr als das Äquivalent gegenüber dem kationischen oberflächenaktiven Mittel bis zu 1 Gew.-Teil der zur Herstellung der Emulsion verwendeten Wassermenge betragen.

Bevorzugte wäßrige Emulsionen umfassen eine Flüssigkeit auf Mineralölbasis, insbesondere einen "Cutback" eines atisgefällten Bitumens (vorzugsweise eines Propanbitumens), ein kationisches oberflächenaktives Mittel, Wasser und eine Säure, insbesondere Essigsäure oder Chlorwässerst off säure.

Selbstverständlich können auch Gemische aus kationischen oberflächenaktiven Mitteln verwendet werden.

Die Mengen, in denen die Flüssigkeit auf Mineralölbasis und das kationische oberflächenaktive Mittel der wäßrigen Suspension von organischen Abfallstoffen zuge-. fügt wird,können innerhalb weiter Grenzen schwanken;

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CmiaSNAL !NSPHCTED

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sie hängen u.a. ab von der Art und der Konzentration der Feststoffe in der Suspension von organischen Abfallstoffen.

Es ist anzunehmen, daß die Flüssigkeit auf Mineralölbasis zwischen den Feststoffteilchen in der Suspension Brücken bildet, ohne daß sie die gesamte Oberfläche der einzelnen Teilchen überdeckt. Das oberflächenaktive Mittel würde dann diejenigen Teile der Oberfläche der Feststoffteilchen überdecken, wo keine Mineralölflüssigkeit anwesend ist, so daß sich eine Struktur aus einzelnen Flocken ergibt und aus den suspendierten Feststoffteilchen keine Agglomerate gebildet werden.

Aus dieser Hypothese, die ohne Einfluß auf den Schutzumfang der Erfindung ist, ergibt sich, daß keine großen Mengen an Flüssigkeit auf Mineralölbasis auf den festen organischen Abfallstoffen notv/endig sind. Andererseits muß man die Flüssigkeit auf Mineralölbasis jedoch in einer so großen Menge zugeben, daß sich beim Entwässern der wäßrigen Suspension von organischen Abfallstoffen gemäß der Erfindung ein autothermisches Produkt ergibt. Es wurde gefunden, daß die Flüssigkeit auf Mineralölbasis an die Feststoffteilchen gebunden bleibt, wenn man beim erfindungsgemäßen Verfahren eine wäßrige Phase abtrennt und daß diese Phase ganz oder doch im wesentlichen frei von organischen Substanzen ist. Da der Brennwert der Flüssigkeit auf Mineralölbasis höherjlst als derjenige der in der wäßrigen Suspension anwesenden organischen Feststoffe, ist der Brennwert des«. Schlammes oder i'ilterkuchens, den

erhält, man nach Abtrennen dei· wäßrigen Phase/höher als derjenige? eines

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Schlammes bzw. Filterkuchen, den man ohne· Zugabe einer Flüssigkeit auf Mineralölbasis erhält. Aufgrund dieser Erhöhung des Brennwertes (Kaloriengehaltes) kann die Flüssigkeit auf Mineralölbasis in solcher Menge verwendet werden, daß man einen autothermischen Schlamm oder Filterkuchen erhält. Die für das "autothermische" Verhalten ausschlaggebenden Anforderungen hinsichtlich des Brennwertes von verbrennbarem Material und des Wassergehaltes von Schlamm wurden berechnet und niedergelegt, in dem "Eeport of the Water Pollution Research Labr?ratory Steering Committee 1969", Herausgeber Ministry of Technology (London), S. 104.

