Verfahren und Einrichtung zur katalytischen Abwasserreinigung. Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren und eine Einrichtung zur kataly tischen Abwasserreinigung. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ab wasser mit Sauerstoff in Gegenwart min destens eines die Oxydation beschleunigen den Stoffes grosser Oberflächenentwicklung innig vermischt wird, wobei Vorkehrungen g o getroffen sind, die ein Wegschwemmen .der die Oxydation beschleunigenden Stoffe aus schliessen.
Die Wirkung des erfindungsgemässen Verfahrens ist die, dass der an sich träge Sauerstoff durch Kontakt an der Oberfläche geeigneter Katalysatoren, beispielsweise Eisen, Kiesabbrand, in Gegenwart von Ab wasser derart aktiviert werden kann, dass er die unmittelbare Oxydation der im Abwasser vorhandenen sauerstoffverbrauchenden, ge lösten und kolloiden Stoffe bewirkt. Ver gleichende Versuche haben ergeben, dass man beispielsweise bei Einblasen von Luftsauer stoff in Abwasser nach 20 Minuten nur eine Reduktion des Kaliumpermanganatverbrau- ches um 14% erreichen konnte, während in der gleichen Zeit bei Einblasen von Druck luft in Abwasser in Gegenwart des Kataly sators Kiesabbrand eine Reduktion des Per manganatverbrauches um 72 % erzielt wurde.
Es gibt nun zur katalytischen Abwasser reinigung geeignete Stoffe, beispielsweise aufgeschlämmte Katalysatoren oder solche von faseriger Struktur, die beider Belüftung von dem Abwasser aus dem Reaktionsbehäl ter abgeschwemmt werden und erst durch umständliche technische Vorrichtungen zur Wiederverwendung zurückgewonnen werden müssen. Die Verwendung derartiger Kataly satoren macht mehrere, mindestens zwei Ar beitsvorgänge notwendig, die, abgesehen von dem unvermeidlichen Verlust an Katalysator masse, den Betrieb einer Abwasserreini- gungsanlage komplizieren und verteuern.
Durch die vorliegende Krfindung ist es möglich, den Prozess der katalytischen Ab wasserreinigung in einem Arbeitsvorgang durchzuführen, Zweckmässigerweise verwendet man Ka talysatoren, .die allein oder zusammen mit Katalysatorträgern durch ihre sperrige Form, ihre Schwere oder geeignete wasser- und luft durchlässige Rückhaltevorrichtungen im Ab wasserstrom innerhalb eines Reaktionsbehäl ters derart zurückgehalten werden, dass .die katalytische Abwasserreinigung in einem Arbeitsvorgang durchgeführt werden kann.
In der Zeichnung sind verschiedene Aus führungsbeispiele der zur Erfindung gehö renden Einrichtung dargestellt.
Fig. 1 zeigt im Schnitt die Zurückhal tung von in sperrige Form gebrachten anor ganischen Katalysatoren faseriger Struktur im Abwasserstrom innerhalb eines Reak tionsbehälters durch eine wasser- und luft durchlässige Rückhaltevorrichtung. Das Ab wasser W fliesst durch eine Leitung Z in einen geschlossenen Reaktionsbehälter, der mit sperriger Katalysatormasse K, allein oder zusammen mit auf - Träger aufgebrach ten Katalysatoren angefüllt ist, und durch fliesst die Katalysatormasse in waagrechter Richtung.
Gleichzeitig wird aus einer Luftleitung L Luftsauerstoff S dem Ab- wasser-Katalysatorgemisch von unten her in fein verteilter Form zugeführt.
Die feine Verteilung der Druckluft kann durch geeignete luftdurchlässige Vorrichtun gen F, beispielsweise durch Filterplatten, ge lochte Rohre, Glasfritten usw. erfolgen.
