DE2712774C2

DE2712774C2 - Verfahren zum Eindampfen zur Trockne von Abwasserkonzentraten zur Gewinnung von Feststoffen daraus in sehr feinteiliger Form

Info

Publication number: DE2712774C2
Application number: DE2712774A
Authority: DE
Inventors: Johann Ebreichsdorf Glock; Karl Dr. Eisenstadt Knotik; Peter Wien Leichter
Original assignee: Oesterreichisches Forschungszentrum Seibersdorf GmbH
Current assignee: Oesterreichisches Forschungszentrum Seibersdorf GmbH
Priority date: 1976-03-26
Filing date: 1977-03-23
Publication date: 1986-08-21
Also published as: DE2712774A1; JPS6112519B2; SE7703464L; BR7701882A; ES457194A1; JPS5337179A; IT1114765B; ATA223776A; CH600927A5; NL7703192A; US4349412A; AT343062B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eindampfen zur Trockne von Abwasserkonzentraten zur Gewinnung von Feststoffen daraus in sehr feinteiliger Form.

Häufig sollen Suspensionen, Lösungen, Emulsionen und dergleichen bis zur Trockne eingedampft werden. Dieser Vorgang ist besonders dann von besonderem Interesse, wenn die zu behandelnden Medien Giftstoffe oder radioaktive Abfälle enthalten. Beispielsweise fallen bei Kernkraftwerken Abwasser an, die z. B. Borate, Alkalisulfate, z. B. Natriumsulfat, Alkalisilikate, Tenside und dergl. enthalten. Werden derartige Lösungen oder Suspensionen eingedampft, so bilden sich im allgemeinen Krusten. Diese Krusten führen insbesondere bei einer kontinuierlichen Einengung und Trocknung, z. B. in einem Dünnschichtrotationsverdampfer, zu Betriebsstörungen.

Aus der AT-PS 1 92 382 ist ein Verfahren zum Konzentrieren von Sulfitablaugen oder ähnlichen gipshaltigen Lösungen bekannt, bei dem keine Verkrustung auftritt. Die Verkrustungen werden durch Zusatz von Gipsschlamm zu den Lösungen verhindert. Die Gipskristalle dienen als Kristallisationskeime, so daß eine Vielzahl von Kristallen entsteht und keine Verkrustungen an den Wandungen abgelagert werden. Eine weitere Ausführungsform dieses Verfahrens ist in der AT-PS 2 06 412 beschrieben, wobei bei diesem Verfahren besonders großer Wert auf die gute Ausbildung der Gipskristalle gelegt wird. So werden die Gipskristalle vor der Zugabe zu der gipshaltigen Lösung in Waser gelagert, um eine ordentliche Kristallausbildung zu erreichen.

Bei den oben angeführten Verfahren werden die Kristallisationskeime vermehrt. Als Kristallisationskeime können im allgemeinen lediglich Kristalle dienen, die die gleiche Kristallisationsform aufweisen, wie die abzuscheidende Substanz. Für diese Verfahren muß somit bekannt sein, welcher Stoff die Verkrustung verursacht, wonach dieser Stoff in kristalliner Form zugegeben wird. Führt jedoch ein anderer Stoff auch zu Verkrustungen, dann muß ebenfalls dieser in kristallisierter Form zugegeben werden. Die Arbeitsweise dieser bekannten Verfahren ist daher aufwendig und führt nur zum Ziel, wenn die genaue Zusammensetzung der einzudampfenden Lösung bekannt ist. Bei Boraten würde diese Arbeitsweise jedoch nicht zum Ziel führen, da Borate, wenn sie eingedampft werden, verglasen und dabei zu sehr starken Verkrustungen führen.

In Chemie-IngenieurTechnik(I)(1964),Seiten 60—67 findet sich ein Obersichtsartikel, der überschrieben ist »Methoden zum Herabsetzen oder Verhindern der Krustenbildung«. Dort sind Verdampfungsverfahren beschrieben, die beispielsweise dazu dienen, Trinkwasser aus Meerwasser zu gewinnen. Den zu verdampfenden Lösungen werden Zusätze, beispielsweise A1(OH)3

ίο und Fe(OH)3, zugesetzt, die als Schutzkolloide wirken und verhindern, daß sich beim Einengen Niederschläge in Form von harten Verkrustungen absetzen, insbesondere auf den Verdampferflächen bzw. Heizelementen. Die Schutzkolloide dienen somit dazu, die gelösten Substanzen solange wie möglich »in Lösung« zu halten. Die eingeengten und konzentrierten Lösungen werden in Form von Suspensionen oder Schlämmen aus den Verdampfern ausgebracht und verworfen.
Bei diesen bekannten Verfahren wird somit nicht bis zur Trockne eingeengt, da dabei die in den Suspensionen oder Schlämmen enthaltenen Stoffe verbacken würden und bergmännisch abgebaut werden müßten. Dies würde jedoch den Betriebsablauf wesentlich stören jfj und verteuern.

Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft nicht ein derartiges bekanntes Verdampfungsverfahren. Vielmehr sollen aus Abwasserkonzentraten, die beispielsweise in der Industrie, in Großwäschereien oder bei Kernkraftwerken anfallen, die Feststoffe problemlos und möglichst billig gewonnen werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, aus Abwasserkonzentraten Feststoffe in sehr feinteiliger Form ohne Zuhilfenahme mechanischer Zerkleinerungsvorrichtungen zu gewinnen.

Erfindungsgemäß wurde nun überraschend gefunden, daß man ein Verbacken und Verklumpen von Konzentraten mit hohem Festtoffanteil verhindern kann, wenn man bestimmte Zusätze zu diesen Konzentraten gibt. Diese Zusätze können in diesem Fall nicht mehr die Funktion von Schutzkolloiden übernehmen, da die Konzentrate bereits einen zu hohen Feststoffanteil aufweisen. Überraschenderweise wird auf diese Weise erreicht, daß die Konzentrate in allen Stadien des Entwässerungsprozesses rühr- und rieselfähig bleiben sowie nicht verkleben, verglasen oder verbacken.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Eindampfen zur Trockne von Abwasserkonzentraten zur Gewinnung von Feststoffen daraus in sehr feinteiliger Form, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das einzudampfende Konzentrat einen Zusatz in Form von feinteiligen Niederschlägen von Hydroxiden, Phosphaten oder Arsenaten, von Magnesium, Calcium, Zink, Aluminium oder Eisen erhält.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird sogar bei Anwesenheit von Boraten ein Verbacken verhindert und man erhält ein rieselfähiges Produkt, das ohne Schwierigkeiten entfernt und weiterverarbeitet werden kann. Die im flüssigen Medium enthaltenen Stoffe fallen als feines Pulver an, das praktisch keine Restfeuchte mehr aufweist. Somit ist bei radioaktiven Stoffen keine Störung durch Radiolyse von Wasser zu erwarten. Die erhaltenen Stoffe können beispielsweise durch Einbetten in Bitumen einer umweltfreundlichen Endlagerung zugeführt werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Hydroxide, Phosphate oder Arsenate vor dem Einengen im Abwasserkonzentrat erzeugt. Dadurch wird einerseits eine unnötige Ver- \%

großerung des Volumens vermieden. Andererseits wird eine besonders feine Verteilung der Hydroxide, Phosphate oder Arsenate im Medium erreicht, so daß die Feststoffe beim vollständigen Eintrocknen in sehr feinteiliger Form anfallen.

Vorteilhafterweise wird ein pH-Wert größer als 7, insbesondere von 7,5 bis 11 beim Einengen eingehalten, wodurch eine besonders feine Verteilung der Niederschläge erreicht wird.

Bei einem Borate enthaltenden Medium werden insbesondere Hydroxide bzw. Phosphate von Eisen bzw. Aluminium verwendet

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert

Beispiel 1

In 100 kg wäßriges Verdampferkonzentrat mit einem Gehalt von 9,6 Gew.-% Natriummetaborat, werden 90 1 Eisenchloridlösung mit einem Gehalt von 60 g/i Eisen-III-chlorid eingerührt. Sodann wird der pH-Wert mit Natronlauge auf einen Wert von 7,5 bis 9,5 eingestellt. Diese Suspension wird in einem Dünnschichtrotationsverdampfer bis zur Trockene eingedampft. Das erhaltene Trockenprodukt hat eine Restfeuchte unter 1 Gew.-% und ist pulverförmig. Eine Verkrustung beim Trocknen kann nicht beobachtet werden.

Beispiel 2

10 1 Eisenchloridlösung mit einem Gehalt von 600 g/l Eisen-III-chlorid werden mit Trinatriumphosphatlösung zu einer Gesamtmenge von 901 vereinigt und es wird bei einem pH-Wert von 5,8 bis 6,3 gefällt.

Der so erhaltene Fällungsschlamm wird in 100 kg wäßriges Verdampferkonzentrat (eingeengte Lösung) mit einem Gehalt von 9,6 Gew.-% Natriummetaborat eingerührt. Sodann wird der pH-Wert mit Phosphorsäure auf einen Wert von 7,2 bis 8,5 eingestellt. Diese Suspension wird in einem Dünnschichtrotationsverdampfer bis zur Trockene eingedampft. Das erhaltene Trockenprodukt hat eine Restfeuchte unter 1 Gew.-% und ist pulverförmig. Eine Verkrustung beim Trocknen kann nicht beobachtet werden.