Besonders geeignete Mengen für die Flüssigkeit auf Mineralölbasis liegen zwischen 10 und 100 Gew.-%, berechnet auf die Gesamtmenge an Feststoffen in der .wäßrigen Suspension von organischen Abfallstoffen* Die Menge an kationischem oberflächenaktivem Mittel, die vorzugsweise verwendet wird, hängt ab von dem Typ des betreffenden Mittels, seiner Aktivität und der Menge und Art der anwesenden organischen Abfallstoffe. Im allgemeinen sind Mengen von 0,01 bis 10 Gew.-%, berechnet auf die Gesamtmenge an Feststoffen in der wäßrigen Suspension von organischen Abfallstoffen, besonders geeignet. Das Verhältnis zwischen Flüssigkeit . auf Mineralölbasis und kationischem oberflächenaktivem Mittel liegt zweckmäßigerweise zwischen 2.5 und 4:1.

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Nach Vermischen der Komponenten muß eine wäßrige Phase abgetrennt werden. Das Abtrennen kann auf beliebige Weise erfolgen, z.B. durch Äbsitzenlassen, Dekantieren oder Zentrifugieren, jedoch wird die wäßrige Phase vorzugsweise abfiltriert. Insbesondere bei ausgefaultem Schlamm wird die Filtriergeschwindigkeit wesentlich erhöht, wenn man gemäß der Erfindung die Suspension von organischen Abfallstoffen mit der Flüssigkeit auf Mineralölbasis und dem kationischen oberflächenaktiven Mittel vermischt. Das Filtrieren erfolgt praktisch mit Hilfe der für die Abwasserreinigung üblichen Einrichtungen, wie Schichtfiltern, Filterpressen und insbesondere mit Hilfe eines Umlauf-Vakuumfilters.

Beispiele

Das Maß für die Filtrationsgeschwindxgkext von zwei Ansätzen ausgefaultem Abwasserschlamm und einem Abwasser aus der Papierfabrikation wurde bestimmt mit Hilfe von drei in der Literatur beschriebenen Methoden, nämlich

(1) einem Verfahren zur Bestimmung des spezifischen Filtrationswiderstands (S.E.F.), beschrieben "ναι J.D. Swanwick und M.F. Davidson in "Water and Waste Journal", Juli/August 1961;

(2) einem Verfahren zur Bestimmung der Kapillarsaugzeit (C.S.T.), beschrieben von E.G. Baskerville und E.S. GaIe,

(I I/

J. Inst. Water Pollution Control, Nr. 2, 1968; und

(3) einem Filterblattest, beschrieben von B.A.Schepman

und CF. Cornell in "Sewage and Industrial Wastes", Vol. 20, S. 1443 bis 1460 (1956).

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Der spezifische Filtrationswiderstand erlaubt die quantitative Messung der En.twässerungseigenschaften von wäßrigen Suspensionen von organischen Abfallstoffen; . der SEF- und der CST-tyert.hängen unter sich zusammen und es wurde gefunden, daß bei Faulschlämmen ein lineares Verhältnis existiert zwischen einem gegebenen Faulschlamm, einem gegebenen.oberflächenaktiven Mittel und einer gegebenen Flüssigkeit auf Mineralölbasis.. .......

Das Verhältnis des ,iÖEF-We.rte^ (in see g~ ) zu .dem. , . _, . ' CST-¥ert/des Schlamms, minus dem ÖST-Vert des .Filtrates..........

(beide in see) liegt .im ,Größenbereich von etwa . lO^bisiO⁹, Der iPiltg^i^test ""e'rg^ibt _'Eeaultate,"." ■'__.. _ ..

die repräsentativ sind für d,ie,.Ergebnis se!..auf einem .,. . ....

Vakuum-filter von der Größenordnung, wie sie in der Industrie verwendet werden.

