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Die Erfindung betrifft ein Reinigungsmittel sowie dessen Verwendung.
Im Stammpatent Nr. 319153 ist ein pulverförmiges Reinigungsmittel zur Behandlung von Abwasser und von natürlich verunreinigtem Wasser aus Flockungsmitteln und andern Zusätzen unter Schutz gestellt, das eine Kombination der folgenden Verbindungen neben gegebenenfalls noch vorhandenen andern Wirkstoffen enthält :
Mit Natriumhydroxyd überzogenes Natriumtripolyphosphat oder mit Natriumhydroxyd überzogenes Natriumhexamethaphosphat in einer Mindestmenge von etwa 45 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, und Natriumaluminat sowie eine chlorabgebende Verbindung.
Es ist bekannt, in das Wasser gelangte Verunreinigungen organischer oder anorganischer Art an Kieselsäure oder Aktivkohle zu adsorbieren. Dabei müssen die relativ teuren Adsorptionsmittel jedoch in sehr grosser Menge eingesetzt werden, um eine nur einigermassen wirkungsvolle Reinigung erzielen zu können.
Zur Aufbereitung von Trink-, Bade- und Brauchwasser ist es auch üblich, Flockungschemikalien wie Aluminiumsulfat, Natriumaluminat, Eisenchlorid u. dgl. einzusetzen, um im Wasser emulgierte oder dispergierte oder in kolloidaler Verteilung vorliegende Verunreinigungen auszuscheiden.
Besonders schwierig gestaltet sich die Reinigung von Abwässern, welche Fette oder Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Mineralöle enthalten. Insbesondere Ölemulsionen und Huminsäuren entziehen sich einer Füllung, wenn die Flockungsmittel in der üblichen Menge, beispielsweise 50 bis 100 mg Aluminiumsulfat/l zu reinigenden Wassers eingesetzt werden. Häufig erscheint ein Verunreinigungen der genannten Art enthaltendes Abwasser nach Zugabe des Flockungsmittels noch trüber als vor dessen Zugabe, ohne dass sich die Möglichkeit einer mechanischen Trennung bietet. In einem solchen Falle wird dann entweder die Zugabemenge an Schwermetallsalzen solange erhöht, bis eine Flockung endlich eintritt oder es werden noch zusätzlich Flockungshilfsmittel, beispielsweise die sogenannten Polyelektrolyte, eingesetzt.
Diese Polyelektrolyte müssen in Vorversuchen jedoch sehr sorgfältig auf die jeweilige Fällungsaufgabe abgestimmt werden und machen oft aufwendige Rezepturänderungen bei einer Aufbereitungsanlage notwendig.
Je nach Art der Verschmutzung des Abwassers kann mit den bislang üblichen Flockungsmitteln und Flockungshilfsmitteln eine befriedigende Reinigungswirkung nicht erzielt werden. Besonders bei der Trennung von ö1-Wasseremulsionen verbleiben trotz hohem Einsatz an Flockungschemikalien zu hohe Restgehalte an öl. In vielen Fällen tritt sogar trotz eines unwirtschaftlich hohen Einsatzes an Chemikalien überhaupt keine Trennung zwischen Wasser und öl ein.
Bei Anwendung des Reinigungsmittels nach dem Stammpatent bei der Abwasseraufbereitung konnten zwar die meisten Schmutzstoffe. insbesondere organische Verbindungen, nahezu quantitativ aus dem Wasser entfernt werden, ohne dass irgendwelche Hilfsmittel, wie beispielsweise Polyelektrolyte, eingesetzt werden mussten.
Wenn dieses Reinigungsmittel hinsichtlich seiner Fähigkeit, öl-Wasseremulsionen zu brechen, bekannten, zu diesem Zweck eingesetzten Chemikalien auch schon weit überlegen ist, besteht infolge der zunehmenden Verschmutzung der Flüsse und Seen durch Fett und Mineralöle der verschiedensten Zusammensetzung enthaltende Industrieabwässern ein Bedürfnis an neuen Mitteln, die sich insbesondere dazu eignen, Fett- bzw.
