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Dokumentenidentifikation DE4101230A1 08.08.1991
Titel Verfahren zur Entsorgung industrieller Dünnschlämme und Abwässer
Anmelder Banse, Heinrich, 3004 Isernhagen, DE
Erfinder Banse, Heinrich, 3004 Isernhagen, DE;
Hörmansdörfer, Gerd, 3167 Burgdorf, DE
DE-Anmeldedatum 17.01.1991
DE-Aktenzeichen 4101230
Offenlegungstag 08.08.1991
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.08.1991
IPC-Hauptklasse C02F 1/22
IPC-Nebenklasse C02F 11/20   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur umweltfreundlichen und energiesparenden Entsorgung industrieller Dünnschlämme und Abwässer. Danach wird in einem mehrstufigen Prozeß eine Aufspaltung in die wesentlichen Bestandteile, nämlich Feststoffe und Wasser bewirkt, indem das mit Keimbildnern geimpfte Abwasser eingefroren wird. Bei dem Einfrierprozeß werden die im Abwasser gemischten oder gelösten Verunreinigungsanteile durch Auskristallation derart abgespalten, daß nach einem sich anschließenden Auftauen praktisch keine Löslichkeit der abgespaltenen Feststoffe im Wasser mehr gegeben ist. Die vom klaren Wasseranteil abgesiebten bzw. abgefilterten Feststoffe sind entweder direkt oder nach einer leichten Nachtrocknung ohne weiteres deponierbar.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur umweltfreundlichen und energiesparenden Entsorgung von industriellen Dünnschlämmen und Abwässern.

Derartige Dünnschlämme und Abwässer fallen zum Beispiel in galvanischen, chemischen, bzw. ähnlichen Betrieben an und sind mit den unterschiedlichen Stoffen belastet. Diese Stoffe können beispielsweise organische, metallorganische oder anorganische Verbindungen sein, wobei unter Umständen verschiedene Metallatome in der unterschiedlichsten Form chemisch gebunden sein können. Häufig werden derart belastete Abwässer aus den unterschiedlichsten Betriebszweigen gesammelt, so daß ihre Zusammensetzung breiten Schwankungen unterliegt. Liegt der Gehalt der Verunreinigung bei nur wenigen Prozent, kann noch von Abwasser gesprochen werden. Mit einem zunehmenden Verunreinigungsanteil ist die Bezeichnung Dünnschlamm zutreffender. Abwässer und Dünnschlämme dieser Art enthalten die verschiedenen Verunreinigungen zum Teil als Gemenge mit Wasser, zum Teil jedoch auch in gelöster Form. Es versteht sich von selbst, daß solche Abwässer und Dünnschlämme keineswegs in die Kanalisation oder auf umweltschädigende Weise in Bäche oder Flüsse abgelassen werden können. Im Gegenteil bestehen entsprechende gesetzliche Auflagen zur Durchführung einer sachgerechten Entsorgung.

Hier besteht nun einerseits das Interesse der betroffenen Betriebe, eine derartige Entsorgung zu möglichst niedrigen Kosten durchzuführen. Andererseits ist ein eventuell wiederverwertbarer Gehalt an Stoffen, zum Beispiel an metallischen Verbindungen, in den meisten dieser Abwässer und Dünnschlämme derart niedrig und sowohl in seiner Zusammensetzung als auch seinem Gehalt schwankend, daß sich eine Rückgewinnung in der Regel nicht lohnt. Daher verbleibt in diesen Fällen lediglich die Ablagerung auf einer Deponie.

Die entsprechende Deponierung unterliegt allerdings bestimmten Regeln und Vorschriften. So ist ein direktes Ablagern flüssiger Stoffe unzulässig. Die Gründe hierfür sind zum ersten, daß der Austritt verunreinigter Flüssigkeiten über den Bereich der Deponie hinaus und eine damit verbundene Gefährdung des Grundwassers sicher ausgeschlossen werden müssen. Zum zweiten müssen die abzulagernden Feststoffe lagenweise unter Ausnutzung einer bestimmten Höhe aufbringbar sein, um Deponiefläche zu sparen, und müssen daher in ihrer Konsistenz eine bestimmte und vorgeschriebene Mindest-Scherfestigkeit erfüllen, um mit Fahrzeugen befahrbar zu sein.