Zu einem, aus HaushaltÄabv/ässern .erhaltenen ausgefaulten Schlamm mit etwa. 3. ßew.-% Feststoffen .wurde eine . Emulsion zugefügt,, die hergestellt worden war aus 1 Gew.-Teil Schmieröl, J Gew..-TeileaWasser, 3 Gew.-Teilen~ 80%ige Essigsäure und. verschiedenen .kationischen oberflächenaktiven Mitteln in verschiedenen Anteilsmengen.. Die verwendeten, kationischen oberflächenaktiven Mittel waren-.-ein handelsübliches Oleylpröpylendiamin (I), ein handelsübliches Taigaminacetat (II) und ein . handelsübliches Stearylpropylendiamin (III). Die■ _-. Emulsion wurde dem ausgefaulten Schlamm in solchen Mengen zugegeben, daß, berechnet auf das Gesamtgewicht des Schlamms, 1 Gew.-% Schmieröl anwesend war. In Tafel A

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sind die CST-Zeiten in see angegeben«, Die Werte für die Konzentration des kationischen oberflächenaktiven Mittels sind "berechnet auf die Gesamtmenge Faulschlamm.

TABELLE A

Kapillarsaugzeit (GST) in see kationisches oberflächenaktives Mittel—^- I II III

Konzentration %

O	333,7	333,7	333	,7
0,050	106,6	—	72	,0
0,075	66,2	87,8	38	,3
0,100	17,0 *	16,9	17	,1
0,150	10,1	19,7	11	,1
0,200	11,1	15,5	11,	1

Eine CST-Zeit von etwa 20 see oder weniger kann als Anzeichen für eine atraktive Filtrationsgeschwindigkeit angesehen werden.

B e i s ρ i e 1 2

Dem in Beispiel 1 beschriebenen ausgefaulten Abwasserschlamm wurden Emulsionen aus 1 Gew.-Teil Schmieröl, 3 Gew.-Teilen Wasser, 1 Gew.-Teil 80%iger Essigsäure und

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verschiedenen Anteilsmengen eines kationischen oberflächenaktiven Mittels zugefügt; das oberflächenaktive Mittel war handelsübliches N-TaIg-Propylendiamin (V). Die Emulsionen wurden dem Faulschlamm in solcher · Menge zugegeben, daß 1 Gew.-% Schmieröl, berechnet auf das Gesamtgewicht an Faulschlamm, anwesend war. Die Mengen an oberflächenaktivem Mittel wurden derart gewählt, daß Kapillarsaugzeiten von 1 bis 40 see erhalten wurden. Jedes Beispiel wurde auch auf spezifischen Filtrationswiderstand getestet. Aus Tabelle B geht hervor, daß ein annähernd lineares Verhältnis besteht zwischen dem SEI¹- und dem CST-Wert jedes Schlammes, vermindert um den CST-Wert des Filtrats, wobei der Letztere 7 see beträgt.

TABELLE B

Kapillarsaugzeit (CST) 11 13 16 40 spez. Filtrationswiderstand (SEP)

in sec²g-1 (_x io~8) 5,0 7,2 12,8 47

CST-Schlamm minus CST-FiItrat 4 6' 9 31

SEF/(CST-Schlamm - CST-Filtrat)

(x-10"⁸) 1,25 1,2 1,4 1,

Beispiel \

Der in Beispiel 1 beschriebene ausgefaulte Abwasserschlamm wurde behandelt mit einer Emulsion aus Wasser, 80%iger Essigsäure, einem schweren Brennöl und einem

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kationisehen oberflächenaktiven Mittel, weichletzteres hergestellt worden war durch Umsetzung von WaIfischsäureöl und Diäthyltriamin und Imidazolinringe enthielt (IV). Das Gewichtsverhältnis von schwerem Brennö'l zu Wasser in der Emulsion betrug 1:2. Aus Tabelle C gehen die erhaltenen Kapillarsaugzeiten hervor. Sämtliche Prozentsätze beziehen sich auf das Gesamtgewicht des Paulschlamms.'

