DE1252597B

DE1252597B - Verfahren zum Behandeln von dispergierte, oxydierbare, organische und gegebenenfalls anorganische Stoffe enthaltenden Abwassern und Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1252597B
Application number: DENDAT1252597D
Authority: DE
Inventors: Wausau Wis Frederick John Zimmermann (V St A)
Original assignee: Sterling Diug Inc New York NY (V St A)
Priority date: 1955-01-24
Publication date: 1967-10-19
Also published as: US2932613A; DE1245868B; NL203740A; GB785269A; NL89125C

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 40KG^ PATENTAMT

252 597 C02c

Int. CL:

Deutsche KL:

Nummer: 1252597

Aktenzeichen: St 10792IV a/85 c

Anmeldetag: 23. Januar 1956

Auslegetag: 19. Oktober 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Behandeln von dispergierte, oxydierbare, organische und gegebenenfalls anorganische Stoffe enthaltenden Abwässern und auf eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung.

Ein früherer Vorschlag des Erfinders bezieht sich auf eine sich selbst erhaltende Oxydation von dispergierte, oxydierbare, organische und gegebenenfalls anorganische Stoffe enthaltenden Abwässern, beispielsweise von Sulfitablauge, Abfällen aus Käsereien und von Kanalisationsschlamm, in wäßrig-flüssiger Phase. Bei der praktischen Durchführung dieses Verfahrens traten jedoch Schwierigkeiten auf, weil der Gehalt der anfallenden Abwässer an oxydierbaren organischen Stoffen stark schwankte und weil dann, wenn die Abwässer eingedampft wurden, die Abwässer sich unter Umständen verfestigten, womit die Förderung der zu behandelnden Stoffe durch die Naßverbrennungsanlage erschwert oder gar unmöglich wurde.

Es ist somit erforderlich, ein Verfahren zum Behandeln von dispergierte, oxydierbare, organische und gegebenenfalls anorganische Stoffe enthaltenden Abwässern durch einen sich selbst aufrechterhaltenden Oxydationworgang derart zu lenken, daß die erwähnten Schwierigkeiten nicht auftreten können.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Behandeln von dispergierte, oxydierbare, organische und gegebenenfalls anorganische Stoffe enthaltenden Abwässern bzw. Abwässerschlämmen durch einen sich selbst aufrechterhaltenden Oxydationsvorgang, bei welchem man das Abwasser bzw. den Abwasserschlamm mit Sauerstoff enthaltenden Gasen, insbesondere Luft, bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck in einem geschlossenen Reaktor bei Anwesenheit von flüssigem Wasser oxydiert, dem Reaktor laufend Abwasser bzw. Abwasserschlamm und Sauerstoff enthaltendes Gas zuführt und die in den dem Reaktor entströmenden Abbauprodukten enthaltende Wärme ausnutzt.

Dieses Verfahren ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß man das mit dem Sauerstoff enthaltenden Gas vermengte Abwasser bzw. den mit dem Sauerstoff enthaltenden Gas vermengten Abwasserschlamm durch wenigstens einen Teil des Ablaufes aus dem Reaktionsbehälter so weit eindampft, daß der Heizwert des Abwassers bzw. des Abwasserschlammes mindestens 200 kcal/1 beträgt und daß ferner der beim Eindampfen entstandene Wasserdampf im Gemisch verbleibt.

Dadurch, daß der Gehalt des Abwassers an oxydierbaren, organischen Stoffen auf eine solche Kon-Verfahren zum Behandeln von dispergierte,
oxydierbare, organische und gegebenenfalls
anorganische Stoffe enthaltenden Abwässern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Anmelder:

Sterling Drug Inc., New York, N. Y. (V. St. Aj)

Vertreter:

Dr. G. Lotterhos und Dr.-Ing. H. Lotterhos,

Patentanwälte, Frankfurt/M., Annastr. 19

Als Erfinder benannt:

