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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.
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PATENT CLAIMS
1. A process for the purification of waste water from volatile pollutants with the aid of a gaseous desorbent, characterized in that the desorbent used for desorbing the volatile pollutants is conducted in a circuit such that it contacts the waste water in a mass transfer part of a column in countercurrent is brought that the cleaned wastewater is led out of the column, that the loaded desorbent is then returned to a second mass transfer part arranged below the mass transfer part of the same column, from which the volatile pollutants are absorbed from it by chemisorption from a liquid absorbent guided in countercurrent before the desorbent is brought into contact with waste water again,
and that a portion of the saline solution formed during the chemisorption is removed as a by-product and the remaining amount of the saline solution, after it has been combined with a stoichiometric amount of absorbent, is returned to the second mass transfer section of the column.
2. The method according to claim 1, characterized in that an aqueous acid is used as the absorbent for basic pollutants.
3. The method according to claim 1, characterized in that an aqueous alkali is used as the absorbent for acidic pollutants.
4. An apparatus for performing the method according to claim 1, characterized in that the mass transfer parts (2, 3) of the column (1) consist of built-in elements with an ordered structure, and that above the top mass transfer part (2) a liquid distributor (4) for the arranged with volatile pollutants and arranged to the top of the column (1) a line (7) for returning the loaded desorbent to the column (1) below the second mass transfer part (3), and that below the first mass transfer part to the Column (1) a line (10) is connected for the removal of the cleaned waste water,
and that a liquid distributor (5) for the absorbent and a subset of the salt solution formed during the chemisorption is further arranged above the second mass transfer part (3) and that a line (11) for the removal of the resulting salt solution is located on the bottom part of the column (1) and return to the liquid distributor (5) is connected, with this line (11) being connected to a supply line (14) for the stoichiometric amount of absorbent and furthermore a removal line (13) for a subset of the saline solution being provided as a by-product.
The invention relates to a method for cleaning waste water from volatile pollutants with the aid of a gaseous desorbent, in particular air, and a device for carrying out the method.
Some known methods for eliminating volatile pollutants from wastewater are listed below.
One known method is to expel the pollutants, such as, for example, NH3, H2S and CO2 from wastewater in a column using steam in countercurrent (see The Chemical Engineer / Dec. 1978, page
923 to 927). In a subsequent step, the condensed steam is regenerated and the pollutants separated. A particular disadvantage of this method is the high level
Energy expenditure.
Another known method is to use air as a desorbent for certain applications, for example for stripping wastewater contaminated with ammonia or chlorinated hydrocarbons (see Aqua No. 6, 1980, Marlborough Publishing Ltd. / Pages 0118 to 0124). Here, the air is to be blown into the atmosphere in countercurrent to the waste water through a packed column. A particular disadvantage of this method is the often undesirable cooling of the wastewater due to air saturation. There are also pollution problems.
It is also known to purify such contaminated exhaust air in a subsequent process. The pollutants are e.g. separated in an activated carbon filter. However, such a method has the disadvantage that wastewater problems arise and additional energy, e.g. due to the regeneration of the activated carbon with steam.
The invention has for its object to find a method and a corresponding device which enable continuous wastewater treatment without environmental pollution.
Another object of the invention is to largely reduce the energy expenditure and finally to enable the by-products formed in the process to be reused.
The measures for solving these tasks are specified in the characterizing part of claim 1.
An advantageous device for performing the method according to the invention is shown in the characterizing part of claim 4.
Because the desorbent, in particular air, is circulated in accordance with the invention, it is saturated with water and it is possible to work with practically isothermal conditions. The wastewater can thus be treated at the temperature obtained, i.e. H. no pre-heating is required.
In certain applications, other gases, such as Nitrogen, used as a desorbent. By circulating the desorption gas, it is also possible to selectively desorb certain components from the water without having undesirable desorption effects for other components. For example, ammonia can be desorbed without simultaneously removing carbon dioxide from the water.
Due to the combination of the two sub-processes (desorption and chemisorption) in one and the same column, a simple construction with a space requirement that may be considerably reduced can be made possible.
The invention is explained below with reference to a flow diagram of an exemplary embodiment which is shown schematically in the drawing.
It is assumed that the wastewater is loaded with ammonia, a basic agent. In this case, e.g. aqueous sulfuric acid or aqueous phosphoric acid can be used.
If the volatile pollutants in the wastewater are acidic agents, an aqueous alkali can be used as the absorbent.
The flow diagram shows a column 1 which has an upper mass transfer part 2 for desorption and a lower mass transfer part 3 for chemisorption.
Installation elements of an ordered structure, such as are e.g. are described and shown in CH-PS 398 503.
Above the mass transfer parts 2 and 3 are liquid distributors 4 and 5 of conventional construction, as in
are known from CH-PS 534 532, arranged.
A connection line 6 for the supply of volatile pollutants, e.g. Waste water loaded with ammonia.
The gaseous desorbent, e.g. Air, after it has stripped the pollutants from the waste water in the mass transfer part 2, is returned from the top of the column 1 through a line 7 by means of a fan 8 into the bottom part of the column 1.
The cleaned waste water is collected by a gas-permeable liquid collector 9, which can be designed, for example, like one of the liquid collectors known from CH-PS 409 866, and removed through a line 10.
The loaded desorbent flows through the mass transfer section 3 of the column 1 and enters therein with a descending absorbent, e.g. aqueous sulfuric acid or aqueous phosphoric acid in reaction. A saline solution, e.g. Ammonium sulfate or ammonium phosphate solution formed, which is removed through a line 11 at the bottom of the column 1 and is returned to the liquid distributor 5 by means of a circulation pump 12.
A portion of the salt solution is removed through a line 13 and, depending on the composition, can be used further as a useful by-product.
A stoichiometric amount of absorbent which is matched to the amount of pollutant is then fed through a line 14.
It is also possible to lead the amount of salt solution to be removed from the device through a separate line from the column 1, which is indicated by the dashed line 15.