DE1926813A1

DE1926813A1 - Verfahren zur Abwasserbeseitigung

Info

Publication number: DE1926813A1
Application number: DE19691926813
Authority: DE
Inventors: Friedman Louis David
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1968-06-06
Filing date: 1969-05-27
Publication date: 1969-12-11
Also published as: NL153826B; NL6908603A; DE1926813C3; BE734013A; SE348450B; GB1224307A; FR2010250A1; CH532534A; US3530067A; DE1926813B2

Description

DR. ELISABETH JUNG, DR. VOLKER VpSSIUS₁ DIPL.-ING. GERHARD COLDEWEY

Patentanwälte
MÖNCHEN 23 · CLEMENSSTRASSE 30 · TELEFON 34 50 67· TELEGRAMM-ADRESSE: · INVENT/MONCHEN ■ TELEX 5-29

2 7. Mai J96^vi

UoZo S. JkZ (Vo/Mü/fiü) Case

FMC CORPORATION

New Yorkf IUJo, Ir₀St-A

"Verfahr SB sjup Atnvas s erbe s e i t i gung^ll

Priorität: 6«, Juni 1968, \T.St.A_er Hr₀ 73^ 856

Die Erfindung betrifft eiB Verfahren isur Abwasserbeseitigung, ins--"bescmdsre ein Verfahren viasserunlösliche Feststoffe wie Schlamm _t in Abwässern in eins rasch absetzbare Form zu bringen, speziell ain Vei'fahrsn zur BsbBBcIlvrng von Schlamm„ wie er s<,B_o im belüfteten Flüssigkeitsgemisoih sines Belebts chlaramver fahr ens entsteht, mit VJasserstoffpsrosidj um einen rasch absetzbaren Schlamm zu er-

Dir.; Behandlung der /Ibfallffiatei'ialien,, vjie Abwasser, hat das Ziel_f f.v:\ λ·- in ehe Stoffe vorzugsweise in Form nicht faulenden Materials •,.V/ii.ifcrcrtncy? und vräöorige Medien herzustellen, deren Entleerung nur .'!'<-. !'!'.riii^rup.i.vo· oder überhaupt keine nachteilige Wirkung auf das

:· r, ).r Jfir; .lio 'sbuässer geleitet werden, hat_o Bei der Behänd-",;- "·ίϊ· :b.'V:."i.l:fcior-;;-"J.-.tlle:a, wi« Abwasser, unterscheidet man eine

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POOrSCHfOKKONTO: MÖNCHEN 50175 . BANKKONTO: DEUTSCHE BANK A. G. MÖNCHEN, LEOPOLD STR. 71. KTO. NR. 60/35794

primäre Behandlung sum Abtrennen von wasserunlöslichen Peststoffen aus dem wässrigen Medium, sowie anaorobes Paulen von primärem Schlamm, und sekundäre Belebtschlatnmverfahren unter aerober Behandlung ο Die Produkte der Behandlungen können direkt abgeführt oder im Falle von Fäulnis produkt en ccl^r durch sekundäre Behandlung entstandanan Produkten einer Trenrb'-ihandlung unterzogen v/erden, uiii ein Feststoff konzentrat z\\ beliebiger Verwertung zu erhaltene

Das Abtrennen dor unlöslichen Feststoffe vom wässrigen Medium in. den Behandlungaverfahron ist immer ^::ii?i schwieriger Vorgang, da ■p'esfefjtof Γθ der orimärsa Behandlung₂ ver-'Vjiilter Schlamm und fjchlamni -3ehr langcam absetzbare Mats "lallen sind und dazu neigen, in Suspension zu bleib.-3H_p wenn die zum Absetzen nötige Ruhe nicht gegeben ist* süßere] 3m können Änderungen der Eigenschaften des in eine Ab^rasserbeßoitigungsanlage gelangenden Materials die Wirk- ?3ainkeit des Absetzons deutlich verändern_o Veränilerumgen des in die Abwasserbeseitif-iragsanlage gelangenden Materials wirken sich oftauf die sekundären Behandlungen durch vsr-ra Inder te Beseitigung von BoO.Do und durch Bildung von Schlamm von hoher Schlammvoluroenzahl (SVI) aus ο Wenn die Bedingungen solche äehan&lungsprodukte ergeben_r daß sie das Absetzen auf konventionelle Weise erschweren, dann müssen die Produkte einer* Nachbehandlung unterzogen werden₀ Z.Bο wird im Fall von sogenannten Überständen,. die man beim Ab~ setzenlassen des Inhalts von Päulnisbehältem erhält, der Über- s stand zur weiteren Behandlung in das System zurückgeleiteto