Frederick John Zimmermann, Wausau, Wis.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 24. Januar 1955
(483 504)

zentration eingestellt wird, daß das Abwasser einen Hetzwert von 200 kcal/1 oder mehr besitzt und gleichzeitig dafür Sorge getragen wird, daß bei der Einstellung des Gehaltes des Abwassers an oxydierbaren, organischen Stoffen keine Verfestigung eintritt, können aus der schwankenden Konzentration des zu verarbeitenden Abwassers an oxydierbaren organischen Stoffen keine Schwierigkeiten mehr entstehen und Verstopfungen in der Naßverbrennungsanlage nicht mehr auftreten. Dadurch, daß für die Eindampf ung des Abwassers der Wärmeinhalt wenigstens eines Teiles des Reaktorablaufes ausgenutzt wird, ergibt sich der Vorteil einer wärmewirtschaftlich günstigen Arbeitsweise. Da weiterhin der beim Eindampfen des Abwassers entstehende Dampf der Reaktionszone zugeführt wird, ergibt sich eine große Menge an Gas-Dampf-Gemisch im Reaktorablauf, die zur Energieerzeugung ausgenutzt werden kann. Bei Durchführung des ernndungsgemäßen Verfahrens wird das Eindampfen des Abwassers mit Vorteil so weit getrieben, daß das eingedampfte Abwasser einen Heizwert von etwa 466 kcal/1 besitzt. Eine Oxydation bei niedrigeren Konzentrationen wurde zwar beobachtet, eine solche hat jedoch mit Rücksicht auf den Zeitaufwand und auf die erforderliche Anlage keine praktische Bedeutung. Zweckmäßig soll das Abwasser

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beim Eintritt in den Reaktor eine Konzentration besitzen, die etwa 466 kcal/1 entspricht.

EHe Einstellung des Heizwertes des Abwassers durch Eindampfen desselben geschieht gemäß der Erfindung mit Vorteil so, daß die Verdampfung des Wassers aus dem Abwasser durch Regelung der Strömung des Reaktorablaufes durch einen Wärmeaustauscher über eine Zweigleitung so eingestellt wird, daß genügend Wasser verbleibt, um mit den nichtflüchtigen Bestandteilen des Abwassers einen Schlamm zu bilden und dabei so viel oxydierbares Material vorhanden ist, daß sich der Oxydationsvorgang selbst aufrechterhält.

Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung besteht aus Reaktoren Γ, 1", Γ", die durch die Leitung 2 in Verbindung mit einem gleichzeitig als Eindampfer dienenden Wärmeaustauscher 3' stehen. Der von der Pumpe 5 kommenden Abwasserleitung 4 wird zwischen den Wärmeaustauschern 3" und 3'" mittels der Gasleitung 6 sauerstoffhaltiges Gas zugeführt. Mit Hilfe der vom Separator 8' zum Wärmeaustauscher 3" führenden Zweigleitung T kann eine wirksame Wärmeregelung leicht erreicht werden. Wenn die Konzentration in dem den Reaktoren zuzuführenden Abwasser schwankt, so kann durch Betätignug des Ventils 9' der Zweigleitung T entsprechend mehr oder weniger des Reaktorablaufes dem Wärmeaustauscher 3" zugeführt werden. Eine gegebene Anlage kann also auf diese Weise in ihrer Kapazität verändert werden, und es ist möglich, den Betrieb der Anlage entsprechend den Änderungen der Konzentration des oxydierbaren Materials im Abwasser zu regehi.

Das von seinen oxydierbaren Stoffen gereinigte Abwasser, das seine Wärme im Wärmeaustauscher 3" in den Prozeß zurückgegeben hat, verläßt den Wärmeaustauscher 3" über die Leitung 10 und gelangt in den Separator 8", von welchem die Gase über den Gasaustritt 11 entweichen, während das gereinigte Abwasser über den Ablaß 12 abfließt. Die Zweigleitung 7' kann mit der Leitung 10 zwecks Regulierung des Wärmeaustauschers 3" über das Ventil 9" kurzgeschlossen werden.

Vom Separator 8' führt eine weitere Zweigleitung 7" zu dem als Vorwärmer dienenden Wärmeaustauscher 3'". Diesen Wärmeaustauscher verläßt das gereinigte Abwasser über die Ableitung 13.

Der Wärmeaustauscher 3' wird über die Dampfleitung 14 mit Wärme versorgt. Wenn Abwasser mit hohem Heizwert als Charge für den Reaktor verwendet wird, so kann die überschüssige Wärme, z.B. in Form von hocherhitzten Gasen, für andere Zwecke verwendet werden.

Die folgenden Beispiele erläutern die Anwendung des Verfahrens auf typische, organische Stoffe enthaltende Abwässer durch Regelung der Konzentration der oxydierbaren Stoffe im Abwasser mit Hilfe der Zweigleitung.