T	Konz. des kationi	A B E L L E	C	Kapillarsaug
schen oberflächen	Schweres	Gew.-Verh.	zeit (CST)
aktiven Mittels IV	Brennöl,	Wasser:80%-	in see
Gew.-%	Gew.-%	iger Essig
0,05		säure	37,6
0,05	1	1:1	52,7
0,10	1	1:2	14,9
0,10	1	1:1	22,5
0,10	1	1:2	21,3
0,15	0,5	1:2	11,6
0,15	1	1:1 .	10,0
0,15	1	1:2	13,3
"0,20		.1:2	11,0
0,20	1	1:1	10,4
1	1:2

Kapillarsaugzeiten unter 20 see können ohne Weiteren erhalten

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werden mit Konzentrationen des kationischen oberflächenaktiven Mittels von 0,1 Gew.-% oder mehr.

B e i s ρ i e 1 4

Der in Beispiel 1 beschriebene ausgefaulte Abwasserschlamm wurde behandelt mit einer Emulsion aus Wasser (2 Gew.-Teile) 80%iger Essigsäure (1 Gew.-Teil), einem Gutback aus Bitumen in Kerosin (80 Gew.-Teile Bitumen, 20 Gew.-Teile Kerosin) und mit dem oberflächenaktiven Mittel IV. Das Gewichtsverhältnis von Cutback zu Wasser in der Emulsion betrug 1:2. Es wurden drei verschiedene Bitumentypen verwendet, nämlich ein 20/30 pen-Biturnen,
ein 90/110 pen-Bitumen und ein Propan-Biturnen. Die dem Faulschlamm zugefügten Mengen an Cutback und oberflächenaktivem Mittel wurden variiert und die
Kapillarsaugzeiten der -erhaltenen Gemische bestimmt.

Tabelle D zeigt die Resultate. Die Prozentwerte für Cutbacks und kationisches oberflächenaktives Mittel sind bezogen auf die Gesamtmenge an iaulschlamm.

TABELLE D:

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0? A B E L L E

Konz. des kationisch, oberflächen- akt. Mittels IV in Gew.-%	Gutback aus 20/30 pen- Bitumen, Gew.-%	CST sec.	Cutback aus 90/110 pen- Bitumen, Gew.-%	CST Cutback sec aus Propan Bitumen f Gew.-%	CST sec
0,05	1	53,8	1	133,6 1	57,1
0,10	1	28,5	1	33,2 1	24,5
0,15	1	17,1	1	31,3 1	14,7
0,20	1	13,4	1	18,7 1	12,3
0,05	0,5	40,4	0,5	195,3 0,5	54,1
0,10	0,5	24,6	0,5	28,6 0,5	27,2
0,15	0,5	19,4	0,5	24,0 0,5	17,6
0,20	0,5	14,6	0,5	20,7 0,5	11,9

Beispiel 5

Ein Abwasser aus der Papierherstellung mit einem Gehalt an 4 000^ mg/1 suspendierten Feststoffen wurde mit Emulsionen aus 3 Gew.-Teilen V/asser, 1 Gew.-Teil eines Cutbacks von Propan-Biturnen in Kerosin (Gew.-Verhältnis Bitumen zu Kerosin = 4:1), Kationischem oberflächenaktivem Mittel IV und einer Menge an 80%iger Essigsäure, die dem Gewicht des oberflächenaktiven Mittels gleich war, behandelt. Die Menge an oberflächenaktivem Mittel IV (und entsprechend die Essigsäuremenge) wurde in den Emulsionen

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variiert. Die Emulsionen wurden dem Papierfabrikationsabwasser in solcher Menge . zugefügt, daß eine Konzentration an Cutback von 500 ppm und die in Tabelle E angegebenen Konzentrationen an oberflächenaktivem Mittel erreicht wurden. Die so erhaltenen Mischungen wurden auf spezifischen Filtrationswiderstand und Kapillarsaugzeit getestet. Aus Tabelle E geht hervor, daß durch die Zugabe von erfindungsgemäßen Emulsionen sowohl die Filtrationsgeschwindigkeit wie auch die Kapillarsaugzeit wesentlich verbessert werden konnten.

