DD275857A1 - METHOD FOR RECOVERY AND CIRCULATION OF POLYMER FLAKES FROM FLUID SOLID / LIQUID SYSTEMS - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rueckgewinnung und Kreislauffuehrung von Polymerflockungsmitteln aus geflockten Fest/fluessig-Systemen mit dem Ziel, die Reagenzienkosten zu reduzieren und gleichzeitig eine Verbesserung der Eigenschaften des geflockten Feststoffes hinsichtlich dessen Weiterverarbeitung zu erreichen. Erfindungsgemaess wird das geflockte Fest/fluessig-System entweder nach der Sedimentation durch Zusatz einer Reagensloesung redispergiert oder nach der Filtration mit einer solchen Loesung gewaschen oder redispergiert, wobei das adsorbierte Flockungsmittel wieder vom Feststoff verdraengt wird. Die das freigesetzte Flockungsmittel und ueberschuessiges Reagens enthaltende Fluessigkeit wird nach einer Behandlung durch Membrantrennung oder durch Konditionierung mit einem p H-Regler wieder in den Flockungsprozess zurueckgefuehrt. Das Verfahren kann bei der Abwasserbehandlung in der Mineral- und Kohleaufbereitung, in der chemischen und keramischen Industrie, in der Lebensmittelindustrie und im Kommunalbereich angewandt werden.The invention relates to a process for the recovery and recycling of polymer flocculants from flocculated solid / liquid systems with the aim of reducing the reagent costs and at the same time to achieve an improvement in the properties of the flocculated solid with respect to its further processing. According to the invention, the flocculated solid / liquid system is either redispersed after sedimentation by addition of a reagent solution or, after filtration, washed or redispersed with such a solution, whereby the adsorbed flocculant is again displaced from the solid. The liquid containing the released flocculant and excess reagent is returned to the flocculation process after treatment by membrane separation or by conditioning with a pH regulator. The process can be used in wastewater treatment in mineral and coal processing, in the chemical and ceramics industry, in the food industry and in the municipal sector.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung und Kreislaufführung von Polymerflockungsmitteln aus geflockten Fest/flüssig-Systemen, das bei der Flockung, insbesondere bei der Abwasserbehandlung in der Mineral- und Kohleaufbereitung, in der chemischen und keramischen Industrie, in dar Lebensmittelindustrie sowie im Kommunalbt reich angewandt werden kann.The invention relates to a process for the recovery and recycling of polymer flocculants from flocculated solid / liquid systems, the rich used in flocculation, especially in wastewater treatment in the mineral and coal processing, in the chemical and ceramic industry, in the food industry as well as in Kommunalbt can be.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Bei der Flockung von Feststoffteilchen in wäßrigen Suspensionen durch Brückenbildung mit wasserlöslichen Polymeren gehenIn the flocculation of solid particles in aqueous suspensions by bridging with water-soluble polymers go

diese Reagenzien, in der weiteren Beschreibung als Flockungsmittel bezeichnet, zum größten Teil in den Flockenschlamm überund bleiben nach der Fest/flüssig-Trennung absorptiv am Feststoff gebunden.These reagents, referred to in the following description as flocculants, for the most part in the floc slurry over and remain after the solid / liquid separation absorptively bound to the solid.

Der Einsatz dieser Flockungsmittel verursacht hohe Reagenzienkosten. Weitere Nachteile sind der hohe Wassergehalt der bei derThe use of these flocculants causes high reagent costs. Other disadvantages are the high water content of the Flockung anfallenden Schlämme und gegebenenfalls ein störender Einfluß des Flockungsmittels bei drr Weiterverarbeitung desFlocculation occurring sludge and possibly a disturbing influence of the flocculant in drr further processing of

entwässerten Feststoffs, wenn dieser ein Wertprodukt darstellt.dehydrated solid, if this is a valuable product.

Die Reagenzienkosten bei der Flockung können verringert werden, wenn eine Rückgewinnung und Kreislaufführung desThe cost of flocculation reagents can be reduced by recovering and recirculating the product Flockungsmittels erfolgt. Patentierte Verfahren existieren für Metallsalze wie Aluminiumsulfat und Eisenchlorid (DE-OS 3117513,Flocculant takes place. Patented methods exist for metal salts such as aluminum sulfate and iron chloride (DE-OS 3117513, DE-OS 2920054) und für Polyampholyte (DD-WP 236719), welche alle durch Verschiebung des pH-Wertes in der wäßrigenDE-OS 2920054) and for polyampholytes (DD-WP 236719), all by shifting the pH in the aqueous Lösung Fällprodukte ergeben, in die die dispersen Feststoffteilchen durch Mitfällung eingeschlossen werden. Diese FällprodukteSolution yield precipitated products in which the particulate matter is entrapped by co-precipitation. These precipitates

werden durch Auflösen in Säuren oder Laugen in wiederverwendbare Flockungsmittellöeungen überführt.are converted to reusable flocculant solutions by dissolution in acids or alkalis.

