DE69008054T2 - Verfahren zur Behandlung von wasserlösliche Tinte enthaltendem Abwasser. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft die Behandlung von Abwässern, die Farben und insbesondere wasserverdünnbare Farben enthalten, welche in den Druckverfahren der Druckereien und anderer Industriezweige wie beispielsweise der Papierindustrie, der Kartonagenindustrie und der Herstellung van Verpackungstaschen verwendet werden.
• In den Industriezweigen, die sich mit der Verarbeitung von Papier oder Pappe beschäftigen, wie die Kartonagenindustrie oder die Verpackungstaschen herstellende Industrie, können die zu behandelnden Abwässer verschiedene Schadstoffe, vor allem wasserverdünnbare Farben enthalten, insbesondere wenn in der Betriebsstätte ein Druckverfahren wie der Flexodruck eingesetzt wird. Auch können sie Rückstände von Klebstoff, beispielsweise auf Stärkegrundlage, enthalten.
• Zur Behandlung dieser Abwässer sind bereits mehrere Verfahren vorgeschlagen worden. Im allgemeinen bestehen sie darin, mittels verschiedener Verfahren die Schadstoffe vom Wasser, das diese enthält, zu trennen, um einerseits Schadstoffschlämme und andererseits das geklärte Abwasser zu erhalten, wobei anschließend die erhaltenen Schadstoffschlämme, im allgemeinen durch Verbrennung, beseitigt werden.
• So ist ein Trennverfahren durch Ausflockung mit einem anschließenden statischen Klären der Abwässer vorgeschlagen worden. Die durch den Einsatz dieses Verfahrens erhaltenen Schlämme weisen jedoch eine sehr geringe Dichte auf, so daß das zu beseitigende Volumen groß ist und die Verbrennungskosten hoch sind.
• Um kompaktere Schlämme zu erhalten, ist weiterhin der Einsatz einer Filterpresse vorgeschlagen worden, die es erlaubt, aus einem Trocknungsgrad von 2 bis 3 % einen Trocknungsgrad von etwa 30 % zu erhalten. Einer der Nachteile der Filterpresse besteht jedoch darin, daß ihr Durchsatz schwankt, was mit dem Verstopfen der Filtertücher, das schnell vonstatten geht, zusammenhängt. Außerdem erfordert diese Vorrichtung zu ihrer Überwachung Bedienungspersonal, insbesondere zum Zeitpunkt der Entnahme des erhaltenen Filterkuchens.
• Desweiteren ist ein Verfahren zur Trennung durch Ultrafiltration vorgeschlagen worden. Doch dieses Verfahren ist teuer, und es stellen sich dieselben Probleme des Verstopfens der Membranen, das irreversibel sein kann, wenn es sich um solche Produkte wie Kohlenwasserstoffe, Öle und Spezialklebstoffe handelt.
• Aus der Veröffentlichung DATABASE WPIL Nr. 83-41189 K, SU-A- 937 342 ist ein Klärverfahren für Wasser bekannt, das feinverteilte Anstrichstoffpartikel enthält, wobei in diesem Verfahren ein Ausflockungsvorgang mit anschließendem Zentrifugieren bei einer Geschwindigkeit von 2000 U/min eingesetzt wird. Dieses Dokument betrifft jedoch nicht die Behandlung von wasserverdünnbare Farben enthaltenden Abwässern.
• Ferner ist aus der Veröffentlichung Patent Abstracts of Japan, Band 7, Nr. 175 (C-179), 03. 03. 1983, und JP-A-58 081 409 ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Pigment oder Lösungsmittel aus Farbabfällen bekannt. Dieses Dokument betrifft ebenfalls nicht die Klärbehandlung von wasserverdünnbare Farben enthaltenden Abwässern.
• Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Behandlung von Abwässern bereit zustellen, das die Trennung von Farben von dem sie enthaltenden Wasser und einerseits das Erhalten eines geklärten Abwassers und gleichzeitig andererseits von besonders kompakten Schlämmen ermöglicht.
• Erfindungsgemäß wird das wässrige Abprodukt mit einem Flockungsmittel im sauren Medium behandelt und anschließend das Abwasser einer kontinuierlichen Zentrifugierung unterworfen, die in einer Beschleunigung auf 1000 bis 20000 und vorzugsweise auf 1000 bis 11000 g besteht, wobei während des Zentrifugierens eine Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche vermieden wird.
• Unter einer kontinuierlichen Zentrifugierung wird erfindungsgemäß eine Zentrifugierung verstanden, in der einerseits der Zulauf von Abwasser und andererseits der Ablauf des geklärten Abwassers wenigstens zwischen zwei Entschlammungsvorgängen kontinuierlich ist.
• Durch die Vermeidung der Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche während des Zentrifugierens wird jede Gefahr einer Schaumbildung aufgrund der Gegenwart von Luft an der Abwasseroberfläche verhindert, da Schaumbildung die Wirksamkeit der Trennung der Farben vom Wasser stark verringern kann.
• Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Ausflockungsvorgang im sauren Medium durchgeführt, insbesondere bei einem pH-Wert von 2 bis 6 und indem ein Flockungsmittel verwendet wird, das aus mineralischen Flockungsmitteln wie Aluminiumsulfat, Aluminiumsulfatpolymeren, Eisen (III) -chlorid und organischen Flockungsmitteln wie ionischen oder nichtionischen Polymeren ausgewählt ist.
• Vorzugsweise wird der Ausflockungsvorgang bei einem pH-Wert von etwa 5 durch Zugabe einer solchen Säure wie Schwefelsäure durchgeführt und als Flockungsmittel wenigstens ein Mittel verwendet, das aus solchen kationischen Polymeren wie gegebenenfalls modifizierten Polyethyleniminen und Aluminiumsulfaten ausgewählt ist.
• Um die Wirksamkeit des Ausflockungsvorgangs noch zu verbessern, kann er gegebenenfalls vorteilhafterweise unter entsprechendem Rühren durchgeführt werden.
• Die Menge des Flockungsmittels kann gemäß dessen Typ und dem des zu behandelnden Abwassers schwanken. Im allgemeinen wird ein Anteil von 0,1 bis 2 Gew.% Flockungsmittel, bezogen auf das Feststoffgewicht des Abwassers, gewählt.
• Die Ausflockungsstufe kann sehr kurz sein und nur etwa einige Sekunden betragen.
• Um die anschließende Zentrifugierung zu verbessern, wird dem Abwasser vorteilhafterweise insbesondere während des Ausflockungsvorganges ein Antischaummittel zugesetzt. Ein solches geeignetes Antischaummittel ist beispielsweise ein Silikonöl.
• Nach einem vorteilhaften erfindungsgemäßen Merkmal wird dem Abwasser auch ein Klebstoff auf Grundlage von Stärke zugegeben, wenn das zu behandelnde Abwasser keinen oder nur sehr wenig davon enthält. Erfindungsgemäße Versuche haben gezeigt, daß die Gegenwart eines Klebstoffes auf Stärkegrundlage im Abwasser noch den Trocknungsgrad der durch Zentrifugieren erhaltenen Schlämme erhöht. Beispielsweise kann ein Abwasser, das vor dem Zentrifugieren etwa 1 g/l eines Klebstoffes auf Stärkegrundlage enthält, nach der Zentrifugierung auf ein Schlammvolumen von etwa 5 bis 6 % des gesamten Abwasservolumens verringert werden, wobei der Rest geklärtes Abwasser ist, während ein Abwasser desselben Typs, jedoch stärkefrei, nach dem Zentrifugieren nur auf ein Schlammvolumen von etwa 10 % verringert werden kann.
• Es scheint, daß die Stärke eine Kompaktierung der Farben bewirkt, die nach dem Ausflocken in Flockenform vorliegen. Diese Erscheinung ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verbunden, das eine kontinuierliche Zufuhr von Abwässern zur Zentrifuge verwendet.
• Die Menge des Klebstoffes auf Stärkegrundlage, die vorteilhafterweise dem Abwasser zugegeben wird, entspricht einem Anteil des Klebstoffs auf Stärkegrundlage, als Feststoff im Abwasser ausgedrückt, von 0,1 bis 10 und vorzugsweise von 0,1 bis 2 kg/m³ Abwasser.
• Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung oder Anlage zur Behandlung der die wasserverdünnbaren Farben enthaltenden Abwässer. Die Vorrichtung umfaßt insbesondere mit ihr verbundene Mittel zum Mischen des Flockungsmittels und gegebenenfalls der anderen Zusatzstoffe mit dem Abwasser und eine technische Zentrifuge vom Typ einer Tellerzentrifuge, die nach diesen Mischungsmitteln angeordnet ist und mit Vollmantel arbeitet, um die die Farben des geklärten Abwässers enthaltenden Schlämme abzutrennen. Eine Betriebsweise mit Vollmantel bedeutet erfindungsgemäß, daß während des Zentrifugierens die Schleudertrommel mit den zu trennnenden Abwässern vollständig gefüllt ist und daher keine Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche auftritt. In diesem Zentrifugentyp wird das geklärte Abwasser kontinuierlich separiert.
