CH662803A5

CH662803A5 - Process and apparatus for purifying waste water

Info

Publication number: CH662803A5
Application number: CH77084A
Authority: CH
Inventors: Josef Santelli
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1984-02-17
Filing date: 1984-02-17
Publication date: 1987-10-30

Description

**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Reinigung von Abwasser von flüchtigen Schadstoffen mit Hilfe eines gasförmigen Desorptionsmittels, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Desorption der flüchtigen Schadstoffe dienende Desorptionsmittel in einem Kreislauf geführt wird, derart, dass es mit dem Abwasser in einem Stoffaustauschteil einer Kolonne im Gegenstrom in Kontakt gebracht wird, dass das hierbei gereinigte Abwasser aus der Kolonne herausgeführt wird, dass das beladene Desorptionsmittel sodann in einen unterhalb des Stoffaustauschteils der selben Kolonne angeordneten zweiten Stoffaustauschteil zurückgeführt wird, worin aus ihm durch Chemisorption von einem im Gegenstrom geführten, flüssigen Absorptionsmittel die flüchtigen Schadstoffe absorbiert werden, bevor das Desorptionsmittel wieder mit Abwasser in Kontakt gebracht wird,

und dass eine Teilmenge der bei der Chemisorption entstehenden Salzlösung als Nebenprodukt entnommen und die übrige Menge der Salzlösung, nachdem sie mit einer stöchiometrischen Menge von Absorptionsmittel zusammengeführt worden ist, in den zweiten Stoffaustauschteil der Kolonne zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei basischen Schadstoffen als Absorptionsmittel eine wässrige Säure verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei sauren Schadstoffen als Absorptionsmittel eine wässrige Lauge verwendet wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffaustauschteile (2, 3) der Kolonne (1) aus Einbauelementen mit geordneter Struktur bestehen, und dass oberhalb des obersten Stoffaustauschteils (2) ein Flüssigkeitsverteiler (4) für das mit flüchtigen Schadstoffen beladene Abwasser angeordnet und an den Kopfteil der Kolonne (1) eine Leitung (7) für die Rückführung des beladenen Desorptionsmittels in die Kolonne (1) unterhalb des zweiten Stoffaustauschteils (3) angeschlossen ist, und dass unterhalb des ersten Stoffaustauschteils an die Kolonne (1) eine Leitung (10) für die Entnahme des gereinigten Abwassers angeschlossen ist,

und dass weiterhin oberhalb des zweiten Stoffaustauschteils (3) ein Flüssigkeitsverteiler (5) für das Absorptionsmittel und eine Teilmenge der während der Chemisorption entstandenen Salzlösung angeordnet ist und dass an den Bodenteil der Kolonne (1) eine Leitung (11) für die Entnahme der entstandenen Salzlösung und Rückführung in den Flüssigkeitsverteiler (5) angeschlossen ist, wobei mit dieser Leitung (11) eine Zuführleitung (14) für die stöchiometrische Absorptionsmittelmenge verbunden ist und dass weiterhin eine Entnahmeleitung (13) für eine Teilmenge der Salzlösung als Nebenprodukt vorgesehen ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Abwasser von flüchtigen Schadstoffen mit Hilfe eines gasförmigen Desorptionsmittels, insbesondere Luft und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Im folgenden werden einige bekannte Verfahren für die Eliminierung von flüchtigen Schadstoffen aus Abwasser aufgeführt.

So besteht ein bekanntes Verfahren darin, die Schadstoffe, wie z.B.-NH3, H2S und CO2 aus Abwasser in einer Kolonne mit Hilfe von Wasserdampf im Gegenstrom auszutrei- ben (vergleiche The Chemical Engineer / Dec. 1978, Seite
923 bis 927). In einer anschliessenden Stufe wird der konden sierte Dampf regeneriert und die Schadstoffe abgetrennt. Ein besonderer Nachteil dieses Verfahrens besteht in dem hohen
Energieaufwand.

Ein anderes bekanntes Verfahren besteht darin, für gewisse Anwendungsfälle Luft als Desorptionsmittel zu verwenden, beispielsweise für das Strippen von mit Ammoniak oder chlorierten Kohlenwasserstoffen verunreinigtem Abwasser (vergleiche Aqua No. 6, 1980, Marlborough Publishing Ltd. / Seite 0118 bis 0124). Hierbei soll die Luft im Gegenstrom zum Abwasser durch eine Füllkörperkolonne in die Atmosphäre geblasen werden. Ein besonderer Nachteil dieses Verfahrens besteht in einer oft unerwünschten Abkühlung des Abwassers aufgrund der Luftsättigung. Ausserdem treten Probleme hinsichtlich Umweltverschmutzung auf.