Ein Verfahren, bei dem brückenbilden le Flockungsmittel aus geflockten Schlämmen zurückgewonnen werden, ist nichtA method whereby bridging flocculants are recovered from flocculated slurries is not

bekannt.known.

Die Redispergiorung von Fest/flüssig-Systemen, dio mit brückenbildenden Polymeren geflockt sind, durch Behandlung mitThe redispersion of solid / liquid systems flocculated with bridging polymers by treatment with Dispergiermitteln Ist Stand der Technik (ATTIA, Y.A., Int. J.Mineral Processing 10 (1983), 173-181).Dispersants The state of the art (ATTIA, Y.A., Int. J. Mineral Processing 10 (1983), 173-181). Aufgabe eines solchen Verfahrensschrittes ist bisher nur die Verbesserung der rhoologischen Eigenschaften geflockterThe object of such a process step is so far only the improvement of the rhoological properties flaked Suspensionen, nicht aber dio Rückgewinnung des Flockungsmittels.Suspensions, but not the recovery of the flocculant. Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung Ist es, ein Verfahren zur Rückgewinnung und Kreislaufführung von Polymerflockungsmitteln aus geflockten Fest/flüssig-Systemen zu entwickeln, das durch wesentliche Einsparung dieser Flockungsmittel zu einer Reduzierung der Reagonzienkosten führt, wobei gleichzeitig eine Verbesserung der Eigenschaften des gefleckten Feststoffes hinsichtlich dessen Weiterverarbeitung ermöglicht wird.The object of the invention is to develop a process for the recovery and recycling of polymer flocculants from flocculated solid / liquid systems, which by substantial savings of these flocculants leads to a reduction in the cost of reagents, while improving the properties of the spotted solid in terms of its further processing is possible.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu entwickein, bei dem die Rückgewinnung und Wiederverwendung des bei dorIt is an object of the invention to develop a method in which the recovery and reuse of the dor Flockung mit brückenbildenden Polymeren an den Feststoff absorbierten Flockungsmittels möglich ist.Flocculation with bridging polymers on the solids absorbed flocculant is possible. Gleichzeitig wird eine Verringerung des Polymergehaltes des geflockten Feststoffes erreicht, wenn dieser ein WertproduktAt the same time a reduction of the polymer content of the flocculent solid is achieved if this is a desired product

darstellt, und es tritt außerdem eine Verringerung des Wassergehaltes des geflockten Kest/flüssig-Systems ein.In addition, there is a reduction in the water content of the flocculated kest / liquid system.

Diese Aufgabe wird erfindungsge.Tiäß dadurch gelöst, daß das gaflockte Fest/flüssig-System entweder nach der SedimentationThis object is achieved erfindungsge.Tiäß that the gapped solid / liquid system either after sedimentation

durch Zusatz einer Rsagenslösung redispergiert oder nach der Filtration mit einer solchen Lösung gewaschen oder redispergiertwird, anschließend die das dabei freigesetzte Flockungsmittel und das überschüseige Reagens enthaltende Flüssigkeit alsfeststoffarmas Gemisch gewonnen und nach einer Behandlung wieder in den Flockungsprozeß zurückgeführt wird. Alsdispergierend wirkendes Reagens wird vorzugsweise ein Polyphosphat oder Natronlauge eingesetzt.is redispersed by the addition of a Rsagenslösung or washed or redispersed after filtration with such a solution, then the liquid containing the thus released flocculant and the excess reagent is recovered as solidarmas mixture and recycled after treatment back into the flocculation process. Alsdispergierend acting reagent is preferably a polyphosphate or sodium hydroxide used.

