Verfahren und Anordnung zum Ausflocken von flockierbaren Substanzen in Suspensionen, insbesondere zur Reinigung des Rückwassers von Deinking-Anlagen

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausflocken von flockierbaren Substanzen in Suspensionen, bei welchem die Suspension von einem Behälter über eine Leitung einer Klärvorrichtung zugeführt wird, wobei der Suspen¬ sion kationische, anionische und/oder nicht-ionische Mittel zugegeben werden, sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Das Verfahren ist besonders geeignet zur Reinigung des Rückwassers von Deinking-Anlagen.

Solche Deinking-Anlagen dienen dazu, Druckfarbe von Altpapier zu trennen und zu entfernen, damit ein saube- rer, heller, wiederverwendbarer Papierstoff als Roh¬ stoff für Neupapier entsteht. Dazu wird das Altpapier

in Wasser suspendiert und mit Chemikalien versetzt. Die Abtrennung der Druckfarben vom Altpapier erfolgt über¬ wiegend im alkalischen bis hin zum neutralen pH-Bereich. Nach Abtrennung der Druckfarben mit Hilfe eines Flotations- und/oder eines Waschprozesses aus der Suspension wird die Altpapier-Suspension in separaten Maschinen oder durch die Druckfarben-Entfer¬ nungsmaschine selbst entwässert. Das so wieder gewon¬ nene Wasser wird teilweise oder ganz rezykliert und zur erneuten Auflösung von Altpapier wiederverwendet.

Dieses Rückwasser ist jedoch mit Druckfarben, Faser¬ feinstoffen, Kaolin, Schmutz und anderen Substanzen, die beim Deinking-Verfahren aus dem Altpapier abge- trennt werden, verunreinigt. Der Gehalt an suspen¬ dierten Feststoffen kann beispielsweise zwischen 500 und 3500 mg/1 liegen. Würde dieses Wasser unbehandelt wieder zur Auflösung von Altpapier verwendet, würde das Altpapier zusätzlich verschmutzt. Das Rückwasser muss deshalb gereinigt werden.

Stand der Technik

Eine Möglichkeit zur Reinigung dieses Abwassers besteht in der Verwendung von Flotations- oder Sedimenta¬ tions-Kläranlagen. In diesen Kläranlagen werden koagu- lierende oder flockende Chemikalien dem zu klärenden Wasser beigegeben. In Flotations-Kläranlagen wird Luft zugeführt und im Wasser fein verteilt. Im Klärbecken schwimmen dann die Feststoffe von der Luft an die Ober¬ fläche transportiert als Schwimmschlamm auf und können mit entsprechenden Einrichtungen vom Wasser abgeschöpft

werden. Auf diese Weise wird das Wasser gereinigt. In den Sedimentationskläranlagen werden ohne Luftzugabe grosse Flocken erzeugt, die absinken und als Sink- schlamm entfernt werden. Der Reinigungsgrad hängt dabei von verschiedenen Parametern ab. Erwünscht ist es, ihn auf unter 100 mg/1 einzustellen. Erreicht werden soll dies abhängig von der Luftzufuhr, den Chemikalien, ihrer Qualität und Quantität, und abhängig von dem Erfordernis der Deinking-Anlage.

Zur Klärung des Rückwassers sind bisher kationische Mittel, einzeln oder in Kombination mit anionischen Chemikalien, verwendet worden, z.B. Alaun, oder ein anderes geeignetes polymeres kationisches Flockungs- mittel, und nötigenfalls zusätzlich ein anionisches Polymer, z.B. Polyacrylamid. Auch nicht-ionische Flockungsmittel, z.B. hochmolekulare Polyoxprodukte können verwendet werden. Bei Kombination derartiger Mittel werden in der Regel die kationischen Mittel vor oder nach der Pumpe in der Verbindungsleitung zwischen dem Rückwasserbehälter und dem Klärbehälter, und die anionischen unmittelbar vor dem Klärbehälter zugegeben. Die Zugabe erfolgt dabei häufig in der Reihenfolge, dass zunächst das kationische Mittel, dann belüftetes Klarwasser und anschliessend das anionische Mittel zugegeben wird. Auf diese Weise lässt sich zwar ein Teil der im Rückwasser befindlichen Feststoffe entfer¬ nen, jedoch bleibt vor allem im alkalischen Medium noch ein erheblicher Teil der Feststoffe im Rückwasser, d.h. die Reinigungswirkung ist noch nicht ausreichend.