Eines der vorgeschlagenen Nachbehandlungsverfahren besteht Larin_e |

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daß man den Ausflüssen aus einer sekundären Behandl'ungs einheit als Chlorierungsersatz Wasserstoffperoxid wegen seiner desinfizieren~ den Wirkung zusetzte Eine solche Behandlung macht lebende Organismen unschädlich und beseitigt zeitweise Gerüche»

Es wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß die Gegenwart von Wasserstoffperoxid in einem wässrigen Abfallmaterial, das durch Durchleiten eines sauerstoffhaltigen Gases belüftet wird,, in einer zur Aufrechterhaltung der H₉O^-Aktivität während der ganzen Be» lüftung ausreichenden Menge zur Bildung von wasserunlöslichen Feststoffen führt_f die sich beschleunigt absetzen und gewährleisten, daß bei günstiger Arbeitsweise ein wirkungsvolles Absetzen erreicht wird und ein Ausfluß von verbesserter Qualität erhalten wird*

Gegenstand der Erfindung 1st somit ein Verfahren zur Abwasserbe« seitigung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man durch ein wässriges, organische Stoffe enthaltendes Abfallmaterial bei einer Temperatur zwischen Umgebungstemperatur und 100 C Sauerstoff oder ein_sfreien Sauerstoff enthaltendes Gas hindurchleitet, das wässrige Material wäftrend der Dauer des Gasdurchleitens mit solchen Mengen Wasserstoffperoxid versetzt, daß -im wässrigen Material während des Oasdurchleitens eine ständige BUOg-Aktivität aufrecht erhalten wird, und aus dem wässrigen Material die Peststoffe ©.b=> trennt ο

Gemäß einer Au-sführungsform der Erfindung wird anaerob verfaulter -Schlamm bei Tonr^r.-atursn zwischen 60° C und 100° C mit sauerstoff-

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SAD

haltigem Gas während 15 Minuten bis drei Stunden, je nach Gew.-^ der Gesaratfeststoffe im belüfteten Schlamm, belüftet-, wobei der Schlamm periodisch mit Wasserstoffperoxid, z.B. in Abständen von 15 Mnuten, oder kontinuierlich durch dosierten Zusatz von 30 tigern HpOp während der Belüftungsdauer versetzt wird» Danach läßt, man das entstandene Gemisch absetzen,.

Gemäß einer anderen, beim Belebtschlammverfahren verwendeten Ausführungsform der Erfindung wird ein Flüssigkeitsgemisch, dessen ^ Temperatur im Bereich zwischen 10° C und 75° C liegt, belüftet, vor dem Absetzen oder nach einem Eindampfschritt eventuell auf eine bevorzugte Temperatur im Bereich zwischen 20° C und 30° C gebracht und durch weitere Belüftung und durch Zusatz von Wasser-^ stoffperoxid vor der Entfernung in den endgültigen Absetzbehälter behandelt ο

Gemäß weiteren Ausführungsformen, wie der Behandlung- von aus einem primären AbsetzbehSlter stammenden Schlamm oder der Behandlung von sogenanntem überstand von anaeroben oder aeroben Faulbehältern, P wird das zu behandelnde Material auf die gewOnshte Temperatur erwärmt und mit Wasserstoffperoxid versetzt, worauf man das erhal~ tene Medium vor der Weiterbehandlung sich absetzen läßtv

Die Zeitdauer, für die ein organische Stoffe enthaltendes wässriges Abfallmaterial zu belüften ist, hängt davon ab, wie groß der Gesamtgehalt an Peststoffen im zu behandelnden wässrigen Abfallmaterial ist und in welchem Ausmaß B.O.D„ entfernt werden soll» Schlammflüsse aus Absetzbehältern für anaerobe und aerobe Behänd-·

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lung von Abfal!produkten, deren Feststoffgehalt gering 1st und deren. Gesamtgehalt an Feststoffen unter 0,6 Gew.~£ liegt, können eine Behandlung von weniger als 15 Minuten erfordern., Andererseits erfordert ein durch Absetzen primären oder anaerob verfaulten Schlamms gewonnenes Schlanmkonzentrat, dessen Feststoff» gehalt zwischen 3 und 6 % liegen kann₈ eine kombinierte Belüftung und Wasserstoffperoxidbehandlung von etwa 3 bis k- Stunden,

