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Verfahren zur Reinigung von Siel-und ähnlichen Abwässern.
Die Erfindung bezieht sich auf die Behandlung von Siel-und Kloakenabwässern zu ihrer Reinigung von Fäulnisstoffen. In den gewöhnlichen Siel-und Kloakenabwässern sind Fäulnisstoffe in zwei Formen vorhanden, nämlich 1. lösliche Stoffe, die sich daher in Lösung befinden, und 2. unlösliche Stoffe. Die unlöslichen Stoffe können in Grössen vorhanden sein, die zwischen grobem Korn und kolloidaler Verteilung schwanken. Bei jeder Behandlung von Sielwässern werden die gröberen und schwereren, unlöslichen
Stoffe, also die Feststoffe entfernt, u. zw. in der Regel durch Rechen oder Siebe. Nach diesem Vorgang aber verbleiben in den Abwässern nicht nur die löslichen Fäulnisstoffe, sondern auch unlösliche, fein verteilte Fäulnisstoffe, zumeist in kolloidaler Suspension.
Die Konzentration der Fäulnisstoffe sowohl jener, die sich in den Abwässern nach deren Rechenbehandlung in Lösung, als auch jener, die sich darin in Suspension befinden, ist ausserordentlich niedrig. Beispielsweise enthält durchschnittlich ein städtisches Abwasser je Million etwa 160 Teile dispergierter oder fein verteilter Feststoffe zum Grossteil in kolloidaler Suspension. In solch verhältnismässig niedriger, fast verschwindender Konzentration reagieren die der Fäulnis unterliegenden Bestandteile solcher suspendierter Stoffe entweder überhaupt nicht oder nur sehr langsam mit jenen Mengen von Chemikalien, welche sie ungefährlich machen wurden, wenn die Fäulnisstofe in einer konzentrierten Form vorhanden wären. Der Weg einer unmittelbaren Abscheidung oder Zerstörung der Fäulnisstoffe in Abwässern ist daher weder wirksam noch gangbar.
Man hat bereits vorgeschlagen, eine Abtrennung der suspendierten Fäulnisstoffe durch Konzentration derselben in Gegenwart eines Niederschlagsmittels zu bewirken. Beispielsweise hat man vorgeschlagen, eine ilockenbildende Metallverbindung in den Abwässern zum Niederschlagen zu bringen ; diese flockenbildende Metallverbindung sammelt die suspendierten Stoffe in Form eines Schlammes, der sich durch Absetzen von der Flüssigkeit trennt und der hierauf leicht von ihr abgeschieden werden kann. Bei diesem Vorgang werden jedoch die gelösten Fäulnisstoffe nicht abgetrennt, die demzufolge im Abwasser auch noch dann verbleiben, wenn die suspendierten Stoffe abgetrennt worden sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Behandlung von Siel-und Kloakenabwässern zur Abtrennung praktisch aller Fäulnisstoffe. Dies wird dadurch erreicht, dass die Abwässer zuerst mit einer Metallbase behandelt werden, um die suspendierten Fäulnisstoffe in Gestalt eines absetzbaren Schlammes zu konzentrieren, worauf die zurückgebliebenen Abwässer einem Basenaustausch unterworfen werden, bei welchem eine in Lösung vorhandene faulende Base gegen eine nicht faulende Base ausgetauscht wird. Basenaustauschreaktionen an sich sind seit langem bekannt und eingehendst erforscht.
So ist beispielsweise bekannt, dass Ammoniak und manche Aminoverbindungen mit Zeolith einem Basenaustausch unterliegen, doch wurde diese Erkenntnis für die Behandlung von Siel-und Kloakenabwässern zwecks Entfernung der darin gelösten faulenden Basen bisher niemals ausgenutzt. Es hat sich erwiesen, dass, wenn man nach Abscheidung der suspendierten Stoffe Siel-und Kloakenabwässer einer Basenaustauschreaktion unterwirft, nicht faulende Basen gegen in Lösung befindliche faulende Basen ausgetauscht und die schliesslich abgehenden Wässer hiedureh praktisch unschädlich gemacht werden.
Die praktische Anwendung der Erfindung geht aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung hervor, in welch letzterer schematisch die Anordnung von Vorrichtungen dargestellt ist, die für die Durchführung der Erfindung in ihrer vollständigen und derzeit bevorzugten Form geeignet sind.