Aus den genannten Gründen besteht der Zwang zur Aufbereitung derartiger Dünnschlämme und Abwässer in der Form, daß der verunreinigende Anteil an gelösten oder gemischten Stoffen vom Wasseranteil abgetrennt, und durch zusätzliche Maßnahmen auf das erforderliche Maß verfestigt wird. Da das Verfestigen in der Mehrzahl der Fälle nur durch Zumischen z. B. von Kalk, Gips oder dergleichen Konditionierungsmittel zu erreichen ist, besteht hier der Nachteil, daß dadurch die abzulagernde Menge zusätzlich vermehrt wird.

Andererseits ist ein Verfahren bekannt, welches eine verhältnismäßig einfache Abtrennung des Wassers von den Feststoffen dadurch erlaubt, daß dem Abwasser Koagulationsmittel zugemischt werden und es danach zuerst gefroren und dann wieder aufgetaut wird. Dabei wird ein wesentlicher Anteil des Wassers abgeschieden, während sich das Koagulat nach unten absetzt. Durch die Schichtung kann das Wasser leicht abgeführt werden. Das anfallende Koagulat hat jedoch noch einen gewissen Restwassergehalt, weil aufgrund seiner Flockenstruktur und der sich daraus ergebenden großen Oberfläche Wasser aufgrund von Adhäsions- bzw. Kapillarkräften gebunden ist. Das Koagulat muß daher vor einer Deponierung nachgetrocknet werden. In vielen Fällen ist der erwünschte niedrige Restwassergehalt nur mit einem hohen Trocknungsaufwand zu erreichen.

Es bestand daher die Aufgabe zur Schaffung eines Verfahrens, mit dem eine Entsorgung industrieller Dünnschlämme und Abwässer auf möglichst einfache, preiswerte, umweltschonende und energiesparende Weise betrieben werden kann, ohne eine zusätzliche Vermehrung der Ablagerungsmenge zu bewirken, wobei vor allem der Aufwand für die Nachtrocknung der Feststoffe auf ein Minimum reduziert sein sollte.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch einen Verfahrensablauf gelöst, dessen Kernstück auf dem an sich bekannten Gefrierverfahren aufbaut, dieses jedoch für die Kristallisation anstelle einer Koagulation der Feststoffe verwendet.

Grundlage der Erfindung ist die Entdeckung, daß die in derartigen Dünnschlämmen und Abwässern in Mischung oder Lösung enthaltenen Verunreinigungen aus dem den Restanteil ausmachenden Wasser beim starken Abkühlen auf Temperaturen in der Nähe oder unter den Gefrierpunkt von Wasser auskristallisieren, wenn ihnen geringe Mengen an Keimbildnern zugesetzt sind. Nach dem Auftauen der Masse ergibt sich in der Regel ein aus drei Bestandteilen zusammengesetztes Gemenge, wovon der Hauptteil klares Wasser, der wesentliche Nebenbestandteil eine gröbere Körnung von Feststoffen, und ein sehr kleiner Rest einen Fein- oder Trübstoffanteil ausmacht. Die gröbere Körnung aus Feststoffen besteht dabei im Gegensatz zu einem Koagulat im wesentlichen aus Kristallen, welche im Prinzip weitgehend wasserlöslich sein können. In einem solchen Fall steigt ihre Wasserlöslichkeit mit zunehmender Temperatur, bzw. nimmt mit fallender Temperatur ab. Zwischen dem In-Lösung-Gehen bei erhöhter Temperatur und dem Auskristallisieren bei einer niedrigeren Temperatur besteht eine Hysterese, welche gemäß der Erfindung dazu benutzt wird, diese Feststoffe abzutrennen. Dies gelingt folglich nach dem Auftauen besonders dann recht gut, wenn die Prozeßtemperatur nicht zu weit, möglichst nur wenige Grad über den Nullpunkt, erhöht wird, wobei die Trennung dieser Stoffe vom Wasser relativ leicht durch Absieben und/oder Abfiltern zu verwirklichen ist.