Durch den fein verteilten Luftsauerstoff werden Abwasser und Katalysatormasse durcheinander gewirbelt und mit Sauerstoff in innige Berührung gebracht. Das Ab schwemmen .der Katalysatormasse aus dem Reaktionsbehälter wird durch eine wasser- und luftdurchlässige Rückhaltevorrichtung R verhindert.
Das gereinigte Abwasser fliesst durch die Ableitungsrinne A ab.
Fig. 2 stellt eine andere Ausführungs form der Einrichtung dar, bei der die Ka talysatormasse K: beispielsweise in freiste henden, zur Luft offenen Reaktionsbehältern oder Körpern untergebracht ist. Der rechts seitige Reaktionsbehälter wird durch eine Umfassungswand T begrenzt, innerhalb wel cher Katalysatoren oder deren Träger auf einer wasser- und luftdurchlässigen Rück haltevorrichtung R aufgelagert sind.
Die linke Seite stellt einen ebenfalls frei zur Luft aufgebauten, mit sperriger Katalysator- masse K2 angefüllten Reaktionsbehälter dar, bei dem die Umfassungswand B und die Rückhaltevorrichtung B1 für die Kataly satormasse durch grössere Steinbrocken oder Schlacken gebildet sind. Das Wasser wird von der zur Luft offenen Oberfläche der Reaktionsbehälter der Katalysatormasse E--, durch Streudüsen, Drehsprenger oder ähn liche Vorrichtungen, oder durch offenen Was serstrahl zugeführt, wobei es gleichzeitig Luftsauerstoff S ansaugt.
Anschliessend durchfliesst das Abwasser die in den Reak tionsbehältern allein oder zusammen mit Ka talysatorträgern untergebrachte Katalysator masse in vertikaler Richtung. Hierbei wird .der teilweise durch die Seitenwände B oder .die Rückhaltevorrichtungen R,, angesaugte Luftsauerstoff mit dem Abwasser W und der wirksamen Katalysatoroberfläche innig in Berührung gebracht.
Der katalytische Ab wasserreinigungsprozess kann dabei durch künstliche Sauerstoffzufuhr, beispielsweise durch,die Luftzuleitung L und durch geeig nete, im Reaktionsbehälter angeordnete, po röse Luftverteilungsvorrichtungen F, wie bei spielsweise Filterplatten oder gelochte Rohre, intensiviert und beschleunigt werden. Das gereinigte Abwasser fliesst durch die Ab leitungsrinnen A ab.
Die Fig. 3 und 4 stellen eine Einrich tung zur Ausführung des neuen Verfahrens in Schnitt und Grundriss .dar. Bei dieser Ein richtung ist :die Katalysatormasse K, allein oder zusammen mit Katalysatorträgern in einem als Hohlkörper ausgebildeten, mit wasser- und luftdurchlässiger Umhüllung versehenen, drehbaren Reaktionsbehälter un tergebracht.
Das Abwasser fliesst durch die Zuleitung Z in einen Sammelbehälter E, in .dem sich der Reaktionsbehälter dreht. Der Reaktions behälter ist mit einer luft- und wasserdurch- lässigen Hülle D versehen. Die Drehachse C ist hohl und gelocht, so dass -der Abfluss des gereinigten Abwassers unmittelbar durch sie in die Ableitungsvorrichtung A erfolgen kann, während die Katalysatormasse im Re aktionsbehälter zurückgehalten wird.
Bei der Drehung des Reaktionsbehälters wird Luftsauerstoff S von den jeweilig in seinem Innern oberhalb des Wasserspiegels befindlichen sperrigen Katalysatoren oder Katalysatorträgern durch die luft- und was serdurchlässige Hülle D hindurch selbsttätig angesaugt. Beider weiteren Drehung wird der angesaugte Luftsauerstoff S gleichzeitig mit der Oberfläche der Katalysatormasse K3 und dem Abwasser -in innige Berührung ge bracht.