Beispiel 1

Bei Benutzung der schematisch in der Zeichnung dargestellten Anlage wird in dem für die Vorwärmung bestimmten Wärmeaustauscher 3'" die Temperatur des in die Reaktionszone einzuführenden Abwassers von der Lagerungstemperatur auf etwa 77° C, bei einem Druck von 59,76 kg/cm² erhöht. Zwischen Wärmeaustauscher 3"' und dem als Eindampfer wirkenden Wärmeaustauscher 3" wird Luft mittels der Gasleitung 6 eingeführt. Die Anlage, in welche die Mischung des oxydierbaren, organische Stoffe enthaltenden Abwassers mit der Luft eingeführt wird, besteht nach der Zeichnung aus drei Reaktoren 1', 1", V". Die Anlage wird unter einem Druck von 56,95 kg/cm² gehalten und innerhalb derselben die Temperatur auf 214,4° C erhöht. Diese Temperatur wird vor dem Eintritt des Abwassers in

ίο den Reaktor 1' eingestellt, indem aus dem Separator 8' stammender Dampf über die Zweigleitung T und den Wärmeaustauscher 3" geführt wird. In den Reaktoren 1', 1", 1" ergab sich eine Höchsttemperatur von etwa 256° C bei einem Druck von 56,25 kg/cm². Bei Verwendung eines Heizmaterials mit einem Heizwert von etwa 374,3 kcal/1 konnte ohne Verstopfung der Anlage kontinuierlich gearbeitet werden, wobei genügend Ablaufhitze geliefert wurde, um außer für die Vorwärmung auch noch Wärme für andere Zwecke anwenden zu können. Als Abwasser wurde dabei eine Natronzellstoffabiauge verwendet. Die Konzentration der oxydierbaren, organischen Stoffe im eingedampften Abwasser entsprach beim Eintritt desselben in den ersten Reaktor 1' einem Heizwert von etwa 458 kcal/1.

Beispiel 2

In der gleichen Anlage wie nach Beispiel 1 wurde das gleiche Ausgangsmaterial in dem ab Konzentrator wirkenden Wärmeaustauscher 3" auf 232° C erhitzt. Die Konzentration des Abwassers erhöhte sich sehr stark, und im Reaktor traten Störungen ein, so daß die Kontinuität des Verfahrens unterbrochen wurde. Die Konzentration des in das erste Reaktionsgefäß eintretenden Abwassers entsprach einem Heizwert von 568 kcal/1.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Behandeln von dispergierte, oxydierbare, organische und gegebenenfalls anorganische Stoffe enthaltenden Abwässern bzw. Abwasserschlämmen durch einen sich selbst aufrechterhaltenden Oxydationsvorgang, bei welchem man das Abwasser bzw. den Abwasserschlamm mit Sauerstoff enthaltenden Gasen, insbesondere Luft, bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck in einem geschlossenen Reaktor bei Anwesenheit von flüssigem Wasser oxydiert, dem Reaktor laufend Abwasser bzw. Abwasserschlamm und Sauerstoff enthaltendes Gas zuführt und die in den dem Reaktor entströmenden Abbauprodukten enthaltene Wärme ausnutzt, dadurch gekennzeichnet, daß man das mit dem Sauerstoff enthaltenden Gas vermengte Abwasser bzw. den mit dem Sauerstoff enthaltenden Gas vermengten Abwasserschlamm durch wenigstens einen Teil des Ablaufes aus dem Reaktionsbehälter so weit eindampft, daß der Heizwert des Abwassers bzw. des Abwasserschlammes mindestens 200 kcal/1 beträgt und daß ferner der beim Eindampfen entstandene Wasserdampf im Gemisch verbleibt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß Reaktoren (1', 1", 1'") über die Leitung (2) mit Wärmeaustauschern (3', 3", 3'") und der Abwasserleitung (4), in welche die Gasleitung (6) mündet, mit der Pumpe (5) verbunden sind, wäh-

rend ihr Abfluß an den Separator (β') angeschlossen ist, der seinerseits wieder mit den Wärmeaustauschern (3" und 3'") über Zweigleitungen (T und 7") in Verbindung steht, wobei die Zweigleitung (7') über das Ventil (9") kurzgeschlossen ist und daß ferner der Wärmeaustauscher

(30 an die Dampfleitung (14) angeschlossen ist. 2665 249.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 977101; französische Patentschriften Nr. 1037 940, 1026 068;

belgische Patentschrift Nr. 497 721; USA.-Patentschriften Nr. 2 696 424, 2 690425,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen