DE19740615A1 - Verfahren zur Behandlung von sulfathaligem Wasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von sulfathaltigem Abwasser, saurem Grubenwasser sowie Rohwasser zur Trink- und Brauchwasserbereitstellung.

Es sind bereits Verfahren zur Behandlung von sulfathaltigem Wasser bekannt. Ein solches Verfahren sieht vor dem unbehandelten Wasser zur Abscheidung von Sulfat ein wasserlös­ liches Aluminat oder einen wasserlösliches Aluminat enthaltenden Stoff als Fällmittel zuzu­ geben, wobei Calzium-Aluminat, Natrium-Aluminat oder Tonerdeschmelzzement verwendet werden. Außerdem werden dem Wasser Calzium und Flockungsmittel zugesetzt (DE-OS 37 09 950). Das bekannte Verfahren ist aufgrund der verwendeten Chemikalien teuer und belastet die Kosten für die Wasserbehandlung erheblich. Desweiteren wird das Wasser, insbesondere bei Verwendung von Natrium-Aluminat, zusätzlich mit Salzen belastet, die nach der Abscheidung des Sulfates im gereinigten Wasser verbleiben, wodurch dessen Weiterverar­ beitung zu Trinkwasser fast ausgeschlossen ist.

Ein anderes bekanntes Verfahren sieht vor, dem zu behandelnden sulfathaltigen Wasser als Fällmittel Aluminium(III)-Salze zuzusetzen. Außerdem werden dem Wasser Calzium und NaOH zugegeben (DE-OS 40 05 469). Auch bei diesem Verfahren werden in das Wasser zusätzlich Salze, wie Chlorid oder Nitrat, eingebracht wodurch die Wasserqualität erheblich beeinträchtigt wird. Die verwendeten Chemikalien sind ebenfalls teuer und belasten die Kosten für die Wasserbehandlung erheblich.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, bei der Behandlung von sulfathaltigem Wasser zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens und zur Bereitstellung einer guten Wasser­ qualität den Aufwand für die Chemikalien niedrig zu halten und zusätzliche Salzbelastungen im gereinigten Wasser zu vermeiden, ohne bisher erreichte Ergebnisse bei der Sulfatfällung einzuschränken. Es wurde gefunden, daß eine weitgehende Abscheidung des Sulfates ohne Erhöhung der Salzbelastung im gereinigten Wasser erreichbar ist, wenn man dem Wasser eine Mischung aus einer wasserunlöslichen Aluminiumverbindung und Calzium zusetzt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung von sulfathaltigem Wasser, Abwasser und saurem Grubenwasser, bei dem Sulfat durch Zugabe von Calzium und einem aluminium­ haltigen Fällmittel aus dem Wasser ausgefällt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß dem un­ behandelten Wasser eine Teilmenge Calzium und als Fällmittel eine wasserunlösliche Alumini­ umverbindung in Form eines entwässerten, thermisch unbehandelten aluminiumhydroxidhal­ tigen Schlammes zugegeben werden.

Der aluminiumhydroxidhaltige Schlamm wird dem Wasser in einer Menge zugesetzt, die 0,1 g bis 0,6 g Aluminium bezogen auf 1 g Sulfat entspricht. Die Calziumzugabe beträgt 1 g bis 3 g bezogen auf 1 g Sulfat. Eine Teilmenge von 0,7 g bis 1,5 g Calzium und der aluminiumhy­ droxidhaltige Schlamm werden dem Wasser gleichzeitig oder unmittelbar nacheinander zugesetzt, wonach das so erhaltene Gemisch auf einen pH-Wert von 10 bis 12 eingestellt und anschließend während einer Reaktionszeit von 10 bis 120 min gerührt wird.

Während der Reaktionszeit wird in das Gemisch eine Restmenge des Calziums portionsweise solange eingetragen, bis entweder der pH-Wert oder die elektrische Leitfähigkeit nicht mehr fallen. Nach dem Fällprozeß wird durch Einleiten von Luft oder CO- der pH-Wert des behandelten Wassers auf 8 bis 9 abgesenkt und gleichzeitig überschüssiges gelöstes Alu­ minium ausgefällt.

Vorzugsweise wird als Fällmittel ein aluminiumhydroxidhaltiger Schlamm, wie er in Trink­ wasseraufbereitungsanlagen anfällt, verwendet.

Calzium gelangt pulverförmig als Branntkalk, Kalkhydrat oder als Kalkmilch zum Einsatz.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß während des Ver­ fahrens in das unbehandelte Wasser keine zusätzlichen Salze eingetragen werden und demzu­ folge auch nicht das gereinigte Wasser belasten, wobei Sulfat bis auf einen geringen Restge­ halt aus dem Wasser abgeschieden werden kann, was letztlich zu einer Verbesserung der Qualität des gereinigten Wassers führt. Darüberhinaus wird durch den Einsatz bisher unver­ wertbarer aluminiumhydroxidhaltiger Schlämme als billiges Abfallprodukt aus der Trink­ wasseraufbereitung, der Kostenaufwand für die Bereitstellung der notwendigen Chemikalien niedrig gehalten, wodurch das Verfahren zur Wasserbehandlung wirtschaftlicher gestaltet werden kann. Weiterhin werden durch das Arbeiten bei hohen pH-Werten gelöste Schwermetalle und gelöstes Magnesium weitgehend aus dem behandelten Wasser entfernt.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles und an Tabellen näher erläutert. Die Tabellen zeigen:

Tabelle 1: den Versuchsablauf mit Restwasser,

Tabelle 2: die chemische Analyse der Produkte.

Die Erfindung wird am Beispiel der Senkung des Sulfatgehaltes eines Wassers aus einem Tagebaurestsee mit Hilfe von Aluminiumhydroxidschlamm aus verschiedenen Fernwasser­ werken erläutert.

Der Schlamm aus den Fernwasserwerken wird zur Zeit durch Sedimentation in Absetzbecken eingedickt. Dieser frische Schlamm wurde durch Filtration weiter entwässert und enthielt als Einsatzstoff der nachfolgend beschriebenen Versuche 9% Trockensubstanz (Schlamm I) mit 13,5% Aluminium bzw. 4,5% Trockensubstanz (Schlamm II) mit 15,5% Aluminium. Tabelle 1 zeigt den Ablauf der Versuche.

In das sehr saure sulfathaltige Wasser wurde zunächst der aluminiumhydroxidhaltige Schlamm im erforderlichen Zugabeverhältnis eingebracht. Beim Vergleichsversuch 4 wurde auf die Schlammzugabe verzichtet. Bei der Schlammzugabe steigt der pH-Wert bereits an, während die elektrische Leitfähigkeit abnahm. Nach 5 Minuten Rührdauer erfolgte die Zugabe von Branntkalk, wodurch der pH-Wert auf etwa 11,7 ansteigt, während die elektrische Leitfähig­ keit unmittelbar nach der Calziumzugabe sowohl zu- als auch abnehmen kann. Nach einer Rührdauer von 20 Minuten sinkt jedoch bei allen Versuchen mit kombinierter Calzium-/Alu­ miniumhydroxidzugabe sowohl der pH-Wert, als auch die Leitfähigkeit deutlich ab, während sich diese Größen bei den Vergleichsversuchen 3 und 4 nur unwesentlich ändern. Erneute Zugabe von Calzium führt bei den Versuchen 1, 2 und 5 zu einem pH-Wert- und Leitfähig­ keitsanstieg. Nach einer weiteren Rührdauer von 10 Minuten hat sich der pH-Wert und die Leitfähigkeit beim Versuch 2 leicht erhöht, so daß auf eine weitere Calziumzugabe verzichtet wurde. Demgegenüber sanken diese Größen bei den Versuchen 1 und 5 auf deutlich niedrigere Werte, so daß nochmals eine kleine Calziummenge zudosiert wurde. Weiteres Rühren führte dann nur noch zu unwesentlichen Änderungen.

Man erkennt, daß bei kombinierter Zugabe von Wasserwerksschlamm und Kalk der Abschluß der chemischen Umsetzung durch den pH-Wert oder die elektrische Leitfähigkeit angezeigt wird. Daher sind diese Größen zur Steuerung des Prozesses geeignet.

In Tabelle 2 sind die Sulfat-, Al-, Mg- und Fe-Gehalte der erhaltenen Produkte aufgelistet und den Ausgangsgehalten des Restseewassers gegenübergestellt. Man erkennt, daß weder durch Zugabe von Wasserwerksschlamm allein, noch durch Zugabe von Calzium allein eine wesentliche Senkung des Sulfatgehaltes erreicht werden kann. Die Kombination von CaO und Wasserwerksschlamm führt demgegenüber zu einer sehr starken Abnahme des Sulfatgehaltes. Durch Einleiten von Luft in die Produkte 1, 2 und 5 kann der pH-Wert auf kleiner pH 9 abgesenkt werden, wobei sich der Al-Gehalt dieser Produkte wesentlich verkleinert.

Claims (7)

1. Verfahren zur Behandlung von sulfathaltigem Wasser, Abwasser oder saurem Gruben­ wasser, bei dem Sulfat durch die Zugabe von Calzium und eines aluminiumhaltigen Fällmittels aus dem Wasser abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wasser eine Teilmenge Calzium und als Fällmittel eine wasserunlösliche Aluminiumverbindung in Form eines entwässerten, thermisch unbehandelten aluminiumhydroxidhaltigen Schlam­ mes zugegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aluminiumhydroxidhaltige Schlamm dem Wasser in einer Menge zugegeben wird, die 0,1 g bis 0,6 g Aluminium bezogen auf 1 g Sulfat entspricht.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Calzium in einer Menge von 1 g bis 3 g bezogen auf 1 g Sulfat zugegeben wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teilmenge von 0,7 g bis 1,5 g Calzium und aluminiumhydroxidhaltiger Schlamm dem Wasser in einer Behandlungszone unter intensivem Rühren zugesetzt, dann das erhaltene Gemisch auf einen pH-Wert von 10 bis 12 eingestellt und anschließend während einer Reaktionszeit 10 bis 120 min gerührt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß während der Reak­ tionszeit in das Gemisch eine Restmenge Calzium solange portionsweise eingetragen wird, bis entweder der pH-Wert oder die elektrische Leitfähigkeit nicht mehr fallen.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fällmittel vorzugsweise ein aluminiumhydroxidhaltiger Schlamm, wie er bei der Trinkwasseraufbereitung anfällt, verwendet wird, und Calzium in Form von pulverförmigem Branntkalk, Kalkhydrat oder als Kalkmilch zugegeben wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Fallprozeß durch Einleiten von Luft oder CO- der pH-Wert des behandelten Wassers auf 8 bis 9 abgesenkt wird und gleichzeitig überschüssiges gelöstes Aluminium ausgefällt wird.