Beispiel 3

1,4 1 Eisenchloridlösung mit einem Gehalt von 600 g/l Eisen-III-chlorid werden mit Trinatriumphosphatlösung zu einer Gesamtmenge von 15 1 vereinigt und es wird bei einem pH-Wert von 5,8 bis 6,3 gefällt Der pH-Wert wird sodann mit Natronlauge auf einen Wert von größer als 10,5 eingestellt und der so erhaltene Fällungsschlamm in 100 kg wäßriges Verdampferkonzentrat mit einem Gehalt von 20 Gew.-% Natriumsulfat eingerührt. Sodann wird der pH-Wert mit Schwefelsäure auf einen Wert von 7,5 bis 9,5 eingestellt. Diese Suspension wird in einem Dünnschichtrotationsverdampfer bis zur Trockene eingedampft. Das erhaltene Trockenprodukt hat eine Restfeuchte unter 1 Gew.-% und ist pulverförmig. Eine Verkrustung beim Trocknen kann nicht beobachtet werden.

Beispiel 4

In 1001 Verdampferkonzentrat mit einem Gehalt an Waschmittelrückständen aus Wäschereien entsprechend einem Feststoffgehalt von 190 g/l werden 45 1

Aluminiumnitratlosung mit einem Gehalt von 180 g/l eingerührt. Sodann wird gefällt und der pH-Wert mit Phosphorsäure und/oder Natronlauge auf einen pH-Wert von 7,5 bis 9,5 eingestellt Diese Suspension wird in einem Dünnschichtrotationsverdampfer bis zur Trockeneeingedampft Das erhaltene Trockenprodukt hat eine Restfeuchte unter 1 Gew.-% und ist pulverförmig. Eine Verkrustung beim Trocknen kann nicht beobachtet werden.

Beispiel 5

25 1 wäßrige Aluminiumchloridlösung mit einem Gehalt von 160 g/l werden mit Trinatriumphosphatlösung zu einer Gesamtmenge von 40 1 vereinigt und es wird bei einem pH-Wert von 5,5 bis 6,5 gefällt.

Der so erhaltene Fällungsschlamm wird in 100 kg Verdampferkonzentrat mit einem Gehalt von 9,6 Gew.-% Natriummetaborat eingerührt. Sodann wird der pH-Wert mit Phosphorsäure auf einen Wert von 8,0 bis 9,5 eingestellt. Diese Suspension wird in einem Dünnschichtrotationsverdampfer bis zur Trockene eingedampft Das erhaltene Trockenprodukt hat eine Restfeuchte unter 1 Gew.-% und ist pulverförmig. Eine Verkrustung beim Trocknen kann nicht beobachtet werden.

Beispiel 6

100 kg wäßriges Verdampferkonzentrat mit einem Gehalt von 5,5 Gew.-% Natriummetasilikat und 12 Gew. -% Natriumsulfat werden mit einer Aufschlämmung von 1,2 kg Kalziumhydroxid in 251 Wasser versetzt. Sodann wird der pH-Wert mit Natronlauge und/ oder Salpetersäure auf einen Wert von 8,5 bis 10,0 eingestellt. Diese Suspension wird in einem Dünnschichtrotationsverdampfer bis zur Trockene eingedampft. Das erhaltene Trockenprodukt hat eine Restfeuchte unter 1 Gew.-% und ist pulverförmig. Eine Verkrustung beim Trocknen kann nicht beobachtet werden.

Beispiel 7

1 kg wäßriges Verdampferkonzentrat mit einem Gehalt von 12 Gew.-% Natriumsulfat wird mit 21 ml Magnesiumchloridlösung mit einem Gehalt von 200 g/l versetzt, und sodann wird mit Na-arsenatlösung bis zum Erreichen eines pH-Wertes von 6,0 bis 6,5 gefällt. Sodann wird mit Natronlauge auf einen ph-Wert von 7,5 bis 9,5 eingestellt. Diese Suspension wird in einem Dünnschichtrotationsverdampfer bis zur Trockene eingedampft. Das erhaltene Trockenprodukt hat eine Restfeuchte unter 1 Gew.-% und ist pulverförmig. Eine Verkrustung beim Trocknen kann nicht beobachtet werden.

Beispiel 8

Die in den Beispielen 1 bis 7 angeführten Verdampferkonzentrate wurden in gleicher Weise ohne Zusatz bis zur Trockene eingedampft. Es war jeweils eine starke Verkrustung zu beobachten und es entstanden zusammenhängende Krusten.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Eindampfen zur Trockne von Abwasserkonzentraten zur Gewinnung von Feststoffen daraus in sehr feinteiliger Form, dadurch gekennzeichnet, daß das einzudampfende Konzentrat einen Zusatz in Form von feinteiligen Niederschlägen von Hydroxiden, Phosphaten oder Arsenaten von Magnesium, Calcium, Zink, Aluminium oder Eisen erhält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydroxyide, Phosphate oder Arsenate vor dem Einengen im Abwasserkonzentrat erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Borate enthaltenden Abwasserkonzentrat die Hydroxide oder Phosphate von Eisen oder Aluminium als Zusatz verwendet werden.