Kombiniertes Belüften und Wasserstoffperoxidbehandlung können auch auf Schlaramkonzentrate angewendet werden, die im allgemeinen weniger als 3 % Gesaratfeststoffe enthalten, die als Produkt bei aerober Behandlung, wie dem Belebtschlammverfahren, gewonnen wer^ den können,, Ein solcher Schlamm kann eine nur 1» bis 2-stündlge Behandlimgsdauer erfordern,. Im allgemeinen führt man jedoch die Belüftung von Flüssigkeitsgemischen 1 bis 6 Stunden durch, obwohl auch Behandlungszeiten von 2k Stunden bei ausgedehnten Belüftüngsverfahren ungewöhnlich sind₀

In sinera Belebtschlammverfahren zur Abwasserbeseitigung kann Wasserstoffperoxid während eines Teils der Belüftungsdauer dem Flüssigkeitsgemisch und nicht dem Schlammkonzentrat zugesetzt werden« Nach 2 bis 3 Stunden wirkt sich diese Behandlung des Flussigkelts-» gemisches im allgemeinen in einer Verringerung der Schlammasse aus, wie man aus dem Absinken der Grenzfläche zwischen der klaren Flüssigkeit und der Schlammschicht sieht„ Nach fortgesetzter Verwendung von Wasserstoffperoxid im belüfteten Behälter des Plüssigkeitsgemisches kann der abgesetzte Schlamm eine um 35 % - 75 % größere Volumenverminderung aufweisen, als sie bei normalem Schlamm in einer entsprechenden Absetzzeit von ange-

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nommen 15 Hinuten erhalten wird»

Die Menge an Wasserstoffperoxid, die nötig ist, um eine Änderung in den Eigenschaften des zu behandelnden Schlammes hervorzurufen, hängt von dem Peststoffgehalt des zu behandelnden Abfallmaterials ab. Im allgemeinen liegt die erforderliche HLOg-Menge bei 0,3 g bis 1,2g pro 10 g Peststoff, d.h. die Menge an zugesetztem H₂O₂ muß zwischen 3 Gew„~$ und 12 Gev7»-$ der gesamten Peststoff menge im Abfallmaterial betragen.

™ Die Beispiele erläutern die Erfindung„

Beispiel 1

Ein Abwasser hatte nach dem üblichen Entsanden, Zerkleinern und primären Absetzen einen B₀O₀D„-Gehalt von 200 mg/Liter und wurde zur aeroben Behandlung, doha Belüften und Absetzen, in vier Portionen aufgeteilt.,

Die Grundbehandlung für jede Portion war das übliche Belebt-P s chi arnniver fahren ₀ Jede Portion des zufließenden Abwassers wurde in solchen Mengen mit rückgeleitetem Schlamm vermischt_s daß im Plüssigkeitsgemisch eine Konzentration an Feststoffen von 1 500 ppm entstand, und dann 3 Stunden belüftete

Portion A wurde nach der Beschreibung im vorangehenden Absatz behandelte Das Plüssigkeitsgemisch mit der Portion B vjurde am Anfang der Belüftung mit 2k ml 30 tigern Wasserstoffperoxid pro 10 g Feststoff versetzte Dem die Portion C enthaltenden Plüssigkeitsge·=

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misch wurden alle 30 Minuten 4 ml 30 ^iges Wasserstoffperoxid zugesetzt ο Zu dem die Portion D enthaltenden Flüssigkeitsgemisch wurde kontinuierlich HgO zugetropft, und zwar so viel, daß in der dreistündigen Belüftungsdauer pro 10 g Feststoff 24 ml HgO₂ zugegeben wurden«.

Das Schlatnmvolumen nach dem Absetzen des 15 Minuten belüfteten Flüssigkeitsgemisches betrug:

A - B CD

1 Stunde Belüftung · 48 - 22,5 9,5

2 Stunden Belüftung 48 hf» _t5 27,0 .6,5

3 Stunden Belüftung - 47,0 22,0. 13,0

Beispiel 2

Die Auswirkung einer Veränderung der bei der kombinierten Belüftung und Wasserstoffperoxidbehandlung verwendeten Menge HpO« ist anhand der Portionen E, F und G des Flüssigkeitsgemisches dargelegt»

300 ml-Portionen des Flüssigkeitsgemisches wurden durch Durchleiten von Luft mit einer Geschwindigkeit von 0_e5 Liter pro Minute bewegt, wobei die Strömungsgeschwindigkeit ausreichte, um eine Bewegung zu erzeugen, Portion E enthielt keinen fUQp-ZusatZo Den Por» tionen F und G wurden tropfenweise 1 ml bzw_e 2 tnl/Stunde/HgOg zugesetzt»