Mineralöl-Wasseremulsionen zu brechen, und die gleichzeitig auch alle übrigen in Abwässern enthaltenen Verunreinigungen ausfällen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Reinigungsmittel zu schaffen, mit dessen Hilfe Schmutzstoffe aller Art möglichst quantitativ aus dem Abwasser entfernt werden können. Insbesondere soll das vorgenannte Reinigungsmittel hinsichtlich seiner Fähigkeit, Fett- und Mineralölemulsionen zu brechen, verbessert werden und in der Lage sein, alle Fette und Kohlenwasserstoffe, unabhängig von deren Zusammensetzung und Herkunft, in eine filtrierbare Form zu überführen. Das Reinigungsmittel soll eine vollständige Fällung und Entfernung der Schmutzstoffe unabhängig von der Art und dem Mengenverhältnis, in dem diese Stoffe im Abwasser enthalten sind, gewährleisten. Ausserdem soll das Abwasser nach Abtrennung der Schmutzstoffe einen geringeren Phosphatgehalt aufweisen als vor Zugabe des Reinigungsmittels.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst worden, dass das Reinigungsmittel nach dem Stammpatent als chlorabgebende Verbindung Chlorisocyanursäure oder deren Salze und als noch zusätzlich vorhandenen Wirkstoff Magnesiumchlorid und/oder Magnesiumsulfat und/oder Magnesiumoxyd enthält. Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung werden bei der Herstellung des Reinigungsmittels auf 1 kg Natriumtripolyphosphat 200 bis 400 g Natriumhydroxyd und 40 bis 100 g des Natriumsalzes der Dichlorisocyanursäure gegeben. 100 g dieser aus mit Natriumhydroxyd besprühten Natriumtripolyphosphat und dem Natriumsalz der Dichlorisocyanursäure bestehenden Gemisches werden dann mit 100 g Natriumaluminat sowie 100 g Magnesiumsulfat vermischt.
Um einen möglichst breiten Wirkungsgrad des Reinigungsmittels zu erzielen, d. h. um das Reinigungsmittel in jedem Abwasser unabhängig von seiner Herkunft und Zusammensetzung einsetzen zu können, enthält die Mischung gemäss einer besonders vorteilhaften Ausführungsform noch zusätzlich Calciumchlorid oder Calciumoxyd.
Eine besonders gute Flockungswirkung sowohl im alkalischen als auch im neutralen Bereich wird dann erzielt, wenn in dem Reinigungsmittel Ammoniumverbindungen enthalten sind. Als Ammoniumverbindung kann beispielsweise Magnesium-Ammonium-Phosphat enthalten sein.
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Als chlorabgebende Verbindung ist in dem erfindungsgemässen Reinigungsmittel vorzugsweise das Natriumsalz der Dichlorisocyanursäure enthalten. Als Magnesiumverbindung wird vorzugsweise Magnesiumsulfat eingesetzt.
Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Reinigungsmittel neben den bereits genannten Bestandteilen noch ein Diphosphat enthalten. Des weiteren kann es in vielen Fällen vorteilhaft sein, wenn das Reinigungsmittel ein Filterhilfsmittel, wie beispielsweise Holzmehl, Aktivkohle oder Kieselsäure enthält.
Die in dem Reinigungsmittel erfindungsgemäss enthaltenen Erdalkaliverbindungen bewirken u. a. eine Ausfällung der in dem Pulvergemisch selbst und in dem zu reinigenden Wasser enthaltenen Phosphate als Erdalkaliphosphate, wodurch der Restphosphatgehalt des aufbereiteten Wassers auf ein Minimum zurückgedrängt wird. Vorzugsweise liegen die Erdalkaliverbindungen in Form ihrer Oxyde und Chloride vor.
Das erfindungsgemässe Reinigungsmittel eignet sich ganz besonders zur Aufbereitung von mit Fetten, Ölen, Mineralölen und Russ verunreinigten Industrieabwässern. Es kann aber auch bei der Aufbereitung von mit Milchsäure, Milchzucker, Eiweissen und Fetten verunreinigten Molkereiabwässern wirksam eingesetzt werden. Des weiteren eignet sich das Reinigungsmittel zur Aufbereitung von mit Huminsäure oder deren Verbindungen verunreinigten Wässern, insbesondere Moorwässern sowie zur Reinigung von Entfettungsbädern insbesondere von Trichloräthylen- und Perchloräthylenbädern.
Da das erfindungsgemässe Reinigungsmittel sehr billig ist und geringe Mengen davon ausreichen, um verschmutztes Abwasser aufzubereiten, ist es wirtschaftlich interessant, verbrauchtes Nutzwasser innerhalb eines Betriebes wiederholt zu verwenden, nachdem es in einer Wasseraufbereitungsanlage mit der erfindungsgemässen Mischung gereinigt wurde. Die Kosten für das Reinigungsmittel und den Betrieb der Wasseraufbereitungsanlage sind geringer als die Bezugskosten für eine entsprechende Menge Reinwasser aus dem öffentlichen Netz.