• Die die Farben enthaltenden Schlämme werden aus der sich drehenden Schleudertrommel entweder kontinuierlich durch Düsen oder in regelmäßigen Zeitabständen durch Öffnen der Schleudertrommel ausgetragen.
• Nach einer Ausführungsform der Vorrichtung enthalten die Mischungsmitel eine Reaktionswanne oder einen Reaktionsbehälter, in dem der Ausflockungsvorgang vonstatten geht. Der Reaktionsbehälter kann gegebenenfalls mit einem Rührwerk ausgerüstet sein.
• In einer anderen Ausführungsform sind die Mittel für das Vermischen des Flockungsmittels und gegebenenfalls der anderen Zusatzstoffe mit dem Abwasser im wesentlichen die Zulaufleitung zur Zentrifuge, wobei die Zufuhr des Flockungsmittels und der anderen Zusatzstoffe direkt in diese Rohrleitung erfolgt, die dann auch als statischer Mischer wirkt.
• In einer weiteren Ausführungsform können das Vermischen des Abwassers mit dem Flockungsmittel und der Ausflockungsvorgang gleichzeitig in der Zulaufleitung und in einem Reaktionsbehälter vor der Zentrifuge stattfinden.
• Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung.
• In Fig. 1 ist ein Behälter 1 gezeigt, der es erlaubt, die beispielsweise aus Wässern des Flexodrucks stammenden, zu behandelnden Abwässer 2 zu lagern. Zwischen dem Lagerbehälter 1 und einem Reaktionsbehälter 5, in dem der Ausflockungsvorgang nach Einspritzen oder Zugabe eines Flockungsmittels 6 in die Versorgungsleitung 3 vor dem Reaktionsbehälter stattfindet, ist eine eine Speisepumpe 4 enthaltende Versorgungsleitung 3 angeordnet.
• Einspritzungen oder Zugaben anderer Produkte oder Zusatzstoffe 7 können in den Reaktionsbehälter oder vorteilhafterweise in die Versorgungsleitung 3 vor diesem Reaktionsbehälter vorgesehen werden. Vor allem kann man das Einspritzen einer Säure vorsehen, um das Abwasser auf den gewünschten pH-Wert zu bringen. Auch kann insbesondere ein Antischaummittel und/oder ein Klebstoff auf Stärkegrundlage zugegeben werden.
• Das die Flocken enthaltende Abwasser wird vom Ausgang des Reaktionsbehälters 5 durch die Rohrleitung 8 zum Klärseparator oder zur Zentrifuge 9 geleitet, in welcher die die Farben enthaltenden Schlämme 10 abgetrennt und durch die Rohrleitung 11 in den Schlammbehälter 12 abgeführt werden, wobei die geklärten Abwässer 13 durch die Rohrleitung 14 abfließen.
• Die beispielhafte Anlage umfaßt außerdem eine Rohrleitung 15, die bei einer Betriebsstörung der Anlage die Rückführung der Abwässer vom Ausgang der Zentrifuge zum Lagerbehälter 1 ermöglicht.
• Zwischen dem Schlamm- und dem Lagerbehälter kann eine weitere Rohrleitung 16 vorgesehen werden, die auf dem gewünschten Niveau vom Schlammbehälter abgeht. Zum Austragen der Schlämme ist es erforderlich, Öffnungsperioden für die Schleudertrommel der Zentrifuge vorzusehen. Das ist bei einer Zentrifuge, die zum Austragen der Schlämme mit Öffnen der Ringspalte in periodischen Abständen arbeitet, offensichtlich, trifft jedoch auch für eine mit Düsen versehene Zentrifuge zu, die, obwohl ihre Schlämme kontinuierlich ausgetragen werden, ebenfalls eine regelmäßige Öffnung ihrer Schleudertrommel erfordert. Bei jedem Öffnen der Zentrifugenschleudertrommel wird die in ihr enthaltene Flüssigkeit gleichzeitig mit den Schlämmen in den Schlammbehälter ausgestoßen. Schließlich ist es auch möglich, daß der Schlammbehälter auf einem mittleren Niveau zwischen dem die belüfteten Flocken enthaltenden oberen und dem die abgesetzten Stoffe enthaltenden unteren Niveau eine Phase enthält, die weniger mit Feststoff beladen ist und vorteilhafterweise in den Kreislauf zurückgeführt und erneut behandelt werden kann. Eine zusätzliche nicht gezeigte Reinigungsleitung kann die Anlage vervollständigen.