Erfindungswesentlich ist, daß die Redispergierung des eingedickten Fluckenschlammes nach der Sedimentation oder des beiIt is essential to the invention that the redispersion of the thickened flue slurry after sedimentation or at

der Filtration enfallenden Filterkuchens durch eine intensive mechanische Beanspruchung des geflockten Systems in einemseparaten Apparat unterstützt wird. Durch die mechanische Flockenzerstörung wird die Flockungsmitteldesorptionbeschleunigt.filtration filter cake is supported by intensive mechanical stress of the flocculated system in a separate apparatus. Mechanical flocculation accelerates flocculant desorption.

Erfindungswesentlich ist weiter, daß das Waschen des Filterkuchens zur Freisetzung des Flockungsmittels entweder mehrstufig,It is also essential to the invention that the washing of the filter cake to release the flocculant is either multi-stage,

d. h. durch mehrmaliges Spülen mit jeweils frischer Reagenslösung, oder in einem kontinuierlichen Prozeß im Verlaufe von 10bis 30 min durchgeführt wird. Zur Beschleunigung der Austauschvorgänge im Filterkuchen beträgt die Temperatur derd. H. by repeated rinsing with each fresh reagent solution, or in a continuous process in the course of 10 to 30 minutes. To speed up the exchanges in the filter cake, the temperature of the

Waschflüssigkeit vorzugsweise 310 bis 320 K.Washing liquid preferably 310 to 320 K. Durch die Redispergierung des Filterkuchens werden eine Verdichtung und somit eine Verringerung der Restfeuchte desBy redispersing the filter cake, a compression and thus a reduction of the residual moisture of the Kuchens erreicht. Die Gewinnung des feststoffarmen Flockungsmittel-Reagens-Gemisches aus dem redispergierten SchlammCake achieved. The recovery of the low-solids flocculant-reagent mixture from the redispersed sludge

oder Filterkuchen erfolgt einmal aus dem bei der Nacheindickung dieses Schlammes in einem separaten Absetzapparatfreiwerdenden Klarwasser, zum anderen aus der wäßrigen Phase, die bei der Filtration des nacheingedirkten Schlammesentfällt. Der wesentliche Nebeneffekt des Verfahrensschrittes ist die Verdichtung des Schlammes bei der Nacheindickung. Dieseor filter cake takes place once from the re-thickening of this sludge in a separate settler clearing clear water, on the other hand from the aqueous phase, which is absent in the filtration of nacheingedirktenschlammets. The main side effect of the process step is the compaction of the sludge during post-thickening. These

Nachverdichtung wird durch die mit der Redispergierung einhergehende Freisetzung des FlockeninnenwassersRe-compaction is caused by the release of the internal flake water associated with redispersion

hervorgerufen.caused.

Das desorbierte Flockungsmittel kann unter der Voraussetzung wieder in den Flockungsprozeß zurückgeführt werden, daßThe desorbed flocculant can be returned to the flocculation process, provided that

vorher überschüssiges Reagens vom Flockungsmittel ibgetrennt oder dessen dispergierende Wirkung durch eine geeignetepreviously excess reagent from the flocculant ibgetrennt or its dispersing action by a suitable

Maßnahme kompensiert bzw. abgeschwächt wird. Erilndungswesentlich ist hierbei, daß diese Behandlung des feststoffarmenMeasure is compensated or mitigated. Essential in this case is that this treatment of the low-solids Flockungsmittel-Reagens-Gemisches entweder in einer Membrantrennung oder in einer Konditionierung mit einem pH-ReglerFlocculant-reagent mixture either in a membrane separation or in a conditioning with a pH regulator

besteht. Die Membrantrennung erfolgt vorzugsweise als dynamische Ultrafiltration, bei der einer Verstopfung derconsists. The membrane separation is preferably carried out as a dynamic ultrafiltration, in which a blockage of the

Membranporen mit Flockungsmittelmolekülpn und Feststoffteilchen durch eine Querströmung entgegengewirkt wird. EinMembrane pores with Flockungsmittelmolekülpül and solid particles is counteracted by a cross flow. On Vorteil des Membrantrennverfahrens besteht darin, daß auch das Reagens zurückgewonnen und wieder bei der RedispergiorungAdvantage of the membrane separation process is that also the reagent recovered and again in redispersion

des geflockten Fest/flüssig-Systems eingesetzt werden kann.of the flocculated solid / liquid system can be used.

Außerdem ist es erfindungswesentlich, daß die bei Anwendung der Membrantrennung anfallende Reagenslösung vor einerIn addition, it is essential to the invention that the resulting when using the membrane separation reagent solution before Wiederverwendung durch nochmalige Ultrafiltration aufkonzentriert wird.Reuse is concentrated by repeated ultrafiltration. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to embodiments. AusfuhrungsbelspleloAusfuhrungsbelsplelo Beispiel 1:Example 1:

Gl einer wäßrigen Kreidesuepenslon mit einem Feststoffgehalt von 10g/l werden durch Zusatz von 3mg/l eines anlonlschon Polyacrylamldes geflockt. Der bei der anschließenden Sedimentation auf einen Feststoffgehelt von etwa BOOg/l eingedickte Flockenschlamm wird aus dem Absetzapparat abgezogen und mit 0,25g Natriumtrlpolyphosphat in Form einer 10%lgen wäßrigen Lösung versetzt. Durch 20minütlgos Rühren mit einer mittleren Ennrgiedissipation in der Größenordnung von lO'm'/s* wird der Schlamm in' ensiv beansprucht und durch Schwerkraftsedimentation im Verlaufe von 24 h nacheingedickt. Der verdichtete Schlamm wird anschließend durch Vakuumfiltration entwässert. Das bei der Nacheindickung entstehende Klarwasser sowie die bei der Filtration anfp'londe flüssige Phase enthalten sowohl das freigesetzte Flockungsmittel als auch überschüssiges Tripolyphosphat. Durch Membrantrennung werden 90% des Tripolyphosphates wieder abgetrennt. Die so gereinigte Polyacrylamidlösung wird erneut zur Flockung einer Kreidesuspension eingesetzt, wobei die Verluste durch frisches Flockungsmittel ausgeglichen werden. Die bei der Membrantrennung anfallende verdünnte Tripolyphosphatlösung wird durch Ultrafiltration auf einen Gehalt von etwa 10% eingeengt und wieder zur Schlammdispergierunn, verwendet.An aqueous chalk paste with a solids content of 10 g / l is flocculated by the addition of 3 mg / l of an anonymous polyacrylamide. The flock sludge thickened in the subsequent sedimentation to a solids content of about BOOg / l is withdrawn from the settler and mixed with 0.25 g Natriumtrlpolyphosphat in the form of a 10% aqueous solution. By stirring for 20 minutes with an average energy dissipation of the order of 10'm '/ s *, the sludge is stressed in its own state and post-thickened by gravity sedimentation over a period of 24 hours. The compacted slurry is then dewatered by vacuum filtration. The clear water produced during the post-thickening and the liquid phase which is present during the filtration contain both the liberated flocculant and excess tripolyphosphate. By membrane separation 90% of the tripolyphosphate are separated again. The thus purified polyacrylamide solution is used again to flocculate a chalk suspension, the losses are compensated by fresh flocculant. The dilute tripolyphosphate solution obtained in the membrane separation is concentrated by ultrafiltration to a content of about 10% and used again for sludge dispersion.

Beispiel 2:Example 2:

Bl einor wäßrigen Quarzsuaponslon mit olnem Feststoffgehalt von 3g/l, einer Ca'*-Konzentratlon von 10"'mol/l und einem pH-Wert von 6 werden durch Zusatz von 1 mg/1 Polyacrylamid geflockt. Der bei der Sedimentation gebildet« Flockenschlamm wird nach Abzug aus dom Absetzapparat durch Vakuumfiltration entwässert und der Filterkuchen nach dem Filtriervorgang mit 100ml einer 10~⁴molaren Natronlauge bei einer Temperatur von 320K gewaschen. Während olnor Einwirkzelt von 3OmIn geht das desorbierto Flockungsmittel In die Waschflüssigkeit über. Diese wird anschließend durch Zusatz verdünnter Salzsäure neutralisiert, durch Ultrafiltration auf oin Fünftel dos Volumens eingeengt und nach Ergänzung einer Teilmenge frischer Flockungsmittellösung erneut zur Flockung einer Quarzsuspension eingesetzt.Aqueous quartz suspension with an olefin solids content of 3 g / l, a Ca 2+ concentration of 10 -5 mol / l and a pH of 6 are flocculated by the addition of 1 mg / l polyacrylamide is dehydrated, and after deduction of dom settler by vacuum filtration washing the filter cake after the filtering process with 100 ml of a 10 ~ ⁴ molar sodium hydroxide solution at a temperature of 320K. While olnor Einwirkzelt of 3OmIn is the desorbierto flocculant subsequently diluted into the wash liquid above. This is prepared by adding Hydrochloric acid neutralized, concentrated by ultrafiltration to oin fifth of the volume and re-used to flocculate a quartz suspension after addition of a subset of fresh flocculant solution.

Die Vorteile des erfindurigsgemäßen Verfahren sind:The advantages of the process according to the invention are:

- Einsparung an Flockungsmittel- Saving on flocculants

- Verringerung der Reagenzienkosten- Reduction of reagent costs

- geringerer Wassergehalt des nacheingedickten Flockenschlammes und damit geringere Restfeuchten bei der Filtration- Lower water content of post-thickened flocculant and thus lower residual moisture in the filtration

- geringes Apparetevolumen- low volume of equipment

- Verringerung störender Einflüsse des Flockungsmittels bei der Weiterverarbeitung des entwässerten Feststoffes.- Reduction of interfering influences of the flocculant in the further processing of dehydrated solid.

Claims (8)

1. Verfahren zur Rückgewinnung und Kreislaufführung von Polymerflockungsmitteln aus geflockten Fest/flüssig-Systemen, gekennzeichnet dadurch, daß das geflockte Fest/flüssig-System entweder nach der Sedimentation durch Zusatz einer Reagenslösung redispergiert oder nach der Filtration mit einer solchen Lösung gewaschen oder redispergiert wird, anschließend die das vom Feststoff verdrängte Flockungsmittel und das überschüssige Reagens enthaltende Flüssigkeit als feststoffarmes Gemisch gewonnen und nach einer Behandlung wieder in den Flockungsprozeß zurückgeführt wird.1. A process for the recovery and recycling of polymer flocculants from flocculated solid / liquid systems, characterized in that the flocculated solid / liquid system is either redispersed after sedimentation by addition of a reagent solution or washed or redispersed after filtration with such a solution, Subsequently, the liquid flocculant displaced by the solid and the liquid containing the excess reagent are recovered as a low-solids mixture and returned to the flocculation process after treatment. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Reagens vorzugsweise ein Polyphosphat oder Natronlauge eingesetzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that a polyphosphate or sodium hydroxide solution is preferably used as the reagent. 3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Redispergierung des eingedickten Flockenschlammes oder ies Filterkuchens nach Reagenszusatz durch intensive mechanische Beanspruchung unterstützt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the redispersion of the thickened flake sludge or ies filter cake is supported by reagent addition by intensive mechanical stress. 4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Herauswaschen des Flockungsmittels aus dem Filterkuchen entweder mehrstufig oder in einem kontinuierlichen Waschprozeß im Verlauf von 10 bis 30 min, vorzugsweise bei einer Temperatur der Waschflüssigkeit von 310 bis 320K durchgeführt wird.4. The method according to claim 1, characterized in that the washing out of the flocculant from the filter cake is carried out either multi-stage or in a continuous washing process in the course of 10 to 30 minutes, preferably at a temperature of the washing liquid from 310 to 320K. 5. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Gewinnung des feststoffarmen Flockungsmittel-Reagens-Gemisches aus dem redispergierten Schlamm oder Filterkuchen durch Nacheindickung in einem separaten Absetzapparat und anschließende Filtration des nacheingedickten Schlammes erfolgt.5. The method according to claim 1 and 3, characterized in that the recovery of the low-solids flocculant-reagent mixture from the redispersed sludge or filter cake by Nacheindickung in a separate settling apparatus and subsequent filtration of the post-thickened sludge takes place. 6. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Behandlung des feststoffarmen Flockungsmittel-Reagens-Gemisches durch Membrantrennung vorgenommen wird.6. The method according to claim 1, characterized in that the treatment of the low-solids flocculant-reagent mixture is carried out by membrane separation. 7. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Behandlung des feststoffarmen Flockungsmittel-Reagens-Gemisches durch Konditionierung mit einem pH-Regler erfolgt.7. The method according to claim 1, characterized in that the treatment of the low-solids flocculant-reagent mixture is carried out by conditioning with a pH regulator. 8. Verfahren nach Anspruch 1 und 6, gekennzeichnet dadurch, daß die bei der Membrantrennung anfallende Reagenslösung durch nochmalige Ultrafiltration aufkonzentriert und wieder bei der Redispergierung des geflockten Fest/flüssig-Systems eingesetzt wird.8. The method according to claim 1 and 6, characterized in that the resulting in the membrane separation reagent solution is concentrated by repeated ultrafiltration and used again in the redispersion of the flocculated solid / liquid system.