Bei Zugabe geeigneter Mengen Reinigungsmittel in das aufzubereitende Abwasser ergeben sich pro-were von etwa 9, 5 bis 11, 5. Dabei scheiden sich Flocken aus, die, wie Untersuchungen ergeben haben, neben geringen Anteilen von Aluminiumhydroxyd hauptsächlich aus Phosphatniederschlägen bestehen. Nach mechanischer Abtrennung dieser zuerst entstandenen Fällung, die den Hauptteil der aus dem Wasser zu beseitigenden Schmutzstoffe bereits enthält, wird das Abwasser durch Zugabe von Säure neutralisiert. Dabei bildet sich eine zweite, hauptsächlich aus Hydroxyden bestehende Fällung aus, mit deren Hilfe eine quantitative Trennung des Wassers von öl und andern störenden Stoffen erreicht wird.
Zur Ausfällung spezieller Verunreinigungen kann es vorteilhaft sein, dem Reinigungsmittel zur Einstellung eines geeigneten PH-Wertes zusätzlich ein Diphosphat zuzusetzen.
Zur Erleichterung der Abtrennung der mit dem Reinigungsmittel erzielten Ausfällung an einem Anschwemmfilter ist es vorteilhaft, dem Reinigungsmittel Filterhilfsmittel wie z. B. Holzmehl, Cellulose, Kieselgur od. dgl. zuzusetzen.
Für spezielle Verunreinigungen kann der Reinigungseffekt auch noch dadurch erhöht werden, dass das Reinigungsmittel zusätzlich Aktivkohle oder Kieselsäure enthält.
Zur wirksamen und schnellen Reinigung eines Abwassers braucht das erfindungsgemässe Reinigungsmittel nur in relativ geringen Mengen eingesetzt zu werden. Beispielsweise genügt schon eine Menge von weniger als 1 g Reinigungsmittel/l einer Öl-Wasseremulsion mit einem Ölgehalt von 24300 mg/!, um nach der Neutralisation ein Filtrat zu liefern, in welchem ein Ölgehalt nicht mehr nachweisbar ist.
Wie gefunden wurde, kann die Wirksamkeit des erfindungsgemässen Reinigungsmittels auch noch dadurch verbessert werden, dass das mit dem Reinigungsmittel versetzte Abwasser durch ein elektrisches Feld geleitet wird.
Das Brechen von Emulsionen und kolloidalen Lösungen mittels eines elektrischen Feldes ist im Prinzip bekannt und auch beim Brechen wässeriger Olemulsionen schon angewandt worden. Bei Öl-Wasseremulsionen wurde bislang zur Trennung der Phasen mit Spannungen von zirka 1000 V gearbeitet. Die dabei erzielte Trennungswirkung war jedoch zumindest für die Wasseraufbereitung nicht befriedigend, denn die wässerige Phase der so behandelten Öl-Wasseremulsionen wies nach der elektrischen Trennung der Phasen noch immer einen Ölgehalt von mehr als 50 mg/l auf.
Wie gefunden wurde, kann die zur Spaltung einer 01-Wasseremulsion aufzuwendende Energiemenge wesentlich herabgesetzt werden, wenn die zu spaltenden Emulsionen das erfindungsgemässe Reinigungsmittel enthalten. Beispielsweise wird mit Spannungen von nur 6 bis 24 V eine ausgezeichnete Trennung der beiden Phasen erreicht.
Vergleichsversuche haben gezeigt, dass bei Einsatz von zur Aufbereitung von Wasser bislang benutzten herkömmlichen Flockungsmitteln ein viel höherer Energieaufwand und eine sehr viel grössere Menge an Chemikalien erforderlich ist, um eine nur einigermassen befriedigende Spaltung der Emulsion zu erreichen.
Vorzugsweise wird bei dem zur Verbesserung der Wirksamkeit des erfindungsgemässen Reinigungsmittels entwickelten Verfahren das mit dem Reinigungsmittel versetzte Abwasser an mindestens zwei in geringem Abstand voneinander angeordneten plattenförmigen, die vorgenannte Spannung aufweisenden Elektroden vorbeigeführt.