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Die fein verteilten Fäulnisstoffe werden so weit konzentriert, dass man sie leicht und wirksam aus den Abwässern entfernen und in geeigneter Weise für ihre Beiseitesehaffung behandeln kann. Dies geschieht vorzugsweise durch Behandlung der rohen Abwässer nach ihrem Durchgang durch Auffangrechen für grobe Verunreinigungen mittels einer Lösung einer Metallverbindung, z.
B. von Ferrisulfat FeSO, in solchen Mengenverhältnissen, dass die Abwässer 50 bis 200 oder mehr Teile Eisen oder äquivalentes Metall je Million enthalten, je nach der Menge an zu entfernenden Fäulnisstoffen. Nach gründ- lichem Mischen wird ein Alkali wegen seiner Billigkeit zweckmässig Kalk (CaO)-dem Abwasser zugesetzt, vorzugsweise in einem solchen Mengenverhältnis, dass das entstehende abfliessende Wasser einen pH-Wert von ungefähr 6-8 hat. Das Alkali fällt das Metall als Hydroxyd (z. B. Ferrihydroxyd Fe (OH) 3) aus, welches beim Absetzen die suspendierten Fäulnisstoffe in solcher Form nach abwärts mit-
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keiten, wie z. B. Eindiek-, Absetz-, Filter-u. dgl.
Reinigungsvorrichtungen, abseheiden kann.
Der Zweck dieser Massnahme ist die Konzentration der suspendierten Fäulnisstoffe zu einem absetzfähigen Schlamm, indem man in die Abwässer eine unlösliche Substanz einbringt, die imstande ist, die suspendierten Stoffe zu sammeln und sie unter Bildung eines absetzfähigen Schlammes nach abwärts mitzunehmen, wie dies beispielsweise durch Niederschlagen von Eisenhydroxyd im Abwasser möglich wird. Die Ausfällung oder der Niedersehlag von Ferrihydroxyd oder einer äquivalenten Metallbase, sowie die koagulieren oder mitgenommenen Fäulnisstoffe werden in Form eines Schlammes vom übrigen Abwasser abgetrennt und entfernt. Dieser Schlamm wird alsdann derart behandelt, dass die darin befindlichen Fäulnisstoffe zerstört oder sonstwie beiseitegeschafft werden ; das im Schlamm enthaltene Metall wird wiedergewonnen.
So kann man den Schlamm entwässern und das verbleibende Produkt rösten oder kalzinieren, um die Fäulnisstoffe zu zerstören und das Ferrihydroxyd in Ferrioxyd umzuwandeln. Das Ferrioxyd bzw. das äquivalente Metalloxyd wird dann mit Schwefelsäure behandelt, um wieder Ferrisulfat zu ergeben.
Bei einem Abwasser, welches je Million ungefähr 160 Teile suspendierter Stoffe enthält, einen zehntägigen biologischen Sauerstoffbedarf von 200-400 Teilen je Million und einen B-Wert von 7'0 bis 7'4 hat, ergab sich eine zufriedenstellende Klärung durch Zusatz von 100 Teilen je Million Eisen in Form von Ferrisulfat und von 150 Teilen je Million Kalk zum Abwasser. Die halbe Gewichtsmenge Eisen kann man durch Aluminium in Form von Aluminiumsulfat mit annähernd gleich gutem Ergebnis ersetzen. An Stelle von Kalk kann eine äquivalente Menge an Ammoniak, Natriumhydroxyd, Natriumkarbonat,
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erscheint.
Das zurückbleibende (und nunmehr geklärte) Abwasser, welehes über die Eindiek-, Absetz-,
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des Schlammes einem Basenaustauseh unterworfen, in dessen Verlauf ein wesentlicher Teil der im Abwasser in Lösung befindliehen, der Fäulnis unterliegenden Basen ausgetauscht bzw. durch eine der Fäulnis nicht unterliegende Base ersetzt wird, wodurch die der Fäulnis unterliegenden Basen zu einer leicht behandelbaren und gewinnbaren Form konzentriert werden. Unter einer der Fäulnis unterliegenden Base wird eine chemische Base verstanden, die Bakterien oder andern Formen von Leben als Nahrung dienen kann, beispielsweise Ammoniak u. dgl. Substanzen nach Art der Zeolithe, die Basen austausehen können, sind für den vorliegenden Zweck verwendbar.