Es ist zwar ferner bekannt, derartig verunreinigte Abluft in einem nachfolgenden Prozess zu reinigen. Hierbei werden die Schadstoffe z.B. in einem Aktivkohlefilter abgetrennt. Jedoch ist ein solches Verfahren mit dem Nachteil behaftet, dass wiederum Abwasserprobleme entstehen und zusätzliche Energie, z.B. infolge der Regeneration der Aktivkohle mit Dampf, erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung aufzufinden, welche eine kontinuierliche Abwasseraufbereitung ohne Umweltbelastungen ermöglichen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, den Energieaufwand weitgehend zu reduzieren und schliesslich eine Weiterverwendung der bei dem Verfahren entstehenden Nebenprodukte zu ermöglichen.

Die Massnahmen zur Lösung dieser Aufgaben sind im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben.

Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist im Kennzeichen des Anspruchs 4 wiedergegeben.

Aufgrund dessen, dass erfindungsgemäss das Desorptionsmittel, insbesondere Luft, in einem Kreislauf geführt wird, ist sie mit Wasser gesättigt, und es kann mit praktisch isothermen Bedingungen gearbeitet werden. Das Abwasser kann somit bei der anfallenden Temperatur behandelt werden, d. h. es ist keine vorherige Aufheizung erforderlich.

Bei gewissen Anwendungsfällen können auch andere Gase, wie z.B. Sticksoff, als Desorptionsmittel verwendet werden. Durch die Kreislaufführung des Desorptionsgases ist es ferner möglich, gewisse Komponenten selektiv aus dem Wasser zu desorbieren, ohne unerwünschte Desorptionseffekte für andere Komponenten zu haben. So ist z.B. die Desorption von Ammoniak möglich, ohne dass gleichzeitig Kohlendioxid aus dem Wasser entfernt wird.

Aufgrund der Kombination der beiden Teilprozesse (Desorption und Chemisorption) in ein und derselben Kolonne kann eine einfache Konstruktion mit einem unter Umständen erheblich reduzierten Platzbedarf ermöglicht werden.

Im folgenden wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Fliessbildes eines Ausführungsbeispieles die Erfindung erläutert.

Es sei angenommen, dass das Abwasser mit Ammoniak, also einem basischen Mittel beladen sei. In diesem Fall kann als Absorptionsmittel z.B. wässrige Schwefelsäure oder wässrige Phosphorsäure verwendet werden.

Wenn es sich bei den flüchtigen Schadstoffen des Abwassers um saure Mittel handelt, kann als Absorptionsmittel eine wässrige Lauge verwendet werden.

Im Fliessbild ist eine Kolonne 1 dargestellt, die einen oberen Stoffaustauschteil 2 für die Desorption und einen unteren Stoffaustauschteil 3 für die Chemisorption aufweist.

Vorteilhaft sind in diesen Stoffaustauschteilen Einbauelemente geordneter Struktur angeordnet, wie sie z.B. in der CH-PS 398 503 beschrieben und dargestellt sind.

Oberhalb der Stoffaustauschteile 2 und 3 sind Flüssigkeitsverteiler 4 und 5 üblicher Konstruktion, wie sie bei

spielsweise aus der CH-PS 534 532 bekannt sind, angeordnet.

An den oberen Flüssigkeitsverteiler 4 ist eine Verbindungsleitung 6 für die Zuführung von mit flüchtigen Schadstoffen, z.B. Ammoniak beladenem Abwasser angeschlossen.

Das gasförmige Desorptionsmittel, z.B. Luft, wird, nachdem es im Stoffaustauschteil 2 die Schadstoffe aus dem Abwasser gestrippt hat, aus dem Kopf der Kolonne 1 durch eine Leitung 7 mittels eines Ventilators 8 in den Bodenteil der Kolonne 1 zurückgeführt.

Das gereinigte Abwasser wird von einem gasdurchlässigen Flüssigkeitssammler 9, der beispielsweise wie einer der aus der CH-PS 409 866 bekannten Flüssigkeitssammler ausgebildet sein kann, aufgefangen und durch eine Leitung 10 entnommen.

