DE2542167B2

DE2542167B2 - Verfahren zur Flotation von in verunreinigtem Wasser dispergierten und/oder emulgieren Teilchen

Info

Publication number: DE2542167B2
Application number: DE2542167A
Authority: DE
Inventors: Rezso Dipl.-Ing. Dr. Csikos; Gyoergy Dipl.-Chem. Hupka; Attila Dipl.-Ing. Kovacs; Zoltan Dipl.-Ing. Dr. Budapest Nagy; Jeno Dipl.- Ing. Rauschenberger
Original assignee: Magyar Asvanyolaj es Foldgaz Kiserleti Intezet
Current assignee: Magyar Asvanyolaj es Foldgaz Kiserleti Intezet
Priority date: 1974-12-21
Filing date: 1975-09-22
Publication date: 1979-08-09
Also published as: SE420910B; FR2294754A1; JPS5178558A; NL7512505A; GB1506918A; ATA941075A; HU169886B; CS199614B2; DE2542167C3; DE2542167A1; FR2294754B1; PL100134B1; SE7510513L; AT346254B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Flotation von in verunreinigtem Wasser dispergierten und/oder emulgierten Teilchen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Als Flotation wird die Trennung von Feststoffgemengen auf mechanischem Wege aufgrund der verschiedenen Benetzbarkeit ihrer Bestandteile bezeichnet. Die Benetzbarkeit der Bestandteile hängt von den Eigenschaften der Oberfläche ab und kann durch Zuset2:en bestimmter Chemikalien verändert werden.

Flotationsverfahren beruhen im Prinzip darauf, daß einer wäßrigen Suspension eines Gemenges feine Gasblasen zugeführt werden. Hydrophobe Partikel heften sich an die Gasblasen und steigen mit ihnen an die Oberfläche der Trübe auf, wo sie mit dem Schaum ils Konzentrat abgestrichen werden können. Hydrophile Teilchen dagegen, die von einem fest adsorbierten Wasserfilm umgeben sind, verbleiben in der Trübe.

Bei einem bekannten Flotationsverfahren (vgl. DE-OS 23 22 792) wird das verunreinigte Wasser mittels einer Anzahl von luftansaugenden Injektordüsen in die Trübe vom Boden des Trübenbehälters her eingepreßt. Um über die Injektordüsen eine ausreichende Menge von Luft ansaugen zu können, ist es notwendig, das verunreinigte Wasser mit relativ hohem Druck durch die Düsen in die Trübe einzuspritzen. Dadurch wird in der Trübe eine relativ hohe Turbulenz erzeugt, die dazu führt, daß sich bereits an den hydrophoben Partikeln haftende Luftbläschen wieder ablösen, wodurch der Wirkungsgrad einer nach diesem Verfahren arbeitenden Anlage verringert wird. Zur Erzielung des notwendigen Einspritzdruckes ist es darüber hinaus notwendig, leistungsstarke Pumpen einzusetzen.

Bei einer anderen bekannten Verfahrensweise (vgl. Chemie Ing.Techn. 44. Jahrgang 1972 Nr. 5, Seiten 346 bis 347) wird in einen in mehrere Kammern unterteilten Trübenbehälter durch ein System von Einzelbohrungen im Boden des Behälters Luft in Form von einer Vielzahl von Blasen etwa gleichen Durchmessers in die Trübe eingeleitet. Eine derartige Verfahrensweise hat zwar den Vorteil, daß die für eine wirkungsvolle Flotation schädliche starke Turbulenz in der Trübe vermieden wird. Jedoch ist für die Behandlung von 1 in³ verunreinigtem Wasser eine Menge von ca. 200 Nm³ Luft notwendig. Darüber hinaus ist es erforderlich, die Trübe durch die einzelnen Kammern zu fördern, was im Falle der bekannten Verfahrensweise ebenfalls mit Luft bewerkstelligt wird, die hierfür in einer Größenordnung von 5 bis 10 m³ pro Stunde zusätzlich zur Verfügung gestellt werden muß. Eine derartige Verfahrensweise erfordert daher einen relativ hohen Pumpen- bzw. Gebläseaufwand.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß mit möglichst geringem technischen Aufwand und vergleichsweise niedrigerem Luftbedarf eine wirkungsvolle Flotation von verunreinigtem Wasser durchgeführt werden kann.