Zur Beschleunigung des Abwasserreini gungsprozesses kann, beispielsweise durch .die durchlässige Welle C, ständig Luftsauerstoff in die Katalysatormasse K., und das Ab wasser eingeblasen werden.
Die beschriebene katalytische Abwasser reinigung arbeitet schlammfrei. Sie beseitigt in kürzester Zeit Schwefelwasserstoff und zeichnet sich nicht allein durch ausserordent liche Billigkeit, Einfachheit und Betriebs- sicherkeit, sondern auch durch sofortige Be- triebsbereitschaft, auch bei konzentrierten Abwässern von beliebigem PH-Wert, aus. Toxische Stoffe, die sich im Abwasser befin den, sind auf das Endergebnis der kataly tischen Abwasserreinigung ohne Einfluss.
Die vorliegende Erfindung lässt die ver- schiedensten Anwendungsformen zu. Die Zu leitung und die Durchflussrichtung des Ab wassers durch die Reaktionsbehälter, bezw. durch die Katalysatormasse, ebenso die Art und Richtung der Sauerstoffzuführung, die Menge und Form der Katalysatoren oder Katalysatorträger, der Reaktionsbehälter und die Einrichtungen zur Zuleitung und Ver teilung von Sauerstoff sind, ebenso wie die Zuleitung, Verteilung und Ableitung des Ab wassers beliebig. Auch können Katalysatoren verschiedener Zusammensetzung allein oder zusammen mit Katalysatorträgern in Schich ten oder im Gemisch verwendet werden.
Ebenso kann span zur Durchführung des Ver fahrens Luftsauerstoff, reinen .Sauerstoff oder Sauerstoff zusammen mit einem be liebigen gasförmigen Begleiter zur Anwen dung bringen. Die Zuführung des Sauer stoffes kann auf natürlichem oder künst lichem Wege, unter Druck oder von der freien Oberfläche her erfolgen, wobei es einerlei .ist, ob das Verfahren mit ganz oder teilweise unter Wasserspiegel oder frei .zur Aussenluft aufgebauten Katalysatoren an gewendet wird.
Process and device for catalytic wastewater treatment. The invention provides a method and a device for catalytic waste water purification. The method is characterized in that the waste water is intimately mixed with oxygen in the presence of at least one substance that accelerates the oxidation, with precautions being taken to prevent the substances that accelerate the oxidation from being washed away.
The effect of the process according to the invention is that the oxygen, which is inert in itself, can be activated by contact with the surface of suitable catalysts, for example iron, gravel burnup, in the presence of waste water in such a way that it solves the immediate oxidation of the oxygen consuming oxygen present in the waste water and colloidal substances. Comparative tests have shown that, for example, when air oxygen is blown into wastewater, only a 14% reduction in potassium permanganate consumption can be achieved after 20 minutes, while at the same time, when compressed air is blown into wastewater in the presence of the catalyst, gravel burns off a reduction in per manganate consumption of 72% was achieved.
There are now suitable substances for catalytic wastewater purification, for example slurried catalysts or those of fibrous structure, which are washed away from the wastewater from the reaction container during ventilation and must only be recovered for reuse through cumbersome technical devices. The use of such catalysts makes several, at least two work processes necessary, which, apart from the inevitable loss of catalyst mass, complicate and make the operation of a wastewater treatment plant more expensive.
With the present invention, it is possible to carry out the process of catalytic waste water purification in one operation.Ca catalysts are expediently used, which alone or together with catalyst carriers due to their bulky shape, their weight or suitable water- and air-permeable retention devices in the waste water flow be retained within a reaction container in such a way that the catalytic waste water treatment can be carried out in one operation.
In the drawing, various exemplary embodiments of the device belonging to the invention are shown.
Fig. 1 shows in section the retention of bulky shaped inorganic catalysts of fibrous structure in the waste water stream within a reac tion container by a water- and air-permeable retention device. The waste water W flows through a line Z into a closed reaction vessel, which is filled with bulky catalyst material K, alone or together with catalysts applied to the carrier, and the catalyst material flows through it in the horizontal direction.