So kann man Ammoniak oder eine ähnliche, der Fäulnis unterliegende Base, die sieh im Abwasser in Lösung befindet, durch eine nicht faulende Base dadurch ersetzen, dass man das verbleibende Abwasser durch eine geeignete Schicht oder einen Körper eines basenaustauschenden Zeolithfilters hindurchsehickt. Bei diesem Vorgang werden die löslichen, stark basischen, oxydierbaren Verbindungen, wie das Ammoniak und andere Amine, durch eine Basen-
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gestellt werden kann :
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Bei dieser Reaktion werden das Ammoniak und die mehr basischen Amine, die sich im Abwasser in Lösung befinden, praktisch quantitativ abgeschieden und durch die Alkalimetallbase (Natrium) des Zeolithen od. dgl. ersetzt.
Das Ergebnis bzw. das Filtrat nach diesem Basenaustausch ist ein Produkt, das für alle praktischen Zwecke im Wesen als frei von Fäulnisstoffen anzusehen ist und an die aufnehmende Wassermasse für die weitere Wegschaffung übergeben werden kann.
Nach einer angemessenen Betriebsdauer wird, wenn das Alkalimetall des Zeolithen durch Ammoniak
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austauschmittel mit einer Lösung eines Alkalimetallsalzes behandelt, um einerseits dieses Mittel zu regenerieren und anderseits das Ammoniak zu extrahieren und zu lösen, welches alsdann in konzentrierter Form wirtschaftlich gewonnen werden kann. Ein Zeolithfilter wird beispielsweise mit einer starken Kochsalzlösung (200-300 g pro Liter) in entgegengesetzter Richtung gewaschen. Dadurch wird infolge
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bar. Beispielsweise kann man die verbrauchte Salzlösung mit Kalk oder einem andren Alkali behandeln, das entstehende Ammoniak abdestillieren und in geeigneter Weise gewinnen.
Dieses so wiedergewonnene Ammoniak kann gewünsehtenfalls für das erste Stadium des Verfahrens als Alkali zum Niederschlagen des Metallhydroxydes verwendet werden.
Jeder Teil je Million von vorhandenem Ammoniakstickstoff wird ungefähr 1'2 kg Ammoniak je Million Liter ven behandeltem Abwasser ergeben, welches gewünshtenfalls in handelsfähiger Form gewonnen werden kann, wodurch sich die Kosten des Verfahrens wesentlich vermindern.
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1. Behandelte Abwässer mit 200 Teilen je Million Eisen als Fe ; : (SO, t) jj ; Fe (OH) g, niedergeschlagen mit Na OH.
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<tb>
10tägiger <SEP> biologischer <SEP> Sauerstoff-Organiseher <SEP> Ammoniakbedarf <SEP> Stickstoff <SEP> Stickstoff
<tb> Rohabwasser] <SEP> 99 <SEP> je <SEP> Million <SEP> 9 <SEP> je <SEP> Million <SEP> 15 <SEP> je <SEP> Million
<tb> Geklärtes <SEP> Abwasser <SEP> 60 <SEP> je <SEP> Million <SEP> 8 <SEP> je <SEP> Million <SEP> 12 <SEP> je <SEP> Million
<tb> Endprodukt <SEP> 52 <SEP> je <SEP> Million <SEP> 5-7 <SEP> je <SEP> Million <SEP> 0'3 <SEP> je <SEP> Million
<tb>
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<tb>
<tb>
10tägiger <SEP> biologischer <SEP> Organischer <SEP> GesamtSauerstoffbedart <SEP> Stickstoff <SEP> Stickstoff
<tb> Rohabwasser <SEP> 322 <SEP> je <SEP> Million <SEP> nicht <SEP> bestimmt <SEP> 24 <SEP> je <SEP> Million
<tb> Endprodukt <SEP> 40 <SEP> je <SEP> Million <SEP> nicht <SEP> bestimmt <SEP> 2 <SEP> je <SEP> Million
<tb>
Bei beiden Beispielen fand die Entfernung des Hauptteiles des Stickstoffes beim Basenaustausch statt und annähernd der gesamte, dabei entfernte Stickstoff war im verbleibenden (geklärten) Abwasser als basischer Stickstoff, d. i. als Ammoniak oder als Aminoverbindung vorhanden.
Bei der Anlage nach der Zeichnung werden die rohen Abwässer zuerst durch einen Grobrechen A, dann durch einen Feinrechen B zur Abseheidung der groben und schweren Feststoffe hindurehgeschickt.
Die durch diese Rechen gereinigten Abwässer werden mit zugesetztem, aus einem Behälter H kommendem Ferrisulfate in einem mit Prallwänden ausgestatteten Mischer C innig vermischt. Hierauf folgt im Behälter D ein Zusatz von Kalk. Es erwies sich als zweckmässig, während des Mischens oder des Kalkens die Abwässer zu durchlüften, da hiedurch der biologische Sauerstoffbedarf der schliesslich erhaltenen Flüssigkeit wesentlich herabgesetzt wird. Sehr zufriedenstellende Ergebnisse wurden durch Kalken in einem Behälter erzielt, dessen Inhalt durch Luft in Bewegung versetzt wurde. Vom Behälter D gelangen die Abwässer zu den Absetzbehältern E.
Diese arbeiten vorzugsweise kontinuierlich und der abgesetzte
Schlamm wird kontinuierlich vom Boden zu einem Filter 1 abgezogen, während die zurückbleibenden (geklärten) Abwässer kontinuierlich längs der oberen Behälterränder über einen Überfall abfliessen. Die Abwässer sowie die im Filter 1 abgeschiedene Flüssigkeit gelangen zu einer Zeolithbatterie F, F und werden von dort in gereinigtem Zustande bei J abgezogen. Die Salzlösung aus Behältern G, welche zur Regenerierung der Zeolithfilter dient, wird durch diese entgegengesetzt zur Filterrichtung so lange hindurchgeschickt, bis sie eine bestimmte Menge von Ammoniak od. dgl. aufgenommen hat. Nachher folgt das Fertigwaschen und Regenerieren mit frischer Salzlösung. Die bei dieser Regenerierung erhaltene Lösung wird bei K zur Gewinnung von Ammoniak weiterbehandelt.
Das Filtrat aus dem Filter 1 wird zu einem Röst-oder Verbrennungsraum L geleitet und das dabei erhaltene Produkt mit Hilfe von Schwefelsäure, die aus einem Vorrat M in den Reaktionsraum N eingeführt wird, zu Ferrisulfat umgewandelt. Dieses regenerierte Ferrisulfat wird zum Behälter H geschafft, von dem aus die Beschickung des Mischers C erfolgt.
Die Menge an suspendierten Feststoffen in durch Rechen gereinigten Abwässern u. dgl. kann beträchtlich schwanken, je nach dem augenblicklichen Quellen solcher Flüssigkeiten. So können gewöhn- lich Abwässer von 50 bis 400und mehr Teile suspendierter Stoffe je Million enthalten. Der gewöhnliche Abfluss von städtischen Sielwässern (durch Rechen gereinigt) zeigt im Durchschnitt ungefähr 160 Teile suspendierter Feststoffe je Million. Angestellte Untersuchungen ergaben, dass Eisen in einer Menge von ungefähr ein Drittel bis zu zwei Drittel der Menge an vorhandenen suspendierten Feststoffen (bei Niederschlagung als Ferrihydroxyd) mit Erfolg dazu verwendet werden kann, praktisch alle suspendierten Stoffe zu sammeln und nach abwärts zu schaffen.
Wo Aluminium an Stelle von Eisen verwendet wird, ist nur ungefähr die Hälfte desselben in Teilen je Million erforderlich. In ähnlicher Weise hängt bei Verwendung anderer unlöslicher Substanzen als Sammler für die suspendierten Stoffe die erforderliche Menge derselben von den physikalischen Eigenschaften dieser Substanz und von der Menge der suspendierten und zu konzentrierenden Feststoffe ab. In jedem Falle soll eine solche Menge einer unlöslichen, sammelndwirkenden Substanz verwendet werden, die die suspendierten Stoffe in einer Form wirksam zu konzentrieren vermag, welche sich für die spätere Behandlung zur Zerstörung oder Wegschaffung der Fäulnisstoffe eignet.
Die Menge des den Abwässern zuzusetzenden Alkalis ist vorzugsweise derart, dass die zurückbleibenden, geklärten Abwässer einen pH-Wert von ungefähr 6-8 aufweisen. Wird ein Metallhydroxyd
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zum Sammeln und Konzentrieren der suspendierten Stoffe verwendet, soll alles zugesetzte oder in den
Abwässern vorhandene Metall als Hydroxyd niedergeschlagen werden. Es hat sich erwiesen, dass der
Basenaustausch am besten dann vor sich geht, wenn die verbliebenen geklärten Abwässer annähernd neutral oder schwach alkalisch sind, dass dagegen der Austausch verlangsamt wird, wenn die Flüssigkeit zu stark alkalisch ist.
Der Basenaustausch wurde wohl auch mit Abwässern eines yH-Wertes von 10-11 ausgeführt, doch geht nach den gemachten Erfahrungen alsdann der Austausch langsamer und weniger wirksam vor sich als mit Abwässern, deren pH-Wert nicht wesentlich höher als ungefähr 8 ist. Die Basen- austausehreaktion ist nur wirksam hinsichtlich basischer Stiekstoffverbindungen, wie z. B.
Ammoniak und manche Amine in Form von Salzen und nicht in Form von freien Basen ; zu stark alkalische Abwässer führen zur Umwandlung der Stickstoffverbindungen in die Form freier Basen, in welcher Form diese
Verbindungen, wenn überhaupt, dann jedenfalls nicht leicht zum Basenaustausch veranlasst werden können. Aus diesen Gründen wird der pE-Wert der geklärten Abwässer durch Regelung der zugesetzten Menge an Alkali überwacht, welches Alkali dazu dient, praktisch das ganze vorhandene Metall als Hydroxyd niederzuschlagen und den verbleibenden Abwässern einen pR-Wert von ungefähr 6-8 zu verleihen.
Zu diesem Zwecke wird dieser pH-Wert der zufliessenden Wassermengen periodisch festgestellt und der Zusatz von Alkali dementsprechend so geregelt, dass die verbleibenden geklärten Abwässer einen pH-Wert innerhalb der vorangegebenen günstigsten Werte aufweisen.
Die andern Reaktionsprodukte beim Niederschlag des Metallhydroxydes (beispielsweise Kalziumsulfat bei der Reaktion von Ferrisulfat und Kalk zur Ausfällung von Ferrihydroxyd) sind gewöhnlich in den geklärten Abwässern in den verhältnismässig geringen Mengen, in welchen sie anwesend sind, löslich und gelangen daher nicht in den absetzfähigen Schlamm. Demzufolge besteht der Schlamm im Wesen aus den suspendierten Fäulnisstoffen-die durch Rösten rasch zerstört werden können-und aus Metallhydroxyd, wodurch die wirtschaftliche Wiedergewinnung und Regenerierung der Metallverbindung möglich ist, die für die Behandlung weiterer Mengen von Abwässern gebraucht wird.
Durch die erfindungsgemässe Behandlung der Abwässer werden nicht nur die Fäulnisstoffe, sondern auch beträchtliche Mengen von Bakterien entfernt. Die Entfernung eines Grossteiles der Bakterien findet bei der Konzentration und der Abscheidung der suspendierten Stoffe statt ; ein weiterer wesentlicher Teil der Bakterien wird während des Basenaustausches weggeschafft.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Behandlung von Siel-und Kloakenabwässern, dadurch gekennzeichnet, dass in den Abwässern suspendierte Fäulnisstoffe in Gegenwart einer Metallbase zu einem absetzfähigen Schlamm konzentriert werden, der von dem verbleibenden Abwasser abgeschieden wird, das nachher
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eine nicht faulende Base ausgetauscht wird.
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Process for cleaning sewage and similar sewage.