• In Fig. 2 ist schematisch eine Tellerzentrifuge 9 gezeigt, die in der schematisch in Fig. 1 dargestellten Anlage verwendet werden kann. Eine geeignete Zentrifuge ist beispielsweise ein Separator mit regelmäßigem Austrag, der auch unter der Bezeichnung "Separator mit Selbstentschlammung der Schleudertrommel" bekannt ist. In diesem Typ einer Zentrifuge 9 mit Tellern 17 weist die sich drehende Schleudertrommel 18 eine bikonische Form auf. In der Verbindungsebene der Kegel befinden sich entweder Düsen oder Ringspalte, die geöffnet oder geschlossen sein können. Wenn diese Ringspalte geschlossen sind, sammelt sich der Schlamm oder sammeln sich die Feststoffe 10 in dem Raum an, der zwischen der Schleudertrommel 18 und den Tellern 17 ausgespart ist. Werden sie geöffnet, werden die Feststoffe nach außen geschleudert. Dieser Typ einer Zentrifuge wird beispielsweise von der Gesellschaft WESTFALIA SEPARATOR vertrieben. Die Zufuhr von die Flocken enthaltenden Abwässern 8 ist kontinuierlich und erfolgt durch die Rohrleitung 19 in der Mitte der Schleudertrommel. Die Schlämme 10 sammeln sich entsprechend ihrer Nähe zum Ringspalt 20 an, wobei das geklärte Abwasser 13 durch die Ablaufleitung 14 abgeführt wird. Wenn durch Betätigen des Kolbens 21 die Schleudertrommel geöffnet wird, werden die Schlämme 10 hinausgeschleudert und durch die Rohrleitung 11 abgezogen. Die sich mit hoher Geschwindigkeit drehende Schleudertrommel wird von der Welle 22 angetrieben. Das Öffnen und Schließen der Schleudertrommel kann manuell, in regelmäßigen Zeitabständen oder gesteuert durch die Zentrifuge selbst, wenn die Schlämme ein bestimmtes Volumen erreicht haben, erfolgen.
• Die Erfindung ist auf die Behandlung verschiedener Abwässer und insbesondere auf Abwässer wie Flexodruckfarben enthaltendes Waschwasser und Klebstoff auf Stärkegrundlage enthaltendes Waschwasser aus dem Flexodruckverfahren gerichtet.
• Enthält das zu behandelnde Abwasser andere Schadstoffe, insbesondere mit Wasser unmischbare Produkte wie Öle, können vor dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhafterweise andere Trennbehandlungen des Abwassers durchgeführt werden, beispielsweise eine Abtrennung des Öls mittels eines Ölabscheiders.
• Weitere erfindungsgemäße Merkmale und Vorteile werden anhand der folgenden Beispiele erläutert.
Beispiel 1
• Ein Flexodruckfarben enthaltendes Abwasser wird durch Einsatz der schematisch in Figur 1 gezeigten Vorrichtung behandelt. Vor der Behandlung weist dieses Abwasser einen Feststoffgehalt von 27 g/l auf.
• In die Versorgungsleitung 3 wird Schwefelsäure eingespritzt, um das Abwasser auf einen pH-Wert von 5 anzusäuern, anschließend wird ein Flockungsmittel, ein Polyethylenimin in einem Anteil von 1,3 kg einer handelsüblichen Lösung auf 25 % Feststoff pro m³ zugeführt. Weiterhin wird in die Versorgungsleitung 3 noch ein Silikonöl als Antischaummittel in einem Anteil von 125 g handelsüblicher Lösung pro m³ zugegeben. Nach Einleiten in den Reaktionsbehälter 5, das etwa 10 bis 20 s dauert, wird das Abwasser in die kontinuierlich arbeitende Zentrifuge 9 geleitet, beispielsweise die von der Gesellschaft WESTFALIA SEPARATOR unter der Bezeichnung "Klärapparat SA 20" vertriebene Vorrichtung.
• In dieser Zentrifuge wird das Abwasser einer maximalen Beschleunigung von 7000 g unterworfen, wobei der Abwasserdurchfluß 0,75 m³/h beträgt.
• Am Ausgang der Zentrifuge werden einerseits das geklärte Abwasser, das durch die Ablaufleitung 14 abfließt, und andererseits die die Farben enthaltenden Schlämme erhalten, welche durch die Rohrleitung 11 in den Schlammbehälter 12 ausgetragen werden.