Dieses Ziel wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Vetfahrensschritte erreicht

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist erstmalig ein Flotationsverfahren geschaffen, dessen Luftbedarf um den Faktor 50 geringer ist als der Luftbedarf bekannter Verfahren. Darüber hinaus ist zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahrensweise im Vergleich zu bekannten Verfahren ein erheblich geringerer mechanischer und maschineller Aufwand notwendig. Auch ist der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Verfahrens sehr hoch, da ein und dasselbe Teilchen innerhalb der Steigrohre häufiger mit Luftblasen in Kontakt kommt als im Falle eines freien Aufstieges. Darüber hinaus kann aufgrund der Förderwirkung der in den Steigrohren aufsteigenden Luftblasen auf die Anordnung von mechanischen Rührern oder dergleichen Einrichtungen zum Umwälzen der Trübe verzichtet werden.

Vorzugsweise beträgt die zur Flotation verwendete spezifische Gasmenge in bezug auf 1 m³ des behandelten Wassers 1 bis 3 Nm³.

Zweckmäßigerweise werden als Zusatzstoffe zur Verbesserung der Flotation Eisen- oder Aluminiumsalze bzw. verschiedene Polyelektrolyte jeweils in einer der Qualität des zu notierenden Wassers entsprechenden Menge zudosiert

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren in Gegenüberstellung mit einer bekannten Verfahrensweise unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt schematisch das Schaltbild einer Anlage zur Durchführung eines bekannten Flotationsverfahrens, und

Fig.2 zeigt schematisch den Verfallrensablauf zur Flotation in der erfindungsgemäßen Weise.

Wie aus F i g. 1 hervorgeht, wird die zu flotierende Menge V von verunreinigtem Wasser in einen Tank 1 geleitet und Chemikalien und Zusatzstoffe a zugemischt. In der Tankreihe 2 wird dann unter langsamem Rühren ein flockiger Niederschlag erzeugt Aus der Tankreihe 2 wird dann das verunreinigte Wasser in die Flotiereinrichtung 3 weitergeleitet

30 bis 40% des aus der Flotiereinrichtung 3 abfließenden gereinigten Wassers werden über eine Leitung einer Pumpe 4 zugeführt, die dieses Wasser in einen Tank 7 fördert, in dem das Wasser bei einem Überdruck von 3 bis Ί atü mit Luft gesättigt wird. Die zur Sättigung benötigte Luft liefert ein Kompressor 5 zu einem Gas-Flüssigkeits-Rührer 6. Der Druck des mit Luft gesättigten Wassers wird mittels eines Ventilsystemes 8 auf den in der Flotiereinrichtung 3 herrschenden Druck reduziert und die freigesetzten Gasblasen werden gemeinsam mit dem aus der Tankreihe 2

kommenden, einen flockigen Niederschlag aufweisenden Wasser vermischt Aufgrund der Einwirkung der Gasblasen schwimmen die Flocken zur Oberfläche der Flüssigkeit in der Flotiereinrichtung 3 a-if, von der der Schaum dann in geeigneter Weise entfernt wird.

Bei dieser bekannten Verfahrensweise werden durch die Ventileinrichtung 8 sehr kleine Gasblasen erzeugt, die sich günstig auf die Flotation auswirken. Bei größeren Flotationseinrichtungen bereitet jedoch die gleichmäßige Verteilung der Gasblasen in dem zu notierenden Wasser Schwierigkeiten, da sich in besonders ungünstigen Fällen die Blasen vereinigen und dann wirkungslos werden. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Verfahrensweise ist der Umstand, daß die Flockung und die Flotation in voneinander abgetrennten Einrichtungen durchgeführt wird Hierdurch wird die Wirksamkeit der Flotation reduziert, da die Flocken *n den zwischen der Tankreihe 2 und der Flotationseinrichtung 3 angeordneten Leitungen und Pumpen wieder zerstört werden. Darüber hinaus wird das zu notierende Wasser der rezirkulierten Wassermenge proportional verdünnt, wodurch gleichfalls der Wirkungsgrad der Flotation herabgesetzt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren (F i g. 2) wird das verunreinigte Wasser V zusammen mit den Zusätzen a direkt in die Feuereinrichtung 3' eingeleitet In der Flotiereinrichtung 3' sind vertikale Steigrohre angeordnet, die voll in das zu notierende Wasser eingetaucht sind und 20 bis 40% des Gesamtvolumens der Flotiereinrichtung einnehmen. Die zur Flotation benötigte Luftmenge wird über ein einfaches Geblase 5' von unten her in die vertikalen Steigrohre über mit Bohrungen versehene Geräte eingeleitet Die eingeleitete Luftmenge beträgt in bezug auf 1 m³ zu behandelndes Wasser nicht mehr als 4 Nm³, vorzugsweise 1 bis 3Nm³.

