Verfahren und Einrichtung zur Aufbereitung von Detergentien enthaltendem Abwasser mittels Ozon
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Aufbereitung von Abwasser mittels Ozon, wobei das Hauptziel dieser Aufbereitung die Entfernung der im Abwasser enthaltenen Detergentien ist.
Es ist bekannt, dass sich das mit Detergentien behaftete Abwasser, wie es z.B. in Grosswäschereien, Autowaschanlagen und ähnlichen Grossverbrauchern von Reinigungswasser täglich in beträchtlichen Mengen anfällt, sehr schwer reinigen lässt. Da die im Wasser enthaltenen Detergentien auf die in Flüssen und Seen lebenden Tiere und Pflanzen einen verheerenden Einfluss haben und die Qualität des Wassers grundlegend verändern, ist die gründliche Entfernung dieser Substanzen von grosser praktischer Bedeutung.
Es ist bereits versucht worden, die im Abwasser mitgeführten Detergentien auf mechanischem und/oder chemischem Wege zu entfernen bzw. zu binden und auszufällen. Die hierfür entwickelten Anlagen erwiesen sich jedoch als relativ kostspielig, insbesondere in all jenen Fällen, in welchen eine anschliessende Wiederverwendung des gereinigten Wassers gewünscht ist und infolgedessen höchste Anforderungen an die Beseitigung der Detergentien gestellt werden müssen.
Während das Ozon bisher zur Reinigung verschmutzten Abwassers ganz allgemein verwendet wurde, hielt man eine Beseitigung der im Abwasser enthaltenen Detergentien mittels Ozon nicht für möglich. Aufgrund ein gehender Versuche konnte jedoch festgestellt werden, dass sich selbst stark mit Detergentien behaftete Abwässer bei Verwendung eines speziellen, neuen Verfahrens praktisch hundertprozentig von diesen Detergentien reinigen lassen.
Dieses neue, den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das verunreinigte Wasser zunächst in einem Behälter ozonisiert wird, dass ein Teil des in diesem Behälter befindlichen, ozonisierten Wassers abgepumpt und durch feinstrahlige Verteiler, wie Sprühdüsen und Braun sen, in den Oberteil des Behälters zwecks Niederschlagung des Schaumes eingeführt wird und das gereinigte Wasser schliesslich dem Behälter entnommen wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Diese Einrichtung ist erfindungsgemäss gekennzeichnet durch einen mit einem Wasserzulauf und einem Wasserablauf versehenen Behälter, eine Nähe des Behälterbodens angeordnete Vorrichtung zur feinblasigen Verteilung von Ozon, eine im Oberteil des Behälters, oberhalb des maximalen Wasserspiegels, angeordnete Sprühvorrichtung, welche über eine Rohrleitung mit dem im Behälter befindlichen Wasser in Verbindung steht sowie eine Abflussvorrichtung zur Ableitung des Reinwassers aus dem Behälter.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die erwähnte Sprühvorrichtung mehrere gegen die Wasseroberfläche gerichtete Brausen auf, wobei an den genannten Behälter eine Reinwassersammelkammer angrenzt, die mit dem Behälter mittels einer Überlaufrinne verbunden ist.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der zur Durchführung des Verfahrens dienenden Einrichtung veranschaulicht.
Fig. 1 ist eine vereinfachte Perspektivdarstellung einer solchen Einrichtung und
Fig. 2 ist ein schematisierter Schnitt dieser Einrichtung.
Gemäss Fig. 1 der Zeichnung strömt das von einem Wasserverbraucher, beispielsweise einer Grosswäscherei kommende Wasser zunächst durch eine Leitung 1 in einen Vorbehandlungsbehälter 2, in welchem das Wasser zwecks Bindung und Ausscheidung der groben Verunreinigungen mit Chemikalien versetzt wird. Die in einem Gefäss 3 enthaltenen Chemikalien werden hierzu mittels einer Dosierpumpe 4 über eine Rohrleitung 5 kontinuierlich in den Behälter 2 eingepumpt, wo sie mit dem zuströmenden, verschmutzten Wasser vermischen. Von hier gelangt das mit Chemikalien versetzte Wasser über eine Verbindungsleitung 6 in einen Dekantierbehälter 7, in welchem sich die groben Verunreinigungen absetzen und durch einen Ablaufstutzen 8 abgelassen werden können.
Das auf diese Weise vorgereinigte, jedoch erfahrungsgemäss noch stark mit Detergentien behaftete Wasser gelangt man durch eine Verbindungsleitung 9 in einen in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichneten Behälter.
In unmittelbarer Nähe des Behälterbodens sind bei dem vorliegend gewählten Ausführungsbeispiel vier praktisch parallele, waagrechte Verteilerrohre 11 angeordnet, welche an ihrer Oberseite mit einer Reihe düsenförmiger Öffnungen 12 versehen sind. Die Verteilerrohre 11, welche der feinblasigen Einleitung von Ozon in den Behälter 10 dienen, sind über eine Sammelleitung 13 mit einer an sich bekannten Ozonerzeugungsanlage 14 verbunden. In dieser wird das Ozon auf elektrischem Wege erzeugt und über eine Pumpe 15 und die Verteilerrohre 11 in die Wasserfüllung des Behälters 10 eingeführt. Das aus den Öffnungen 12 der Verteilerrohre 11 austretende Ozon durchströmt dabei das mit Detergentien behaftete Wasser.
Dank dieser innigen Berührung zwischen den Ozonbläschen und den im Wasser feinverteilten Detergentien werden die letzteren teilweise innerhalb des Wassers selbst abgebaut, teilweise in Schaumform an die Oberfläche des Wassers mitgenommen.
In den Unterteil des Behälters 10 mündet ferner eine Absaugeleitung 17, welche mit mehreren, im Behälter oberteil angeordneten Brausen 18 in Verbindung steht.
Das ozonisierte, im Behälter 10 enthaltene Wasser wird somit durch die Leitung 17 aus dem Behälter abgezogen und durch eine Pumpe 19 durch die Brausen 18 gepresst, so dass es mit einem einstellbaren Überdruck auf die Oberfläche des Wassers auftrifft. Auf diese Weise wird auch der auf dem Wasser schwimmende Schaum innig mit dem ozonisierten Wasser in Berührung gebracht und die Detergentien werden, wie nachstehend noch erläutert wird, durch das Ozon gebunden.
Auf der Zeichnung wurde der auf dem Wasser schwimmende Schaum der Anschaulichkeit halber dargestellt und mit 20 bezeichnet. In der Praxis kommt es jedoch gar nicht zu einer solchen Schaumbildung. Da die Oberfläche des in der Kammer 10 befindlichen Wassers so gut wie ständig mit ozonisiertem Wasser beaufschlagt wird, werden selbst kleinste Schaumteilchen bereits im status nascendi niedergeschlagen und mit ozonisiertem Wasser innig vermischt.
Detergentien sind bekanntlich oberflächenaktive Stoffe (Tenside), welche einen hydrophoben, mit einer wasserlöslich machenden hydrophilen Gruppierung verknüpften Rest enthalten. Der hydrophobe Rest ist meist ein Alkylrest mit 8 bis 18 C-Atomen oder ein Alkylrest mittlerer Länge in Verbindung mit einem Benzolring oder einem Naphthalinsystem, wobei die Alkylreste Seitenketten tragen und in der Nähe der Verknüpfungsstelle mit der hydrophilen Gruppe unterbrochen sein können, z.B. durch eine Ester- oder Carbonamidgruppe oder einen Äthersauerstoff. Die hydrophilen Gruppen können dabei bekanntlich anionisch (Carbonsäure-, Sulfonsäureoder Schwefelsäureestergruppen), kationisch (quaternärer Stickstoff usw.) oder nichtionogen (z.B. Polyalkylenglycolgruppen) sein.
Dank dem beschriebenen Behandlungsverfahren, insbesondere der mehrstufigen Durchmischung des Wassers mit Ozon, der ständigen Verhinderung der Schaumbildung durch ozonisiertes Wasser und dem in sich zurückströmenden, an der Wasseroberfläche fein versprühten Wasserkreislauf lässt sich nun erreichen, dass das Ozon die Detergentien an den hydrophilen Gruppen, den Verzweigungen der Alkylgruppen und anderen orydationsempfindlichen Stellen angreift.
Dank der relativ grossen Einwirkungsdauer und der innigen Vermischung werden die Detergentien durch das Ozon weitgehend abgebaut.
Das gereinigte Wasser gelangt vom Behälter 10 durch einen Überlauf 21 in eine Reinwasserkammer 22, von wo aus es über eine Leitung 23 mittels einer Pumpe 24 den Verbraucherstellen zugeführt wird,
Der Wasserspiegel innerhalb der Kammer 10 könnte je nach Bedarf auch mit einer Schwimmervorrichtung geregelt werden, welche bei Erreichen eines bestimmten Wasserniveaus ein Abflussventil öffnet. Die Abflussstelle könnte in diesem Falle beträchtlich unterhalb des Wasserspiegels angeordnet sein, so dass auch das Mit reissen kleinster Schaumteilchen in die Reinwasserkammer 22 mit Sicherheit vermieden wird.
Method and device for the treatment of waste water containing detergents by means of ozone
The present invention relates to a method and a device for treating wastewater by means of ozone, the main aim of this treatment being the removal of the detergents contained in the wastewater.
It is known that wastewater contaminated with detergents, as e.g. in large laundries, car washes and similar large-scale consumers of cleaning water occurs daily in considerable quantities, is very difficult to clean. Since the detergents contained in the water have a devastating influence on the animals and plants living in rivers and lakes and fundamentally change the quality of the water, the thorough removal of these substances is of great practical importance.
Attempts have already been made to remove or bind and precipitate the detergents carried along in the wastewater by mechanical and / or chemical means. However, the systems developed for this turned out to be relatively expensive, especially in all those cases in which a subsequent reuse of the purified water is desired and consequently the highest demands must be placed on the disposal of the detergents.