• Die im Schlammbehälter erhaltenen Schlämme haben einen Gehalt von 90 g/l und ihr Volumen entspricht etwa 25 % des anfänglichen Abwasservolumens. Die Schlämme können dann verbrannt werden.
Beispiel 2
• Es wird ein Abwasser behandelt, das wasserverdünnbare Flexodruckfarben enthält. Vor der Behandlung weist dieses Abwasser einen Feststoffgehalt von 8,7 g/l auf. Bei sämtlichen vorangehenden Behandlungen wird wie in Beispiel 1 gearbeitet, indem die Mengen auf den Feststoffgehalt des Abwassers eingestellt werden. Das Abwasser wird zentrifugiert, wobei der Abwasserdurchfluß in der Zentrifuge auf 2 m³/h eingestellt ist.
• Es werden Schlämme mit einem Feststoffgehalt von etwa 90 g/l erhalten. Das Schlammvolumen entspricht etwa 9 % des anfänglichen Abwasservolumens.
Beispiel 3
• Das Abwasser des Beispiels 2 wird behandelt, indem außerdem in die Versorgungsleitung 3 vor dem Reaktionsbehälter 5 ein Klebstoff auf Stärkegrundlage in einem Anteil von 1 kg Feststoff pro m³ Abwasser zugegeben wird. Danach wird das Abwasser wie in Beispiel 2 zentrifugiert.
• Es werden Schlämme mit einem Feststoffgehalt von etwa 220 g/l erhalten, deren Volumen 4 % des ursprünglichen Abwasservolumens entspricht. Vergliche mit Beispiel 2 ist festzustellen, daß die Stärkezugabe die Kompaktierung der Schlämme durch Zentrifugieren stark erhöht hat.

Claims (14)

1. Verfahren zur Behandlung von wasserverdünnbare Farben enthaltenden wäßrigen Abprodukten durch Abtrennung, um einerseits die Farben enthaltende Schlämme und andererseits das geklärte Abwasser zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß man das Abwasser kontinuierlich im sauren Medium durch Einwirkung eines Flockungsmittels einem Ausflockungsvorgang unterwirft und anschließend eine kontinuierliche Zentrifugierung des Abwassers durchführt, die in einer Beschleunigung auf 1000 bis 20000 g besteht, wobei während dieser Zentrifugierung eine Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche vermieden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Ausflockungsvorgang durchführt, indem das Abwasser durch Zugabe einer Säure auf einen pH-Wert von etwa 5 gebracht wird und daß als Flockungsmittel ein kationisches Polymeres verwendet wird, das aus den gegebenenfalls modifizierten Polyethyleniminen ausgewählt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausflockungsvorgang unter Rühren vor sich geht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Zentrifugierung ein Antischaummittel zum Abwasser gegeben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Zentrifugierung ein Klebstoff auf Stärkegrundlage zum Abwasser gegeben wird, wenn es davon nichts oder nur sehr wenig enthält.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stärkeklebstoff zugegeben wird, um einen Anteil des Klebstoffs auf Stärkegrundlage, ausgedrückt als Feststoff im Abwasser, von 0,1 bis 10 und vorzugsweise von 0,1 bis 2 kg/m³ Abwasser zu erhalten.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifugierung in einer Beschleunigung auf 1000 bis 11000 g besteht.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum kontinuierlichen Mischen des Flokkungsmittels mit dem Abwasser verwendet werden, wobei diese Mittel unmittelbar vor einer technischen Tellerzentrifuge angeordnet sind, die mit Vollmantel und kontinuierlich betrieben wird, um einerseits die die Farben enthaltenden Schlämme und andererseits das geklärte Abwasser abzutrennen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerzentrifuge ein Separator mit Selbstentschlammung der Schleudertrommel durch periodisches Öffnen oder kontinuierliche Abgabe der Schlämme ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Mischen des Flockungsmittels mit dem Abwasser eine Ausflockungswanne oder einen -behälter umfassen.

11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Mischen des Flockungsmittels mit dem Abwasser im wesentlichen aus der Abwasser-Versorgungsleitung der Tellerzentrifuge bestehen, wobei das Flockungsmittel direkt in diese Rohrleitung eingeleitet wird, die als statischer Mischer wirkt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß für die nicht mit Feststoff beladenen Schlammphasen, die nach der Zentrifuge abgezogen werden, eine Rückführungsleitung verwendet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Betriebsstörung eine Rückführungsleitung verwendet wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es bei der Behandlung von wasserverdünnbare Farben enthaltenden Abwässern der Papierindustrie, der Kartonagenindustrie und der Verpackungstaschen herstellenden Industrie verwendet wird.