Das beladene Desorptionsmittel durchströmt den Stoffaustauschteil 3 der Kolonne 1 und tritt hierin mit abwärtsströmendem Absorptionsmittel, z.B. wässriger Schwefelsäure oder wässriger Phosphorsäure in Reaktion. Hierbei wird eine Salzlösung, z.B. Ammoniumsulfat- oder Ammoliumphosphat-Lösung gebildet, die durch eine Leitung 11 am Boden der Kolonne 1 entnommen und mittels einer Umwälzpumpe 12 in den Flüssigkeitsverteiler 5 zurückgeführt wird.

Durch eine Leitung 13 wird eine Teilmenge der Salzlösung entnommen und kann je nach Zusammensetzung als ein nützliches Nebenprodukt weiter verwendet werden.

Anschliessend wird durch eine Leitung 14 eine, auf die Schadstoffmenge abgestimmte stöchiometrische Menge an Absorptionsmittel zugespeist.

Es ist auch möglich, die aus der Vorrichtung zu entnehmende Menge an Salzlösung durch eine separate Leitung aus der Kolonne 1 herauszuführen, die durch die gestrichelte Linie 15 angedeutet ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Reinigung von Abwasser von flüchtigen Schadstoffen mit Hilfe eines gasförmigen Desorptionsmittels, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Desorption der flüchtigen Schadstoffe dienende Desorptionsmittel in einem Kreislauf geführt wird, derart, dass es mit dem Abwasser in einem Stoffaustauschteil einer Kolonne im Gegenstrom in Kontakt gebracht wird, dass das hierbei gereinigte Abwasser aus der Kolonne herausgeführt wird, dass das beladene Desorptionsmittel sodann in einen unterhalb des Stoffaustauschteils der selben Kolonne angeordneten zweiten Stoffaustauschteil zurückgeführt wird, worin aus ihm durch Chemisorption von einem im Gegenstrom geführten, flüssigen Absorptionsmittel die flüchtigen Schadstoffe absorbiert werden, bevor das Desorptionsmittel wieder mit Abwasser in Kontakt gebracht wird,

und dass eine Teilmenge der bei der Chemisorption entstehenden Salzlösung als Nebenprodukt entnommen und die übrige Menge der Salzlösung, nachdem sie mit einer stöchiometrischen Menge von Absorptionsmittel zusammengeführt worden ist, in den zweiten Stoffaustauschteil der Kolonne zurückgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei basischen Schadstoffen als Absorptionsmittel eine wässrige Säure verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei sauren Schadstoffen als Absorptionsmittel eine wässrige Lauge verwendet wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffaustauschteile (2, 3) der Kolonne (1) aus Einbauelementen mit geordneter Struktur bestehen, und dass oberhalb des obersten Stoffaustauschteils (2) ein Flüssigkeitsverteiler (4) für das mit flüchtigen Schadstoffen beladene Abwasser angeordnet und an den Kopfteil der Kolonne (1) eine Leitung (7) für die Rückführung des beladenen Desorptionsmittels in die Kolonne (1) unterhalb des zweiten Stoffaustauschteils (3) angeschlossen ist, und dass unterhalb des ersten Stoffaustauschteils an die Kolonne (1) eine Leitung (10) für die Entnahme des gereinigten Abwassers angeschlossen ist,

und dass weiterhin oberhalb des zweiten Stoffaustauschteils (3) ein Flüssigkeitsverteiler (5) für das Absorptionsmittel und eine Teilmenge der während der Chemisorption entstandenen Salzlösung angeordnet ist und dass an den Bodenteil der Kolonne (1) eine Leitung (11) für die Entnahme der entstandenen Salzlösung und Rückführung in den Flüssigkeitsverteiler (5) angeschlossen ist, wobei mit dieser Leitung (11) eine Zuführleitung (14) für die stöchiometrische Absorptionsmittelmenge verbunden ist und dass weiterhin eine Entnahmeleitung (13) für eine Teilmenge der Salzlösung als Nebenprodukt vorgesehen ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Abwasser von flüchtigen Schadstoffen mit Hilfe eines gasförmigen Desorptionsmittels, insbesondere Luft und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Im folgenden werden einige bekannte Verfahren für die Eliminierung von flüchtigen Schadstoffen aus Abwasser aufgeführt.