The invention relates to the treatment of sewer and sewage sewage to remove putrefactive substances. In the common sewer and sewer sewage putrefactive substances are present in two forms, namely 1. soluble substances, which are therefore in solution, and 2. insoluble substances. The insoluble substances can be present in sizes that vary between coarse grain and colloidal distribution. With every treatment of sewage waters, the coarser and heavier ones become insoluble
Substances, i.e. the solids removed, u. between rakes or sieves. After this process, however, not only the soluble putrefactive substances remain in the wastewater, but also insoluble, finely divided putrefactive substances, mostly in colloidal suspension.
The concentration of putrefactive substances, both those that are in solution in the wastewater after it has been raked, and those that are in suspension in it, is extremely low. For example, urban wastewater contains on average around 160 parts per million of dispersed or finely divided solids, mostly in colloidal suspension. In such a relatively low, almost vanishing concentration, the putrefactive constituents of such suspended substances either do not react at all or only very slowly with the amounts of chemicals which would render them harmless if the putrefactive substances were present in a concentrated form. The path of direct separation or destruction of putrefactive substances in wastewater is therefore neither effective nor practicable.
It has already been proposed to separate the suspended putrefactive substances by concentrating them in the presence of a precipitant. For example, it has been proposed to cause a lock-forming metal compound to precipitate in the sewage; this flake-forming metal compound collects the suspended substances in the form of a sludge, which separates from the liquid by settling and which can then be easily separated from it. In this process, however, the dissolved putrefactive substances are not separated off, which consequently remain in the wastewater even after the suspended substances have been separated off.
The present invention relates to the treatment of sewage and sewage sewage to separate practically all putrefactive substances. This is achieved in that the waste water is first treated with a metal base in order to concentrate the suspended putrefactive substances in the form of a settable sludge, whereupon the remaining waste water is subjected to a base exchange, in which a putrefying base in solution is exchanged for a non-putrefaction base becomes. Base exchange reactions per se have been known for a long time and have been extensively researched.
For example, it is known that ammonia and some amino compounds are subject to a base exchange with zeolite, but this knowledge has never been used to date for the treatment of sewer and sewage sewage for the purpose of removing the dissolved bases therein. It has been shown that if, after separating the suspended substances, sewage and sewage wastewater are subjected to a base exchange reaction, non-decaying bases are exchanged for decaying bases in solution and the water that ultimately escapes is thereby rendered practically harmless.
The practical application of the invention will emerge from the following description and the drawing, in which the latter is shown schematically the arrangement of devices suitable for carrying out the invention in its complete and presently preferred form.
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The finely divided putrefactive substances are concentrated to such an extent that they can be easily and effectively removed from the sewage and appropriately treated for their disposal. This is preferably done by treating the raw wastewater after it has passed through a collecting rake for coarse impurities by means of a solution of a metal compound, e.g.
B. of ferric sulphate FeSO, in such proportions that the waste water contains 50 to 200 or more parts of iron or equivalent metal per million, depending on the amount of putrefactive substances to be removed. After thorough mixing, an alkali, because of its cheapness, is expediently added to the waste water, preferably in a proportion such that the water flowing off has a pH of approximately 6-8. The alkali precipitates the metal as a hydroxide (e.g. ferric hydroxide Fe (OH) 3), which when settling down with the suspended putrefactive substances in such a form downwards.
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such as B. Eindiek, settling, filter u. like
Cleaning devices, can separate.
The purpose of this measure is to concentrate the suspended putrefactive substances into a settable sludge by introducing an insoluble substance into the waste water which is able to collect the suspended substances and to carry them downwards to form a settable sludge, for example by precipitation of iron hydroxide in wastewater becomes possible. The precipitation or the fall of ferric hydroxide or an equivalent metal base, as well as the coagulated or entrained putrefactive substances are separated from the remaining wastewater in the form of a sludge and removed. This sludge is then treated in such a way that the putrefactive substances in it are destroyed or otherwise disposed of; the metal contained in the sludge is recovered.
So you can dewater the sludge and roast or calcine the remaining product to destroy the putrefaction and convert the ferric hydroxide into ferric oxide. The ferric oxide or the equivalent metal oxide is then treated with sulfuric acid to give ferric sulfate again.
In the case of wastewater containing approximately 160 parts of suspended matter per million, a ten-day biological oxygen demand of 200-400 parts per million and a B-value of 7'0 to 7'4, a satisfactory clarification was obtained by adding 100 parts per million iron in the form of ferric sulfate and 150 parts per million lime to waste water. Half the weight of iron can be replaced by aluminum in the form of aluminum sulphate with almost the same result. Instead of lime, an equivalent amount of ammonia, sodium hydroxide, sodium carbonate,
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appears.