Ein ähnliches Verhalten zeigen Verunreinigungen von amorpher Konsistenz, welche sich bei erhöhten Prozeßtemperaturen mit anderen Stoffen mischen bzw. schmelzen, im Abwasser jedoch unterkühlt beigemengt vorliegen. Auch bei ihnen besteht eine Hysterese zwischen dem Schmelz- bzw. Kristallisationspunkt, welche in bestimmten Fällen so groß sein kann, das selbst eine einfache Einfrierbehandlung mit gewöhnlichen Temperaturen (z. B. bis -10°C) nicht ausreicht, um eine Kristallisation zu bewirken. Auch in diesem Fall bewirkt die erfindungsgemäße Zugabe von Keimbildnern ein sicheres Ausristallisieren solcher Verunreinigungen.

In der praktischen Ausführung des Verfahrens wird dem Dünnschlamm bzw. Abwasser zunächst eine sehr geringe Menge mindestens einer als Keimbildner wirkenden Substanz fein verteilt zugemischt, danach die Mischung unter Zuhilfenahme der bekannten Methoden eingefroren und wieder aufgetaut, wobei die Temperatur beim Auftauen vorzugsweise möglichst knapp oberhalb von 0°C gehalten wird, und dabei die auskristallisierten Feststoffe durch Absieben und/oder Abfiltern von Wasser getrennt. Aufgrund der kristallisierten und damit griesartigen bzw. körnigen Konsistenz der Feststoffe ist diese Trennung sehr einfach zu verwirklichen. Der Restfeuchtegehalt der abgetrennten Feststoffe ist wesentlich geringer als bei Koagulation. Auch eine unter Umständen angezeigte Nachtrocknung der Feststoffe ist problemloser und energiesparender durchführbar als bei Koagulation.

Damit wird mit der Erfindung ein Verfahren zur Entsorgung von industriellen Dünnschlämmen und Abwässern zur Verfügung gestellt, welches auf relativ einfache und energiesparende Weise die Abtrennung der Feststoffe vom Wasser erlaubt, wobei die Feststoffe nach dem Abtrennen einen gegenüber bisher bekannten Verfahren verringerten Restfeuchtegehalt besitzen, bzw. dieser Restfeuchtegehalt leichter reduzierbar ist, als bei den bisher bekannten Verfahren.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Entsorgung industrieller Dünnschlämme und Abwässer, wobei der industrielle Dünnschlamm bzw. das Abwasser unter Zuhilfenahme entsprechender Vorrichtungen eingefroren und wieder aufgetaut wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch Zusetzung von Keimbildnern und dadurch während des Einfrierens ausgelösten Auskristallisationseffekten eine Aufspaltung in mindestens zwei Spaltprodukte bewirkt ist, von denen das eine im wesentlichen Wasser und das andere im wesentlichen ein Feststoff mit einer Unlöslichkeit oder relativen Schwerlöslichkeit in Wasser ist.
  2. 2. Verfahren zur Entsorgung industrieller Dünnschlämme und Abwässer, wobei der industrielle Dünnschlamm bzw. das Abwasser unter Zuhilfenahme entsprechender Vorrichtungen eingefroren und wieder aufgetaut wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch Zusetzung von Keimbildnern und dadurch während des Einfrierens ausgelösten Auskristallisationseffekten eine Aufspaltung in mindestens drei Spaltprodukte bewirkt ist, von denen das erste im wesentlichen Wasser, das zweite im wesentlichen ein grober Feststoffanteil, und das dritte ein feiner Fest- oder Trübstoffanteil ist.
  3. 3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Keimbildner solche Substanzen verwendet sind, welche ihrerseits eine schlechte bzw. vorzugsweise keine Löslichkeit in Wasser besitzen.






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