So besteht ein bekanntes Verfahren darin, die Schadstoffe, wie z.B.-NH3, H2S und CO2 aus Abwasser in einer Kolonne mit Hilfe von Wasserdampf im Gegenstrom auszutrei- ben (vergleiche The Chemical Engineer / Dec. 1978, Seite 923 bis 927). In einer anschliessenden Stufe wird der konden sierte Dampf regeneriert und die Schadstoffe abgetrennt. Ein besonderer Nachteil dieses Verfahrens besteht in dem hohen Energieaufwand.

Ein anderes bekanntes Verfahren besteht darin, für gewisse Anwendungsfälle Luft als Desorptionsmittel zu verwenden, beispielsweise für das Strippen von mit Ammoniak oder chlorierten Kohlenwasserstoffen verunreinigtem Abwasser (vergleiche Aqua No. 6, 1980, Marlborough Publishing Ltd. / Seite 0118 bis 0124). Hierbei soll die Luft im Gegenstrom zum Abwasser durch eine Füllkörperkolonne in die Atmosphäre geblasen werden. Ein besonderer Nachteil dieses Verfahrens besteht in einer oft unerwünschten Abkühlung des Abwassers aufgrund der Luftsättigung. Ausserdem treten Probleme hinsichtlich Umweltverschmutzung auf.

Es ist zwar ferner bekannt, derartig verunreinigte Abluft in einem nachfolgenden Prozess zu reinigen. Hierbei werden die Schadstoffe z.B. in einem Aktivkohlefilter abgetrennt. Jedoch ist ein solches Verfahren mit dem Nachteil behaftet, dass wiederum Abwasserprobleme entstehen und zusätzliche Energie, z.B. infolge der Regeneration der Aktivkohle mit Dampf, erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung aufzufinden, welche eine kontinuierliche Abwasseraufbereitung ohne Umweltbelastungen ermöglichen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, den Energieaufwand weitgehend zu reduzieren und schliesslich eine Weiterverwendung der bei dem Verfahren entstehenden Nebenprodukte zu ermöglichen.

Die Massnahmen zur Lösung dieser Aufgaben sind im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben.

Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist im Kennzeichen des Anspruchs 4 wiedergegeben.

Aufgrund dessen, dass erfindungsgemäss das Desorptionsmittel, insbesondere Luft, in einem Kreislauf geführt wird, ist sie mit Wasser gesättigt, und es kann mit praktisch isothermen Bedingungen gearbeitet werden. Das Abwasser kann somit bei der anfallenden Temperatur behandelt werden, d. h. es ist keine vorherige Aufheizung erforderlich.

Bei gewissen Anwendungsfällen können auch andere Gase, wie z.B. Sticksoff, als Desorptionsmittel verwendet werden. Durch die Kreislaufführung des Desorptionsgases ist es ferner möglich, gewisse Komponenten selektiv aus dem Wasser zu desorbieren, ohne unerwünschte Desorptionseffekte für andere Komponenten zu haben. So ist z.B. die Desorption von Ammoniak möglich, ohne dass gleichzeitig Kohlendioxid aus dem Wasser entfernt wird.

Aufgrund der Kombination der beiden Teilprozesse (Desorption und Chemisorption) in ein und derselben Kolonne kann eine einfache Konstruktion mit einem unter Umständen erheblich reduzierten Platzbedarf ermöglicht werden.

Im folgenden wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Fliessbildes eines Ausführungsbeispieles die Erfindung erläutert.

Es sei angenommen, dass das Abwasser mit Ammoniak, also einem basischen Mittel beladen sei. In diesem Fall kann als Absorptionsmittel z.B. wässrige Schwefelsäure oder wässrige Phosphorsäure verwendet werden.

Wenn es sich bei den flüchtigen Schadstoffen des Abwassers um saure Mittel handelt, kann als Absorptionsmittel eine wässrige Lauge verwendet werden.

Im Fliessbild ist eine Kolonne 1 dargestellt, die einen oberen Stoffaustauschteil 2 für die Desorption und einen unteren Stoffaustauschteil 3 für die Chemisorption aufweist.

Vorteilhaft sind in diesen Stoffaustauschteilen Einbauelemente geordneter Struktur angeordnet, wie sie z.B. in der CH-PS 398 503 beschrieben und dargestellt sind.

Oberhalb der Stoffaustauschteile 2 und 3 sind Flüssigkeitsverteiler 4 und 5 üblicher Konstruktion, wie sie bei **WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**.