The remaining (and now clarified) wastewater, which is via the injection, settling,
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of the sludge is subjected to a base exchange, in the course of which a substantial part of the bases which are in solution and which are subject to putrefaction are exchanged or replaced by a base which is not subject to putrefaction, whereby the bases subject to putrefaction are concentrated in an easily treatable and recoverable form will. A base which is subject to putrefaction is understood as meaning a chemical base which can serve as food for bacteria or other forms of life, for example ammonia and the like. Like. Zeolite-type substances which can exchange bases are useful for the present purpose.
For example, ammonia or a similar base which is subject to putrefaction, which is found in solution in the waste water, can be replaced by a non-decaying base by filtering the remaining waste water through a suitable layer or body of a base-exchanging zeolite filter. During this process, the soluble, strongly basic, oxidizable compounds, such as ammonia and other amines, are replaced by a base
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can be asked:
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In this reaction, the ammonia and the more basic amines, which are in solution in the waste water, are deposited practically quantitatively and replaced by the alkali metal base (sodium) of the zeolite or the like.
The result or the filtrate after this base exchange is a product that is essentially free of putrefactive substances for all practical purposes and can be transferred to the absorbing body of water for further removal.
After a reasonable period of operation, when the alkali metal of the zeolite is replaced by ammonia
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Exchange agent treated with a solution of an alkali metal salt, on the one hand to regenerate this agent and on the other hand to extract and dissolve the ammonia, which can then be obtained economically in concentrated form. For example, a zeolite filter is washed with a strong saline solution (200-300 g per liter) in the opposite direction. This will result
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bar. For example, the used salt solution can be treated with lime or another alkali, the ammonia formed can be distilled off and recovered in a suitable manner.
This ammonia recovered in this way can, if desired, be used as alkali for precipitating the metal hydroxide in the first stage of the process.
Each part per million of ammonia nitrogen present will yield approximately 1'2 kg of ammonia per million liters of treated wastewater, which can be recovered in commercial form if desired, thereby substantially reducing the cost of the process.
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1. Treated wastewater with 200 parts per million iron as Fe; : (SO, t) yy; Fe (OH) g precipitated with Na OH.
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<tb>
<tb>
10-day <SEP> biological <SEP> oxygen organizer <SEP> ammonia requirement <SEP> nitrogen <SEP> nitrogen
<tb> Raw sewage] <SEP> 99 <SEP> per <SEP> million <SEP> 9 <SEP> per <SEP> million <SEP> 15 <SEP> per <SEP> million
<tb> Clarified <SEP> wastewater <SEP> 60 <SEP> per <SEP> million <SEP> 8 <SEP> per <SEP> million <SEP> 12 <SEP> per <SEP> million
<tb> End product <SEP> 52 <SEP> per <SEP> million <SEP> 5-7 <SEP> per <SEP> million <SEP> 0'3 <SEP> per <SEP> million
<tb>
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<tb>
<tb>
10-day <SEP> biological <SEP> organic <SEP> total oxygen requirement <SEP> nitrogen <SEP> nitrogen
<tb> Raw sewage <SEP> 322 <SEP> per <SEP> million <SEP> not <SEP> determined <SEP> 24 <SEP> per <SEP> million
<tb> End product <SEP> 40 <SEP> per <SEP> million <SEP> not <SEP> determined <SEP> 2 <SEP> per <SEP> million
<tb>
In both examples, the majority of the nitrogen was removed during the base exchange and almost all of the nitrogen removed was in the remaining (clarified) wastewater as basic nitrogen, i.e. i. present as ammonia or as an amino compound.
In the system according to the drawing, the raw wastewater is first sent through a coarse screen A, then through a fine screen B to separate the coarse and heavy solids.
The wastewater cleaned by these rakes is intimately mixed with added ferric sulfate coming from a container H in a mixer C equipped with impact walls. This is followed by the addition of lime in container D. It was found to be useful to aerate the waste water during mixing or lime, as this significantly reduces the biological oxygen demand of the liquid that is finally obtained. Very satisfactory results have been obtained by liming in a container the contents of which have been agitated by air. From the container D, the wastewater reaches the sedimentation containers E.