	TABELLE E
Menge an	Spez. Filtrations
oberfl.akti vem Mittel .	wider stand in see² g-1 _x ηο"~'
in ppm, bez.
auf ges. Ab
wasser
0	16,5
50	12,3
4-0-	12,3
30 ·	12,3
25	12,3

Kap ill ar s augzeit in see

18

12,8

13,2

13,7

15

- 20

2O98'U4/ IU 3 1

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Beispiel 6

Zu einem aus vermischtem Haushalts- und Industrieabwasser erhaltenen ausgefaulten Schlamm mit 3 Gew.-% Feststoff wurden verschiedene wäßrige Emulsionen des kationischen . oberflächenaktiven Mittels IV zugesetzt, die Cutbacks aus 80 Gew.-Teilen Propan-Biturnen und 20 Gew.-Teilen Kerosin enthielten. In den Emulsionen war jeweils eine Menge an 80%iger Essigsäure vorhanden, die der Gewichtsmenge des oberflächenaktiven Mittels IV entsprach. Das Gewichtsverhältnis von Wasser zu Gutback in den Emulsionen betrug 3:1. Bei den erhaltenen Gemischen wurde die Kapillarsaugzeit gemessen (Tabelle F). Außerdem wurden die Gemische mit Hilfe des beschriebenen Filterblatttestes untersucht und die Resultate dieses Testes, d.h. der Anteil an Trockenstoffen in dem Filterkuchen (in kg/m je Blatt) sowie der Wassergehalt des Filterkuchens sind ebenfalls in Tabelle F aufgeführt. Die Prozentzahlen für das oberflächenaktive Mittel IV und dem Cutback sind, bezogen auf das Gesamtgewicht an Faulschlamm.

TABELLE F:

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TABELLE F

Menge an	Menge an	Kapillar	Filterblattest	Wasser im Filter kuchen in Gew.-%
oberflächen- akt. Mittel IV in Gew. -%	Cutback in Gew.-%	saugzeit in sec	trockene Fest stoffe in kg/m²	72,8
•mm		53,6	0,091	63,1
0,2	2	6,1	0,793	69,0
0,2	1	6,6 ·	0,570	68,5
0,1	2	6,4	0,583	72,8
0,1	1	6,7	0,454 -	69,3
0,05	1	13,0	0,217	65,8
0,2	; 2	■	0,489
B e i s ρ i	el 7

Zu dem in Beispiel 5 beschriebenen Faulschlamm wurde eine Emulsion zugesetzt, die sich von der in Beispiel 5 beschriebenen Emulsion nur dadurch unterschied, daß die Essigsäure durch konzentrierte (35%ige) Chlorwasserstoffsäure ersetzt war. Aus Tabelle G sind die Resultate des Kapillarsaugtestes ersichtlich. Sämtliche Prozentsätze sind bezogen auf das Gesamtgewicht an Faulschlamm.

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O)ABELLE G

Menge an Cutback - in Gew.-%	Menge an oberfl.akt. Mittel IV in Gew.-%	Menge an Chlorwas- serstoff- säure in Gew.-%	Kapillarsaugzeit in see
1	0,1	0,1	6,3
1	0,2	0,1	6,2
1	0,2	0,2	7,8

Beispiel 8

Zu Vergleichs ZA^ecken wurde ein ausgefault er »Schlamm wie beschrieben in Beispiel 1 behandelt mit Emulsionen eines schweren Brennöls in Wasser (Gew.-Verhältnis 1:3), wobei die Emulsionen entweder keine Essigsäure oder 0,5 Gew.-Teile Essigsäure je Gew.-Teil Wasser und ein anionisches bzw. ein nicht ionisches oberflächenaktives Mittel enthielten. Das anionische oberflächenaktive Mittel war Natriumdodecylsulfat (VI) und das nicht ionische Mittel war ein Polyoxyalkylenkondensat (VII). Aus Tabelle H, worin die Gew.-% sich auf das Gesamtgewicht des Faulschlamms beziehen, ist ersichtlich, daß in beiden Fällen keine merkliche Verringerung der Kapillarsaugzeit erhalten wurde.