At the same time, from an air line L, atmospheric oxygen S is supplied to the waste water / catalyst mixture from below in finely divided form.
The fine distribution of the compressed air can be done by suitable air-permeable Vorrichtun conditions F, for example by filter plates, ge perforated pipes, glass frits, etc.
Due to the finely distributed oxygen in the air, wastewater and catalyst mass are whirled around and brought into close contact with oxygen. A water- and air-permeable retention device R prevents the catalyst mass from being washed away from the reaction vessel.
The cleaned wastewater flows through the drainage channel A.
Fig. 2 shows another embodiment form of the device, in which the Ka catalyzer mass K: is housed, for example, in free-standing, open to the air reaction containers or bodies. The reaction vessel on the right is bounded by a surrounding wall T, within which catalysts or their carriers are supported on a water- and air-permeable retaining device R.
The left-hand side represents a reaction vessel which is also open to air and is filled with bulky catalyst material K2, in which the surrounding wall B and the retaining device B1 for the catalyst material are formed by larger lumps of stone or slag. The water is fed from the surface of the reaction vessel, which is open to the air, of the catalyst composition E--, through sprinkler nozzles, rotary sprinklers or similar devices, or through an open water jet, while at the same time sucking in atmospheric oxygen S.
The wastewater then flows vertically through the catalyst mass, which is housed in the reaction vessels alone or together with catalyst supports. Here, the atmospheric oxygen partially drawn in through the side walls B or the retaining devices R ,, is brought into intimate contact with the waste water W and the active catalyst surface.
The catalytic waste water purification process can be intensified and accelerated by artificial oxygen supply, for example through the air supply line L and through suitable porous air distribution devices F arranged in the reaction vessel, such as filter plates or perforated pipes. The cleaned wastewater flows through the drainage channels A.
3 and 4 show a device for executing the new method in section and plan .dar. In this one direction: the catalyst mass K, alone or together with catalyst carriers, is housed in a rotatable reaction vessel designed as a hollow body and provided with a water- and air-permeable casing.
The waste water flows through the feed line Z into a collecting tank E, in which the reaction tank rotates. The reaction vessel is provided with an envelope D which is permeable to air and water. The axis of rotation C is hollow and perforated, so that the drainage of the purified wastewater can take place directly through it into the discharge device A, while the catalyst mass is retained in the reaction container.
As the reaction vessel rotates, atmospheric oxygen S is automatically sucked in by the bulky catalysts or catalyst carriers located in its interior above the water level through the air-permeable shell D which is permeable to water. With further rotation, the sucked in atmospheric oxygen S is simultaneously brought into intimate contact with the surface of the catalyst mass K3 and the waste water.
To accelerate the waste water purification process, for example, through .die permeable shaft C, atmospheric oxygen is constantly blown into the catalyst mass K., and the waste water is blown.
The catalytic wastewater treatment described works sludge-free. It removes hydrogen sulfide in a very short time and is not only characterized by its extraordinary cheapness, simplicity and operational reliability, but also by its immediate readiness for operation, even with concentrated waste water of any pH value. Toxic substances in the wastewater have no impact on the end result of the catalytic wastewater treatment.
The present invention allows the most varied forms of application. The line and the direction of flow of the waste water through the reaction vessel, respectively. through the catalyst mass, as well as the type and direction of the oxygen supply, the amount and shape of the catalysts or catalyst carriers, the reaction vessel and the facilities for supplying and distributing oxygen, as well as supplying, distributing and discharging the water as desired. Catalysts of various compositions can also be used alone or together with catalyst supports in layers or in a mixture.
Span can also use atmospheric oxygen, pure oxygen or oxygen together with any gaseous companion to carry out the process. The oxygen can be supplied naturally or artificially, under pressure or from the free surface, regardless of whether the process is used with catalysts that are completely or partially under water level or with catalysts built up to the outside air.