While ozone has hitherto been used in general for cleaning polluted wastewater, it was not considered possible to remove the detergents contained in wastewater by means of ozone. On the basis of extensive tests, however, it was found that even wastewater heavily contaminated with detergents can be cleaned practically one hundred percent of these detergents using a special, new process.
This new, the subject of the present invention forming process is characterized in that the contaminated water is first ozonated in a container, that some of the ozonated water in this container is pumped out and through fine-jet distributors such as spray nozzles and browns into the The upper part of the container is introduced for the purpose of suppressing the foam and the purified water is finally removed from the container.
The invention also relates to a device for performing this method. This device is characterized according to the invention by a container provided with a water inlet and a water outlet, a device for fine-bubble distribution of ozone arranged near the bottom of the container, a spray device arranged in the upper part of the container above the maximum water level, which via a pipeline with that in the container located water is in connection and a drainage device for discharging the pure water from the container.
In a preferred embodiment, the mentioned spray device has several showers directed towards the surface of the water, a pure water collecting chamber adjoining the mentioned container, which is connected to the container by means of an overflow channel.
An exemplary embodiment of the device used to carry out the method is illustrated in the accompanying drawing.
Fig. 1 is a simplified perspective view of such a device and
Fig. 2 is a schematic section of this device.
According to FIG. 1 of the drawing, the water coming from a water consumer, for example a large laundry, first flows through a line 1 into a pretreatment tank 2, in which the water is mixed with chemicals in order to bind and remove the coarse impurities. For this purpose, the chemicals contained in a vessel 3 are continuously pumped into the container 2 by means of a metering pump 4 via a pipeline 5, where they mix with the inflowing, polluted water. From here, the water mixed with chemicals reaches a decanting container 7 via a connecting line 6, in which the coarse impurities settle and can be drained off through a drainage connection 8.
The water that has been pre-cleaned in this way, but, according to experience, is still heavily contaminated with detergents, is passed through a connecting line 9 into a container designated in its entirety by 10.
In the exemplary embodiment selected in the present case, four practically parallel, horizontal distributor pipes 11 are arranged in the immediate vicinity of the container bottom, which are provided with a row of nozzle-shaped openings 12 on their upper side. The distribution pipes 11, which serve to introduce ozone in fine bubbles into the container 10, are connected via a collecting line 13 to an ozone generation system 14 known per se. In this the ozone is generated electrically and introduced into the water filling of the container 10 via a pump 15 and the distributor pipes 11. The ozone emerging from the openings 12 of the distributor pipes 11 flows through the water containing detergents.
Thanks to this intimate contact between the ozone bubbles and the detergents finely dispersed in the water, the latter are partly broken down within the water itself and partly carried along to the surface of the water in foam form.
A suction line 17, which is connected to several showers 18 arranged in the upper part of the container, also opens into the lower part of the container 10.
The ozonated water contained in the container 10 is thus withdrawn from the container through the line 17 and pressed through the shower heads 18 by a pump 19 so that it hits the surface of the water with an adjustable overpressure. In this way, the foam floating on the water is also brought into intimate contact with the ozonated water and, as will be explained below, the detergents are bound by the ozone.
In the drawing, the foam floating on the water is shown for the sake of clarity and is designated by 20. In practice, however, there is no such foam formation. Since the surface of the water in the chamber 10 is almost constantly exposed to ozonized water, even the smallest foam particles are already deposited in the status nascendi and are intimately mixed with ozonized water.
Detergents are known to be surface-active substances (surfactants) which contain a hydrophobic radical linked to a hydrophilic group that makes water-solubilizing. The hydrophobic radical is usually an alkyl radical with 8 to 18 carbon atoms or an alkyl radical of medium length in conjunction with a benzene ring or a naphthalene system, the alkyl radicals bearing side chains and being interrupted near the point of attachment to the hydrophilic group, e.g. by an ester or carbonamide group or an ether oxygen. As is known, the hydrophilic groups can be anionic (carboxylic acid, sulfonic acid or sulfuric acid ester groups), cationic (quaternary nitrogen, etc.) or nonionic (e.g. polyalkylene glycol groups).
Thanks to the treatment process described, in particular the multi-stage mixing of the water with ozone, the constant prevention of foam formation by ozonated water and the water cycle flowing back into itself, finely sprayed on the water surface, it can now be achieved that the ozone removes the detergents from the hydrophilic groups, Attacks branches of the alkyl groups and other sites sensitive to oxidation.
Thanks to the relatively long exposure time and the intimate mixing, the detergents are largely broken down by the ozone.
The purified water passes from the container 10 through an overflow 21 into a pure water chamber 22, from where it is fed to the consumer points via a line 23 by means of a pump 24,
The water level within the chamber 10 could also be regulated as required with a float device which opens a drain valve when a certain water level is reached. In this case, the drainage point could be arranged considerably below the water level, so that even the smallest foam particles are reliably prevented from being carried into the pure water chamber 22.