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	TABELLE	H	mit Essig säure
oberfl.akt. Mittel	Menge an oberfl.akt.		*577* 429
	Mittel in ■ Gew.-%	Kapillarsaugzeit in see
VI VII	0,2 0,2 .	ohne Essig säure
800 672

PATENTANSPRÜCHE:

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Claims

1A-41 420 - 24 - PATMTANSPHÜCHE ;

1) Verfahren zum Entzug von Wasser aus wäßrigen Suspensionen von organischen Abfallstoffen, dadurch gekennzeichnet , daß man die wäßrige Suspension mit einer Flüssigkeit auf Mineralölbasis und einem kationischen oberflächenaktiven Mittel vermischt und daraus eine wäßrige Phase abtrennt.

2) Verfaliren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die wäßrige Suspension von organischem Abfallmaterial ein Abwasserschlamm ist.

3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die wäßrige Suspension von organischen Abfallstoffen ein ausgefaulter Abwasserschlamm ist.

4) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die wäßrige Suspension von organischen Abfallstoffen ein Abwasser aus der Papierfabrikation ist.'

5), Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Flüssigkeit auf Mineralölbasis einen Anfangs-Siedepunkt von mehr als 200⁰C hat.

6) Verfahren nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet , daß die Flüssigkeit auf Mineralöl-

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basis ein Verschnittöl ("Cutback") eines Bitumens ist.

7) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Bitumen ein Ausfällungsbitumen ist.

8) Verfahren nach Anspruch 7 * dadurch g e k e η η zeichnet , daß das Ausfällungsbitumen ein Propan-Biturnen ist.

9) · Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das kationische oberflächenaktive Mittel ein N-Alkylpropylendiamin ist, worin die Alkylgruppe 10 bis 24 Kohlenstoffatome enthält.

10) Verfahren nach ejnem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet , daß das kationische oberflächenaktive Mittel ein Alkylimidazolin oder Alkylimidazolidin ist, worin die Alkylgruppen 10 bis 24 Kohlenstoffatome enthalten.

11) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß man eine wäßrige Emulsion der Flüssigkeit auf Mineralölbasis und des kationischen oberflächenaktiven Mittels mit der wäßrigen Suspension von organischen Abfallstoffen vermischt.

12) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch g ek e η η -

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zeichnet , daß man eine angesäuerte wäßrige Emulsion der Flüssigkeit auf Mineralölbasis und des oberflächenaktiven Mittels verwendet.

13) Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet , daß man eine mit Essigsäure oder Chlorwasserstoffsäure angesäuerte wäßrige Emulsion verwendet.

Verfahren nach Anspruch 12 oder 13 _s dadurch gekennzeichnet , daß die Säuremenge in einem Bereich zwischen mehr als einem Äquivalent zu dem kationischen oberflächenaktiven Mittel und einem Gewichtsteil der zur Herstellung der Emulsion verwendeten Wassermenge liegt.

15) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Menge an Flüssigkeit auf Mineralölbasis 10 bis 100 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an in der wäßrigen Suspension von organischen Abfallstoffen anwesenden Feststoffen, beträgt.

16) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Menge an kationischem oberflächenaktivem Mittel 0,01 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an in der wäßrigen Suspension-von organischen Abfallstoffen anwesenden Feststoffen, beträgt.

209884/1031 ORiGiNAL INSPECTED

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17) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das
Gewichtsverhältnis der Flüssigkeit auf Mineralölbasis zu dem kationischen oberflächenaktiven Mittel
zwischen 25 und 4:1 liegt.

18) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß man die wäßrige Phase durch Filtrieren, vorzugsweise mit Hilfe eines Umlauf-Vakuumfilters, abtrennt.

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