Da die in den vertikalen Steigrohren aufsteigenden Luftblasen das innerhalb der Steigrohre befindliche verunreinigte Wasser mitreißen, wird in den Steigrohren eine nach oben gerichtete und zwischen den Steigrohren eine nach unten gerichtete Strömung erzeugt, so daß sich die Anordnung von mechanischen Rührern oder dergleichen in der Flotiereinrichtung 3' erübrigt Auch kann gegenüber der in F i g. 1 beschriebenen bekannten Verfahrensweise auf die Anordnung von Überdruckbehältern, Luftkompressoren und Pumpen höherer Leistung verzichtet werden, ds» das Gebläse 5' lediglich beiflinem relativ niedrigen Druck arbeitet.

Die Steigrohre haben den Vorteil, daß neben einem intensiven Einmischen der durch die Leitung a der Flotiereinrichtung 3' zugeführten Chemikalien und Zusätze in das verunreinigte Wasser auch eine besonders häufige Berührung der Luftblasen mit den Teilchen erfolgt und somit ein Anlagern der Luftbläschen und damit die Flotation begünstigt wird. Auf diese

Weise ergibt sich bei vergleichsweise geringem Luftbedarf ein gegenüber bekannten Verfahrensweisen

hoher Wirkungsgrad für die Flotation,

Für die Flotation bestimmter Wasserarten kann es zur Verbesserung des Wirkungsgrades zweckmäßig sein, die Steigrohre in der Richtung des durchHieBenden

Wassers fortschreitend in verschiedenen Verteilungen

anzuordnen.

Die vorteilhafte Wirkungsweise des erfindungsgemä-Ki Ben Verfahrens ergibt sich auch aus den nachfolgenden

Beispielen: Beispiel 1 Für die Entspannungsflotation einer Menge V von

800 mVh, mit Luft zu 50% gesättigtem Abwasser der Ölindustrie müssen 35%, d.h. 280m³/h Wasser des gereinigten Wassers rezikulieren. Der Druck muß dabei zur Sättigung des Wassers mit Luft von 1 atm auf 4 atm erhöht werden. Dazu ist — bei Vernachlässigung der

2(i akzessorischen Druckveriuste — eine Energie von 40 kW erforderlich. Dabei beträgt die Menge der nach der Sättigung zu 100% des Abwassers als Blasen freigesetzten Luft nur 8 Nm³/h. Dies bedeutet daß bei einer geeigneten Verteilung höchstens diese Gasmenge

2". zur Schaumbildung zur Verfügung steht Ein weiterer Nachteil ist daß infolge der Rezirkulation das Volumen der Flotiereinrichtung um 35% größer projektiert werden muß, weil sonst die Verweildauer abnimmt Wird das zu foltierende Abwasser nur zu 20% mit Luft

in gesättigt, so beträgt die Menge der freigesetzten Gasblasen nur 3,7 NmVh.

Beispiel 2 Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die

π Luft — bei Anwendung eines Belüftungsraums mit der Tiefe H= 2,4 m und unter Berücksichtigung der akzessorischen Druckveriuste — bei einem Überdruck von 3000 mm Wassersäule eingeleitet werden. Wird dabei mit einem Wert von 4OkW als Energiebedarf

4(i gerechnet, so können 3200 NmVg Luft durch die Flotiereinrichtung geleitet werden. Es kann deshalb bei gleicher Energiemenge über eine 400 bis 900fach größere Menge von Luft als bei der Entspannungsflotation verfügt werden. Dies führt zu einer bedeutenden

»·-> Einsparung an Chemikalien bzw. zu einer erheblich günstigeren Aufbereitung. Zur Flockung und Koagulation werden die im allgemeinen üblichen Eisen- und Aluminiumsalze bzw. die verschiedenen Polyelektrolyte jeweils in einer der Qualität des zu notierenden

•>i) Abwassers entsprechenden Menge hinzudosiert.

Der Vergleich zeigt, daß das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung erheblich einfacherer und betriebssicherer Einrichtungen zu einer erheblich wirksameren Aufbereitung des verunreinigten Wassers

ν-, führt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Flotation von in verunreinigtem Wasser dispergierten und/oder emulgierten Teilchen in einem einzigen Arbeitsschritt, in welchem ' Chemikalien, Zusatzstoffe und Gas unter Ausbildung von Gasblasen in das Wasser eingemischt werden, wonach man das entstandene flockige suspendierte Material mittels der Gasblasen in bekannter Weise auf die Oberfläche aufschwimmen läßt, dadurch > < gekennzeichnet, daß die zur Flotation benötigten Gase am Boden der in 20—40% des Volumens der Feuereinrichtung in die Flüssigkeit eingetauchte vertikale Steigrohre eingeleitet werden, wobei die zur Flotation verwendete spezifische Gasmenge in >■ bezug auf 1 m³ des behandelten Wassers nicht mehr als 4 Nm³ beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Flotation verwendete spezifische Gasmenge in bezug auf 1 m³ des behandelten .?< Wassers 1 bis 3 Nm³ beträgt