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Die eine Breite entsprechend der lichten Weite des Durchlaufgefässes aufweisenden Elektroden sind in den Durchlaufgefässen so angeordnet, dass sich eine auf-und abwärtsgerichtete Mäanderströmung ergibt. Zu diesem Zweck sind die Elektrodenplatten im Wechsel so angeordnet, dass die einen Elektroden mit ihrer Unterkante auf dem Boden des Gefässes aufsitzen, während ihre Oberkanten um einen Betrag unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegen, der etwa dem Abstand der Elektroden voneinander entspricht. Denselben Abstand weisen die unteren Kanten der andern Platten vom Gefässboden auf, während diese Platten mit ihren Oberkanten aus dem Wasser herausragen. Der Abstand der Elektroden hängt von den Abmessungen der Elektroden in Strömungsrichtung und von der Strömungsgeschwindigkeit ab.
Bei einer Höhe der Elektroden von etwa 40 cm und einer Strömungsgeschwindigkeit in der Grössenordnung von 20 bis 40 m/h kann der Elektrodenabstand etwa 2 bis 4 cm betragen. Die Verweilzeit des zu reinigenden Abwassers in dem Durchlaufgefäss richtet sich nach Art und Menge der im Wasser enthaltenen Schmutzstoffe. Sie kann maximal bis zu 30 min betragen ; in den meisten Fällen genügt jedoch schon eine Verweilzeit von etwa 1 min, um eine wirksame Spaltung zu erzielen.
In dem folgenden Beispiel wird der Einsatz des erfindungsgemässen Reinigungsmittels beschrieben und die Schnelligkeit seiner Wirkung sowie der zur Erzielung einer ausgezeichneten Trennung erforderliche geringe Energieverbrauch zahlenmässig belegt.
EMI3.1
verwendet.
Bei der Aufbereitung wurde pro l des zu reinigenden Wassers 2, 5 ml einer 10% igen wässerigen Lösung des Reinigungsmittels eingesetzt.
Das Reinigungsmittel wurde dem Abwasser unter Rühren zugesetzt. Nach einer Rührzeit von etwa einer halben Minute wurde das das Reinigungsmittel enthaltende Abwasser in einen Elektrodenbehälter von etwa 11
EMI3.2
untereinander betrug etwa 3 cm.
Es wurden zwei Proben untersucht und dabei die in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellten Werte für Spannung und Stromstärke eingehalten :
EMI3.3
<tb>
<tb> Probe <SEP> 1 <SEP> Probe <SEP> 2 <SEP> Probe <SEP> 1 <SEP> Probe <SEP> 2
<tb> V <SEP> A <SEP>
<tb> Zu <SEP> Beginn <SEP> 18, <SEP> 5 <SEP> 19 <SEP> 0, <SEP> 36 <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP>
<tb> nach <SEP> 5 <SEP> min <SEP> 0, <SEP> 32 <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP>
<tb> nach <SEP> 10 <SEP> min <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 82 <SEP>
<tb> nach <SEP> 15 <SEP> min <SEP> 0, <SEP> 29 <SEP> 0, <SEP> 875 <SEP>
<tb> nach <SEP> 20 <SEP> min <SEP> 0, <SEP> 29 <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP>
<tb> nach <SEP> 25 <SEP> min <SEP> 0, <SEP> 29 <SEP> 1 <SEP>
<tb> t
<tb>
EMI3.4
Wasser erhalten,
dessen Qualität weit besser ist als es die heute gültigen Richtwerte verlangen und in dem ein qualitativer Nachweis von öl nicht mehr möglich ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Pulverförmiges Reinigungsmittel zur Behandlung von Abwasser und natürlich verunreinigtem Wasser aus Flockungsmitteln und andern Zusätzen, wobei das Reinigungsmittel eine Kombination der folgenden Verbindungen neben gegebenenfalls noch vorhandenen andern Wirkstoffen enthält : mit Natriumhydroxyd überzogenes Natriumtripolyphosphat oder mit Natriumhydroxyd überzogenes Natriumhexametaphosphat in einer Mindestmenge von etwa 45 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, und Natriumaluminat sowie eine chlorabgebende Verbindung, nach Patent Nr.319153, dadurch gekennzeichnet, dass es als chlorabgebende Verbindung Chlorisocyanursäure oder deren Salze und als noch zusätzlich vorhandenen Wirkstoff Magnesiumchlorid und/oder Magnesiumsulfat und/oder Magnesiumoxyd enthält.
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