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Am Ende jeder Stunde wurde eine Schlammprobe entnommen und 15 Minuten zum Absetzen aufgestellt« Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:

EPG

Zugabe an 30 $igem H₃O₂ (ml/Stunde) - 1,0 2,0

Schlamisvolumen {%) nach 15 Minuten Absetzzeit: Behandlungsdauer rait H₃O₂ (Stunden)

% 1 40 38 40

2 40 34 30

3 40 32 18

Beispiel 3

Der Einfluß der Temperatur auf die Wirksamkeit der kombinierten Belüftung und Wasserstoffperoxidbehandlung ist unter Bezugnahme auf die Behandlung der Plüssigkeitsgemischproben H, I, J_t K, und L dargestellte

300ml-Portionen des Flussigkeitsgemisches wurden in verstöpselten Flaschen behandelt. Jede Portion wurde durch Durchleiten von Luft in einer Menge von 0„5 Liter pro Hinute in Bewegung gehalten,,

Portion H wurde bei 25° G gehalten und kein HgO₂ wurde zugesetzt, Portion I wurde bei 40° C gehalten und kein H₃O₂ wurde zugesetzt» Portion J wurde bei 6o° C gehalten und kein H₂O₂ wurde zugesetztt.

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Portion K wurde bei 40° C gehalten und alle 30 Minuten wurde 1 ml 30 %iges HgO₂ zugesetzt.

Portion L wurde bei 60° G gehalten und alle 30 Hinuten wurde 1 ml 30 #iges HgOp zugesetzte

Am Ende jeder Stunde wurde eine Schlammprobe entnommen und 15 Minuten zum Absetzen aufgestellt₀

Ergebnisse:

HIJ K L

Temperatur ⁰C 25 *K> 60 4o 60 Zugabe an 30 #igem
H₀O₉ (ml5 alle 30 Minuten ■ - - ι ι

Schlammvolumen (JiJ nach 15 Minuten Absetzzeit: Behandlungsdauer (Stunden)

HI J K L

1	50	k6	, 36	16	16
2	50	h2	36	16
3		36	36		18

Beispiel ty

Schlamm wurde von der Nähe des Bodens eines anaeroben Paulbehälters , der die nach primärem Absetzen angehäuften Peststoffe eines Rohabwassers enthielt, entnommen und in die Portionen K_s 0 und P geteiltο

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Der Schlamm wurde durch Erwärmen mit einem elektrischen Heizmantel bei annähernd 6o° C gehalten»

Portion N wurde durch Durchleiten eines Luftstroms von O₈5 Liter pro Hinute in Bewegung gehalten und nicht mit H₃O₂ versetzt» Portion O wurde mit dem gleichen Luftstrom in Bewegung gehalten und pro 5 g vorhandenem Peststoff wurden alle 30 Hinuten 2 ml 3D #iges H₃O₂ !zugesetzt»

Portion P wurde mit dem gleichen Luftstrom in Bewegung gehalten und tropfenweise mit 4 ml/Stunds 30 #ig3m HpO₂ pro 5 g vcrhande- ψ nem Peststoff versetzte

Am Ende jeder Stunde viurden Schlammprobsn entnommen und 15 Minuten zum Absetzen aufgestellt < >

Ergebnisse:

HOP

Temperatur ⁰C 60 60 60

Zugabe an 30 $igem HpOp (ml)

pro 5 g Peststoff/Stunde 0 4 ij.

Schlaramvolumen {%) nach 15 Hinuten Äbsetzzeit: Behandlungsdauer (Stunden)

2 100 - 100

3 100 - 92

4 98 48 52

Der pH-Wert des einer Behandlung zugeführten Schlammes kann in Ab-

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»11-

hängigkeit von der Natur der Abfallbestandteile stark verschieden sein-, ^r

Durch aerobe und anaerobe Behandlung solcher Abfälle erzeugter Schlamm kann eventuell im pH-Wert stärker variieren als der einfließende Abfall in Abhängigkeit von der Oxydationsbereitschaft der den pH-Wert beeinflussenden Abfallbestandteile» was die Säuren natur des wässrigen» behandelten Materials ändert.