These preferably work continuously and the deposed
Sludge is continuously withdrawn from the bottom to a filter 1, while the remaining (clarified) wastewater flows continuously along the upper container edges via an overflow. The wastewater and the liquid separated in the filter 1 reach a zeolite battery F, F and are drawn off from there in a purified state at J. The salt solution from containers G, which is used to regenerate the zeolite filter, is sent through it in the opposite direction to the filter direction until it has absorbed a certain amount of ammonia or the like. This is followed by the final washing and regeneration with fresh salt solution. The solution obtained during this regeneration is further treated at K to obtain ammonia.
The filtrate from the filter 1 is passed to a roasting or combustion chamber L and the product obtained is converted to ferric sulfate with the aid of sulfuric acid, which is introduced into the reaction chamber N from a supply M. This regenerated ferric sulphate is carried to tank H, from which the mixer C is fed.
The amount of suspended solids in rake-cleaned wastewater and the like. The like. Can vary considerably depending on the instantaneous source of such liquids. For example, waste water can usually contain 50 to 400 or more parts of suspended matter per million. Ordinary urban sewage (raked-cleaned) runoff averages about 160 parts per million suspended solids. Research carried out has shown that iron in an amount of approximately one third to two thirds of the amount of suspended solids present (if precipitated as ferric hydroxide) can be used successfully to collect virtually all suspended matter and move it downwards.
Where aluminum is used in place of iron, only about half of that in parts per million is required. Similarly, if other insoluble substances are used as collectors for the suspended matter, the amount of the same depends on the physical properties of that substance and on the amount of the suspended solids to be concentrated. In any case, such an amount of an insoluble, collecting substance should be used that is able to effectively concentrate the suspended substances in a form which is suitable for subsequent treatment to destroy or remove the putrefactive substances.
The amount of the alkali to be added to the wastewater is preferably such that the clarified wastewater that remains has a pH of approximately 6-8. Becomes a metal hydroxide
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Used for collecting and concentrating the suspended matter, everything should be added or in the
Metal present in sewage can be precipitated as hydroxide. It has been shown that the
Base exchange is best done when the remaining clarified wastewater is approximately neutral or weakly alkaline, whereas the exchange is slowed down if the liquid is too strongly alkaline.
The base exchange was probably also carried out with wastewater with a yH value of 10-11, but experience has shown that the exchange then proceeds more slowly and less effectively than with wastewater whose pH value is not significantly higher than about 8. The base exchange reaction is only effective with regard to basic nitrogen compounds, such as B.
Ammonia and some amines in the form of salts rather than free bases; Excessively alkaline wastewater leads to the conversion of nitrogen compounds into the form of free bases, in which form these
Compounds, if at all, can in any case not easily be induced to base exchange. For these reasons, the pE value of the treated wastewater is monitored by regulating the amount of alkali added, which alkali is used to precipitate practically all of the metal present as hydroxide and to give the remaining wastewater a pR value of approximately 6-8.
For this purpose, this pH value of the inflowing water quantities is determined periodically and the addition of alkali is regulated accordingly so that the remaining treated wastewater has a pH value within the most favorable values given above.
The other reaction products when the metal hydroxide is precipitated (for example calcium sulfate in the reaction of ferric sulfate and lime to precipitate ferric hydroxide) are usually soluble in the treated waste water in the relatively small amounts in which they are present and therefore do not end up in the settling sludge. As a result, the sludge essentially consists of the suspended putrefactive substances - which can be quickly destroyed by roasting - and of metal hydroxide, which enables the economical recovery and regeneration of the metal compound which is used for the treatment of further quantities of waste water.
The treatment of the waste water according to the invention not only removes putrefactive substances, but also considerable amounts of bacteria. The majority of the bacteria are removed when the suspended substances are concentrated and separated; Another significant part of the bacteria is removed during the base exchange.
PATENT CLAIMS:
1. A method for the treatment of sewer and sewer sewage, characterized in that putrefactive substances suspended in the sewage are concentrated in the presence of a metal base to form a settable sludge which is separated from the remaining sewage, which is then
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a non-rotting base is replaced.