Aus CH 443 164 ist ein Abwasser-Klärverfahren speziell für das Rückwasser von Deinking-Anlagen bekannt, bei dem in einem Klärbehälter nacheinander mehrere koagu- lierende tensio-aktive, saure und basische Mittel zuge- geben werden, um ein Ausflocken bestimmter Substanzen zu erreichen. Dabei ist jedoch nur ein diskontinuier¬ licher Betrieb möglich und die Reinigungsleistung ist nicht optimal.

Aus US 4 173 532 ist ein Reinigungsverfahren für Indu¬ strie-Abwässer bekannt, bei dem.die Suspension in einem Klärbehälter in eine Strömung versetzt wird und der Strömung stufenweise ionische, kationische und anio¬ nische Mittel zur Koagulation zugegeben werden. Die Durchmischung der Suspension mit den zugegebenen Mit¬ teln ist hierbei jedoch ungenügend und ebenfalls die Reinigungsleistung.

Die Erfindung setzt sich die Aufgabe, die genannten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ins¬ besondere ein kontinuierliches Verfahren und eine Anordnung zur Reinigung des Rückwassers von Deinking-Anlagen zu schaffen, bei denen die Reinigungs¬ leistung verbessert ist und ein grösserer Teil der Feststoffe aus dem Rückwasser entfernt wird. Ausserdem soll die Abhängigkeit der Reinigungswirkung von Schwan¬ kungen des pH-Wertes, Feststoffmenge und Feststoffart reduziert und die Wirtschaftlichkeit des Prozesses ver¬ bessert werden.

Darstellung der Erfindung

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Zugabe von wenigstens drei verschiedenen Mit- teln an wenigstens drei verschiedenen Stellen auf dem Zuführungswege der Suspension zur Klärvorrichtung, jedoch vor dieser Klärvorrichtung erfolgt.

Mit Vorteil kann z.B. ein kurzkettiges, niedermoleku- lares, stark kationisches Mittel bereits im Rückwasser¬ behälter, ein langkettiges, hochmolekulares katio¬ nisches Mittel in der Leitung zwischen Rückwasserbe¬ hälter und Kläranlage, und ein langkettiges, hochmole¬ kulares anionisches Mittel nach Zugabe des langkettigen kationischen Mittels in der Leitung vor der Kläranlage zugegeben werden.

Mit Vorteil bestehen die zugegebenen Mittel aus einem niedermolekularen, stark kationischen Polymer, aus Ver- bindungen mit mehrwertigen Metallkationen, sowie Kombi¬ nationen von Polymer und Metallkationen, und weiterhin aus hochmolekularen, kationischen und anionischen und/- oder nicht-ionischen Polymeren.

Dieser Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass man durch eine drei- oder mehrstufige Flockungsmittelzugabe nacheinander in die Zuführleitung zur Kläranlage eine besonders stabile, leicht zu entfernende Flocke erhält, da durch angepasste Ladungsneutralisation und anschliessend erzeugte Brücken- und Mosaikbindung ein gezielter Flockenaufbau erreicht wird. Durch die Zugabe der drei Mittel nacheinander in die Zuführleitung zur

Klärvorrichtung wird erreicht, dass die Durchmischung nahezu vollständig ist, da die gesamte zugeführte Sus¬ pension erfasst wird, und dass für die Mittel eine genügende Reaktionszeit zur Verfügung steht, und die Reaktion vor der Einleitung in den Klärbehälter bereits abgeschlossen ist, d.h. dass die gesamte Zeit im Klär¬ behälter ausschliesslich zur Klärung zur Verfügung steht und daher kein Zeitverlust entsteht. Ausserdem können die Zugabestellen so gewählt werden, dass sie auf die besonders bei hochmolekularen Mitteln erheb¬ liche Scherempfindlichkeit abgestimmt ist, beispiels¬ weise durch Zugabe nach der Pumpe anstelle geringer Turbulenz, so dass keine Beeinträchtigung der Wirkung durch Zerbrechen oder Verknäuelung der hochmolekularen Verbindungen erfolgt.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in der Leitung eine Pumpe vorgesehen, wobei die Zugabe des langkettigen kationischen und anionischen Mittels nach der Pumpe erfolgt zur Vermeidung von schädigenden Scherkräften.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung

Eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist in der beiliegenden Figur als Beispiel dargestellt.