Haushaltsabwasser hat im allgemeinen einen pH-Wert zwischen 5 und 7ο Anaerob verfaulter Schlamm, der durch Behandlung primären Schlammes aus diesem Haushalts abwasser entsteht, kann einen pH^· Wert zwischen 6_t7 und 7 _tb haben₀ Ein aus einem sekundären Absetzbehälter entleertes Abwasser kann nach aerober Behandlung des Flüssigkeitsgemisches eines Belebtschlammverfahrens einen pH-Wert zwischen 7 und 8 haben»

Ein mit Schwefelsäure auf einen pH-Wert von 3*3 oder mit Salzsäure auf einen pH-Wert von 3,2 angesäuertes Flüssigkeitsgemisch wird tropfenweise mit 1 ml 30 tigern Wasserstoffperoxid pro 15 Minuten versetzte Nach 3o~minütiger Behandlung, wie in Beispiel 1, zeigt der Schlamm eine Volumenverkleinerung von 30 % auf 7 % für die Brühe mit dem pH-Wert 3,3 und von 30 % auf I^ % bei der Brühe mit dem pH-Wert 3,2° In letzterem Fall wird die Behandlung bis zu einer Gesamtdauer von k5 Minuten fortgesetzt,so daß der gesamte HgOg-Zusatz 3 ml betrug, wobei ein endgültiges Schlammyolumen von 8 % entstand. Wenn bei der Wasserstoffperoxidbehandlung die Lösung stark sauer ist, so kann der entstandene Schlamm eine .pil-Ei.

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Stellung auf die oben erwähnten pH-Werte vor einer Weiterbehandlung erforderlich machen.

Verfaulter Schlamm bis etwa 7,5 % Feststoffgehalt reagiert langsamer mit Wasserstoffperoxid und erfordert eine höhere Temperatur \ für eine wirkungsvolle Behandlung als Schlamraarten mit einem Fest» stoffgehalt von 3 % ~ ^ %t ^{die bei der} Belebtschlammabwasserbeseitigung erhalten werden_o Eine Temperatur zwischen 60° C und 80° C wird im allgemeinen für die Behandlung von ζ„Be aus einem anaeroben Fäulnisraum erhaltenen Schlamm bevorzugt« Bei diesen höheren Temperaturen wird die Wirksamkeit des Wasserstoffperoxids durch eine Senkung des pH-Wertes vergrößerte Der Verbrauch an Wasserstoffperoxid wurde um mehr als 50 % gesenkt, wenn der pH-Wert eJLnes Fäulnisschlammes von 6_{8 auf 2,3 herabgesetzt wurde_o

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Abwasserbeseitigung, dadurch g e k e η nze ichne t_s daß man durch ein wässriges, organische Stoffe enthaltendes Abfallniaterial bei einer Temperatur zwischen Umgebungstemperatur und 100° C Sauerstoff oder ein_t freien Sauerstoff enthaltendes Gas hindurchleitet, das wässriges Material während der Dauer des Gasdurchleitens mit solchen Mengen Wasserstoffperoxid versetzt, daß im wässrigen Material während des Gasdurchleitens eine ständige HgOg-Aktivität aufrecht erhalten wird, und aus dem wässrigen Material die Peststoffe abtrennt.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge k e η η ζ e ich« net, daß das wässrige Material aus einem Flüssigkeitsgemisch eines Belebtschlammverfahrens besteht und Wasserstoffperoxid kontinuierlich während der Belüftungsdauer zugegeben wird.,

ο Verfahren nach Anspruch 1 _r> dadurch" gekennzei cn·= η e tj daß das wässrige Material aus einem Flüssigkeltsgeraisch eines Belebtschlammverfahrens besteht und Wasserstoffperoxid während der Belüftungsdauer periodisch zugegeben i\rird₀

_o Verfahren nach Anspruch Ij dadurch gekennzei ch- j η e t, daß das Wasserstoffperoxid während der letzten Stufen der Belüftung des wässrigen Abfallmaterials zugegeben wird»

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Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wässrige Abfallmaterial aus Fäulnisabwasserschlamm besteht und der Fäulnisabwasserschlamm·zusätzlich auf eine Temperatur zwischen 60° C und 100° C erwärmt wird.

ο Verfahren nach Anspruch l_t dadurch gekennzei cn« net, daß der pH-Wert des zu behandelnden wässrigen Abfallmaterials auf einen Bereich zwischen 2₃3 und 3«5 vor der Zugabe von HgO₂ eingestellt wirdο

β Verfahren nach Anspruch l_f dadurch gekennzei ch·= net, daß das wässrige Abfallmaterial aus einem Abwasserbeseitigungsverfahren erhaltenen konzentrierten Schlamm besteht,, der einen Peststoffgehalt zwischen 3 und 7,5 # aufweist»

8ο Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekennzei ch~ t net, daß das wässrige Abfallmaterial aus einem der Belüf fcungs«

stufe eines Belebtschlammverfahren entnommenen Pl üssigke its gemisch besteht. _v

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