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Abwasserreinigung durch Naßverbrennung der Verunreinigungen Bei der
Aufbereitung des in Kokereien und Gasanstalten anfallenden Ammoniakwassers zwecks
Gewinnung des freien und gegebenenfalls des gebundenen Ammoniaks fällt Abwasser
an, das giftige Verunreinigungen, wie Phenole und andere teerige Bestandteile, Rhodan-
und Blausäureverbindungen, enthält. Diese Verunreinigungen müssen aus dem Abwasser
entfernt werden, bevor es in die natürlichen Wasserläufe abgeleitet werden kann.
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Man hat schon vorgeschlagen, das Abwasser zu verdampfen und den die
Verunreinigungen enthaltenden Wasserdampf einem Gaserzeuger zuzuführen, wobei die
Verunreinigungen thermisch zersetzt bzw. oxydiert werden. Dieser Vorschlag ist jedoch
bei den oft in sehr großem Umfang anfallenden Abwassermengen nichtdurchführbar,
da die auf diese Weise zu verarbeitenden Abwassermengen an das Vorhandensein einer
ausreichenden Gaserzeugerkapazität gebunden sind.
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Es ist ferner vorgeschlagen worden, Sulfitzelluloseablauge und andere
industrielle Abwässer in flüssiger Phase mit Sauerstoff bei erhöhtem Druck und erhöhter
Temperatur zu behandeln. Hierbei werden die Kohlenwasserstoffe und andere organische
Verbindungen vollständig zu Kohlensäure oxydiert. Nachteilig ist bei diesem Verfahren
die - bezogen auf den Sauerstoffverbrauch - vergleichsweise geringe Leistung der
Reinigungsanlage.
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Schließlich ist es auch bekannt, die Behandlung von Abwässern in flüssiger
Phase bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur mit Sauerstoffmengen vorzunehmen,
die höher sind, als stöchiometrisch zur vollständigen Oxydation an sich erforderlich
wäre. Es werden aber keine Angaben gemacht, welchen Sauerstoffüberschuß man anwenden
und was mit dem überschüssigen Sauerstoff nach der Druckbehandlung geschehen soll.
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Die Erfindung hat das Ziel, das Verfahren zur Reinigung vonAbwässern,
besonders solchen der Ammoniakgewinnungsanlage der Kokereien oder Gasanstalten,
durch Naßverbrennung der Verunreinigungen bei erhöhtem Druck und Temperatur in flüssiger
Phase mit Sauerstoff im Überschuß in der Weise zu verbessern, daß zwei- bis dreimal
mehr Sauerstoff verwendet wird, als der stöchiometrisch zur Oxydation der Verunreinigungen
erforderlichen Menge entspricht, und daß der nicht verbrauchte Teil des Sauerstoffzusatzes
aus dem behandelten Abwasser durch dessen teilweise Entspannung mit nur geringen
Beimengungen größtenteils wiedergewonnen und im Kreislauf zur Behandlung weiterer
Mengen Abwasser mitbenutzt wird.
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Die teilweise Entspannung des behandelten Abwassers wird dabei auf
einen solchen Druck begrenzt, daß aus dem Abwasser neben dem unverbrauchten Sauer-Stoff
nur vergleichsweise geringe Mengen Kohlensäure entweichen können.
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Durch die beim erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehene Behandlung
des Abwassers mit dem zweibis dreifachen Sauerstoffüberschuß ergibt sich einerseits
eine vorteilhaft hohe Reaktionsgeschwindigkeit in bezug auf die Oxydation der Verunreinigungen,
so daß man die Reinigung des Abwassers in vergleichsweise kleinen Reaktionsräumen
vornehmen kann, durch die das Abwasser kontinuierlich strömt. Der hohe Sauerstoffüberschuß
sichert ferner einen so vollständigen Abbau der Verunreinigungen, daß das Abwasser
aus der Behandlungsanlage völlig geruchlos abgezogen werden kann. Sowohl organische
Bestandteile, insbesondere Phenole und andere aromatische Verbindugen und auch teerige
Substanzen, als auch Rhodanverbindungen und Blausäure werden vollständig oxydiert,
wobei die Hauptmenge der entstehenden Gase für sich bei der Schlußentspannung des
Abwassers auf Normaldruck abgeschieden wird, während eine nur geringe Menge, besonders
von Kohlensäure, bei der Entfernung nicht verbrauchten Sauerstoffs in der Vorentspannungsstufe
mitentweicht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erreicht ferner durch die Rückgewinnung
des größten Teiles des überschüssigen Sauerstoffes unter lediglich teilweiser Entspannung
des Abwassers, trotz der Anwesenheit eines erheblichen Sauerstoffüberschusses in
der Reaktionsstufe eine hohe und nahezu verlustfreie Ausnutzung des
Sauerstoffs,
was für die Wirtschaftlichkeit des Reinigungsverfahrens entscheidend ist.
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Ein weiteres wichtiges Erfindungsmerkmal besteht darin, daß der Sauerstoff
dem auf den erforderlichen Druck gebrachten rohen Abwasser vor dessen Erhitzung
auf die Reaktionstemperatur, welche etwa 200 bis 250° C betragen mag, zugesetzt
wird. Der Vorteil dieser Maßnahme liegt darin, daß sich der Sauerstoff in dem zu
behandelnden Abwasser gleichmäßig verteilt, bevor das Gemisch in den Erhitzer bzw.
Reaktionsraum gelangt.
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Vorteilhaft werden aus dem Abwasser gemäß der Erfindung vor der Behandlung
mit Sauerstoff unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur suspendierte Verunreinigungen,
insbesondere teerige Bestandteile, vorgfältig abgeschieden. Bei dem Erfindungsgegenstand
wird diese Abscheidung bei einem niedrigeren Druck als dem Reaktionsdruck der Reinigungsstufe
vorgenommen, beispielsweise bei 10 bis 20 atü. Man läßt das Abwasser bei diesem
Druck, der etwa in der ersten Stufe einer mehrstufigen Druckpumpe erzeugt wird,
einige Zeit in Ruhe, so daß sich die in dem Abwasser enthaltenen teeiigen Bestandteile
absetzen können. Durch diese sorgfältige Entfernung von teeiigen und sonstigen nicht
gelösten Bestandteilen aus dem Abwasser vermindert sich der Sauerstoffverbrauch.
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In der Zeichnung ist schematisch eine zur Ausführung des Verfahrens
geeignete Anlage dargestellt. In der zur Behandlung von rohem, durch die Leitung
1 zugeführtem Ammoniakwasser bestimmten Anlage gelangt das Abwasser zunächst in
eine übliche Destillationskolonne 2, in welcher mittels Dampf das freie Ammoniak
sowie Kohlensäure, Schwefelwasserstoff und Blausäure abgetrieben werden.
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Die von dem freien Ammoniak befreite Flüssigkeit fließt dann durch
die Rohrleitung 3 mit einer Temperatur von etwa 80° C einer Druckpumpe 4 zu, in
welcher das Wasser auf einen Druck von 80 bis 150 atü, vorzugsweise 100 bis 120
atü, gebracht wird. In die von der Pumpe 4 abgehende Druckleitung 5 wird Sauerstoff
aus der Leitung 6 in regelbarer Menge eingeführt. Das Gemisch von Druckwasser und
Sauerstoff gelangt dann in einen Wärmeaustauscher 7 und von dort in einen Erhitzer
8, der mit dem turmartigen Reaktionsbehälterg verbunden ist.Wärmeaustauscher7 und
Erhitzer 8 bringen die zu behandelnde Flüssigkeit je nach den gewünschten Reaktionsbedingungen
auf 200 bis 250° C. Der Turm 9 und die Innenräume :des Wärmeaustauschers 7 und des
Erhitzers 8 werden so bemessen, daß das kontinuierlich durchfließende Abwasser 15
bis 20 Minuten die erhöhte Temperatur beibehält, bei welcher der Sauerstoff die
Verunreinigungen des Wassers vollständig zu oxydieren vermag. Das behandelte heiße
Abwasser geht vom Reaktor 9 durch die Leitung 10 zum Wärmeaustauscher 7 und gibt
dort seine fühlbare Wärme an das von der Pumpe4 kommende unbehandelte Wasser ab.
Es fließt dann durch die Rohrleitung 11 über ein Entspannungsventil 12 zu einem
Scheidegefäß 13. In diesem wird durch das Entspannungsventil 12 ein Druck von 40
bis 50 atü aufrechterhalten. Der Druck in dem Behälter 13 muß derart sein, daß durch
die von einem Ventil 14 beherrschte Leitung 15 der unverbrauchte Sauerstoff mit
einer geringen Menge Kohlensäure entweicht, die beispielsweise 100/o der Sauerstoffmenge
betragen mag.
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Von dem Scheidegefäß 13 fließt das gereinigte Abwasser dann zu einem
Kühler 16, aus dem es durch das Entspannungsventil 17 abgelassen werden kann.
Die Leitung 15, in welche das Sauerstoffgas aus dem Scheidegefäß 13 strömt,. steht
mit einer Sauerstoffpumpe 18 in Verbindung, der frischer Sauerstoff aus der Leitung
19 in der gewünschten Menge zugeführt wird. Die Pumpe 18 fördert das Gemisch aus
frischem Sauerstoff und im Kreislauf geführtem Sauerstoffgas :durch die Leitung
6 wieder in die Abwasserleitung 5.
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Soll aus dem gereinigten Abwasser noch das gebundene Ammoniak gewonnen
werden, so wird es durch die Rohrleitung 20 dem unteren Teil 21 der Destillationskolonne
2 zugeführt, wo aus ihm in bekannter Weise nach Zusatz von Kalk das hierdurch freigesetzte
Ammoniak abdestilliert wird, das .durch die Leitung 23 in den Kolonnenteil 2 abzieht.
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Das von Ammoniak und allen Verunreinigungen befreite Abwasser wird
aus der Kolonne 22 durch die Rohrleitung 24 abgezogen und kann dann ohne weitere
Behandlung in die natürlichen Wasserläufe abgelassen werden.
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Wird auf die Gewinnung des gebundenen Ammoniaks verzichtet, so wird
das gereinigte Abwasser aus der Leitung 25 abgelassen.
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Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, vor der Druckbehandlung
des Abwassers mit Sauerstoff in an sich bekannter Weise eine Behandlung mit Sauerstoff
bzw. sauerstoffhaltigem Gas bei im wesentlichen normalem Druck vorzunehmen, beispielsweise
in dem bei 26 in der Zeichnung angedeuteten Belüftungsgefäß. Durch eine solche Vorbehandlung
scheiden sich aus dem Abwasser gewisse Verunreinigungen in Form eines Schlammes
ab, der sich ziemlich leicht absetzt und aus dem Abwasser vor der Druckbehandlung
entfernt wird. Auch durch diese Maßnahme läßt sich der Sauerstoffverbrauch des Verfahrens
vermindern. Ferner ergibt sich die Möglichkeit, bei der Vorbehandlung unter normalem
Druck flüchtige Stoffe aus dem Abwasser für sich zu gewinnen.
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Es kann unter Umständen vorteilhaft sein, dem Abwasser vor der Druckbehandlung
lösliche Eisenverbindungen, z. B. Ferrosulfat, Eisenhydroxyd oder Eisenchlorid zuzusetzen.
Durch derartige Zusätze wird die Umsetzung zwischen Sauerstoff und denVerunreinigungen
des Abwassers gegebenenfalls beschleunigt.