Ein Rückwasserbehälter 1 ist dabei mit einer Leitung 2, in der eine Pumpe 3 vorgesehen ist, mit einer Kläran¬ lage 4 verbunden. Dem Rückwasser im Behälter 1 wird dabei kurzkettiges, niedermolekulares, stark katio-

nisches Mittel 5 zur weitgehenden Ladungsneutralisation zugeführt. Dieses Mittel kann beispielsweise aus nie¬ dermolekularem, stark kationischem Polymer, sowie Kom¬ binationen eines solchen Polymers mit mehrwertigen Metallkationenverbindungen, z.B. Aluminiumchlorid A1C13 oder Aluminiumoxichlorid bestehen. Die getrennte Zugabe der Metallkationenverbindungen ist ebenfalls möglich. Im Gegensatz zum vorher beschriebenen Dreiflocksystem (Tri Floc) kann man hier von einem Vierflocksystem (Tetra Floc) sprechen.

Bei genügender Durchmischung des Rückwassers mit dem Mittel kann sogar auf die übliche Verdünnung bei der Anwendung von Polymeren verzichtet werden. In die Lei- tung 2 wird nach der Pumpe 3 ein langkettiges, hochmo¬ lekulares kationisches Mittel 6 zugeführt und anschliessend kurz vor dem Klärbehälter 4 ein hochmole¬ kulares anionisches Mittel 7. Aus dem Klärbehälter 4 werden die Verunreinigungen als Schwimmschlamm 8 abge- führt, sowie das geklärte Rückwasser als Klarwasser 9. Ein Teil 10 des Klarwassers wird abgezweigt, mit Luft 11 versetzt und an einer Stelle 12 zwischen den Zugabe¬ stellen 6 und 7 in die Leitung 2 gegeben.

Beispiel

Bei Versuchen wurde zur Reinigung des Rückwassers einer Deinking-Anlage mit einer Feststoffkonzentration von etwa 1500 ppm einerseits ein klassisches Verfahren mit Zugabe von kationischem Polymer und anionischem Polymer als Flockungsmittel vor der Kläreinrichtung, anderseits ein erfindungsgemässes Dreiflocksystem mit Dosierung an

drei Stellen und in verschiedenen Konzentrationen ver¬ glichen.

Bei dem genannten klassischen Verfahren wurde im Klar¬ wasser nur noch ein Feststoffgehalt zwischen 225 und 550 ppm bei einem pH-Wert von 8,5 erreicht. Der Fest¬ stoffgehalt liess sich nur durch wesentlich höhere Dosierung der beiden Flockungsmittel noch etwas vermin¬ dern.

Verglichen damit ergab sich bei Zugabe eines stark kationischen, niedermolekularen Polymers direkt in den Rückwasserbehälter, und Zugabe eines langkettigen, hochmolekularen kationischen Polymers sowie eines hoch- molekularen, anionischen Polymers, ein Feststoffgehalt des Klarwassers zwischen 50 und beim ungünstigsten Ver¬ such 188 ppm, und zwar bei einem höheren pH-Wert von 8,9. Die Gesamtzugäbe an Flockungschemikalien war bei diesem Vergleich annähernd gleich.

Das Dreiflocksystem ergab mit Zugabe der drei Flockungsmittel an den vorstehend drei verschiedenen Stellen der Anlage somit eine ausserordentlich starke Reduzierung des Feststoffgehaltes im Klarwasser und somit gegenüber vorbekannten Verfahren eine erhebliche Verbesserung. Die Schwankungsbreite im Feststoffgehalt des Klarwassers reduzierte sich von 325 ppm auf 138 ppm.

Die Konzentration des Schwimmschlammes erhöhte sich aufgrund der stabileren Flockenbildung von ca. 2,0 % auf 4,5 bis 6,5 %. Es ist damit in weiteren nachge¬ schalteten Entwässerungsmaschinen besser zu entwässern.

Weitere Ausgestaltung der Erfindung

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist für das erfindungsgemässe Tri-Floc- bzw. Tetra-Floc-Verfahren generell eine Anwendung für sämt¬ liche Reaktionen und Abläufe möglich, bei denen die Flockenbildung eine Rolle spielt. Dazu gehören bei¬ spielsweise Vorgänge der Klärung, Filtration, Ein- dickung, Kongulation und ähnliche. Als mögliche Anwen- dungsgebiete seien genannt:

- Klärung von Rohwasser, Abwasser und Rückwasser jeg¬ licher Art, besonders aber Rückwasser in Papier¬ fabriken zwecks KreislaufSchliessung,

- Erhöhung der Feinstoff- und Füllstoffretention auf Papiermaschinen,

- verbesserte Entwässerung von Schlämmen durch ange- passte Konditionierung,

- Optimierung der Formation auf Papiermaschinen durch gezielte Steuerung der Flockenbildung,

- Kongulation von Latex.

Die mit dem Tri-Floc- bzw. Tetra-Floc-Verfahren erziel¬ baren Vorteile liegen sowohl auf der technologischen wie auch auf der wirtschaftlichen Seite.