DE1956923B2 - Verfahren zum Behandeln kommunaler Abwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln kommunaler Abwasser mit Sauerstoff und Schwefeldioxid in Abwesenheit von metallischem Eisen.

Bei einem nach der DE-PS 7 25 879 bekannten Verfahren dieser Art ist es bekannt, Abwässer mit Sauerstoff und Rauchgas in Anwesenheit von metallischem Eisen zu begasen und anschließend zu belüften.

Unabhängig hiervon ist es nach dieser Patentschrift bekannt. Abwasser mit Kohlensäure oder kohlensäurehaltigen Gasen in Gegenwart von metallischem Eisen zu behandeln und das sich hierbei bildende Eisenkarbonat mit Hilfe vo» Alkalien in Ferrihydroxid zu überführen.

Nach dem Buch von Meinck, Stooff, Kohlschütter, »Industrie-Abwässer«, 3. Auflage, 1960, S. 73, 75,419,453,454 ist es bekannt, Abwasser zu seiner Reinigung mit Alaun zu versetzen.
Bei dem eingangs genannten bekannten Verfahren ist es erforderlich, das Abwasser beim Begasen mechanisch umzurühren.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren dieser Art anzugeben, mit dem das Wasser eine Reinheit erhält, die für normale landwirtschaftliche Zwecke ausreichend ist, bei dem insbesondere sämtliche Koliform-Bakterien abgetötet werden und das ohne aufwendiges Rühren, nur durch einfaches Begasen zu diesen Ergebnissen führt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß man das Abwasser erst in Abwesenheit von metallischem Eisen mit Sauerstoff und Schwefeldioxid durchbläst, anschließend das Abwasser in Anwesenheit von metallischem Eisen mit Sauerstoff und Schwefeldioxid begast, das Abwasser neutralisiert und schließlich mit Sauerstoff durchbläst.

Unter dem hier benutzten Ausdruck »kommunales Abwasser« soll Abwasser verstanden werden, ob es grundsätzlich von Wohngebäuden oder Bürogebäuden erhalten wird (es kann gegebenenfalls auch Grundwasser, Oberflächenwasser oder Regenwasser enthalten). Die Erfindung ist sowohl in kleinem Umfang als auch in großem Umfang zur Wasserbehandlung geeignet. Sie kann in transportablen oder ortsfesten Anlagen verwendet werden, sowie in Fahrzeugen, Schiffen, Flugzeugen oder Zügen. Die Erfindung kann ferner für einzelne Wohneinheiten, wie Häuser, Appartements oder Büros, oder für Gruppen von Wohnungen benutzt werden. Das behandelte Wasser kann in Flüsse oder in andere natürliche Wasserquellen zurückgeleitet werden. Es kann für landwirtschaftliche Bewässerungszwekke und für Sprühzwecke verwendet werden. Ferner kann das Wasser, sofern erwünscht, für Trinkzwecke entsprechend gereinigt werden.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel im Hinblick auf die Zeichnungen erläutert: F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
F i g. 2 zeigt ein Flußdiagramm des Verfahrens.

Nach dem Flußdiagramm zu F i g. 2 wird Abwasser einem ersten geschlossenen Behälter 10 zugeführt Beim Durchfließen durch den Behälter 10 wird das Abwasser stark bewegt, indem ein Gasgemisch von Luft (oder Sauerstoff) und Schwefeldioxid durch diesen Behälter 10 hindurchgeleitet wird. Das sich dadurch ergebende saure Abwasser tritt dann in einen zweiten Behälter 11 ein, durch welchen ebenfalls das Gasgemisch hindurchgeleitet wird. Der zweite Behälter 11 enthält ferner Schrott, der durch die chemische Wirkung des sauren Abwassers ic Lösung geht Sofern erwünscht, wird dann dem Abwasser, das aus dem Behälter 11 austritt, Alaun hinzugesetzt Auf diese Weise wird auf die Neutralisation hin ein Ausflockungsniederschlag erhalten. Das so behandelte saure Abwasser tritt in eine Mischeinrichtung 12 ein, der Alkalichemikalien zugesetzt werden, um einen festen Niederschlag zu erhalten. Die Feststoffe werder dann in einem Absetzbehälter 13 von dem Abwasser getrennt Die aus dem Absetzbehälter 13 herausfließende Flüssigkeit wird dann mit Hilfe eines Filters 14 gefiltert Aus dem Filter 14 tritt ein vorgereinigtes Wasser aus, das alle normalen Normwerte für den Koliformbakteriengehalt erfüllt Für welchen Zweck das Wasser jeweils verwendbar ist, hängt von dem Ausmaß der Filterung ab. Feststoffe, die sich aus der Lösung niederschlagen, werden in einem Schlammbehälter 15 aufgenommen, aus welchem sie abgeführt oder in dem sie mittels eines bekannten Schlammbehandlungsverfahrens verarbeitet werden können.

F i g. 1 zeigt eine kontinuierlich arbeitende Anlage zur Abwasserbehandlung. Aus dem durch ein Rohr '6 zugeführten Abwasser sind vorzugsweise Feststoffe in einem solchen Maße herausgefiltert oder abgeschieden, wie dies primäre Kläreinrichtungen von städtischen Abwasserbehandlungsanlagen tun.

Das Abwasser wird der Anlage entweder unter der Wirkung der Schwerkraft oder durch eine konstant arbeitende Pumpe 17 zugeführt. Die Auslaßseite der Pumpe 17 führt über einen Abwassereinlaß 18 in den Innenraum eines abgedichteten länglich-horizontalen Behälters 10. Der Behälter 10 ist vorzugsweise ein zylindrischer verschlossener Behälter mit einer vertikal verlaufenden, erweiterten Gasaufnahmeeinrichtung 20, die sich an dem der Eintrittsseite des Abwassereinlasses 18 gegenüberliegenden Ende des Behälters 10 befindet Die Gasaufnahmeeinrichtung 20 verhindert das Austreten von Flüssigkeit aus dem Behälter 10 in ein Umlaufsystem bei übermäßig hohem Gasanteil.

Über die gesamte Länge des Innenraumes des Behälters 10 erstreckt sich ein gelochtes Rohr 21. Durch dieses gelochte Rohr 21 wird ein Gasgemisch aus Schwefeldioxid und Sauerstoff (entweder in Form von Sauerstoffgas oder als Bestandteil der atmosphärischen Luft) eingeführt Die Schwefeldioxidquelle 22 ist als ein Druckbehälter ausgebildet, der über ein Meßventil 23 mit dem Inneren der gelochten Rohrleitung 21 verbunden ist Das Meßventil 23 kann manuell oder automatisch durch eine pH-Wertüberwachungs- und Steuereinrichtung 24 regelbar sein, die sich am Abwasserauslaß 25 befindet. Die pH-Wertüberwachungs- und Steuereinrichtung 24 ist an eine Sichtanzeigeeinrichtung 26 angeschlossen, weiche ihrerseits einen Regler für das Meßventil 23 enthalten kann.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird Sauerstoff in Form von atmosphärischer Luft einer Sauerstoffdruckquelle 29 aufgenommen und mittels einer Pumpe 27 in die gelochte Rohrleitung 21 eingeleitet. Die Pumpe 27 ist mit einer verzweigten Luftleitung 28 verbunden. Ein Zweig der Luftleitung 28 befindet sich in unmittelbarer Verbindung mit dem Inneren der gelochten Rohrleitung 21. Ein zweiter Behälter 11 weist ebenfalls in seinem Inneren ein gelochtes Rohr 30 auf, das sich über die volle Behälterlänge erstreckt Der Abwasserauslaß 25 führt das aus dem Behälter 10 austretende Abwasser dem Behälter 11 zu. Das Abwasser tritt durch den Behälter 11 hindurch und wird dabei durch das entlang dem Rohr

ίο 30 verteilte Gasgemisch stark bewegt Das Rohr 30 ist an den zweiten Zweig der Luftleitung 28 über ein Ventil 31 angeschlossen. Dieses Ventil 31 kann ebenfalls ein manuell oder automatisch geregeltes Ventil sein.

Der Behälter 11 ist ebenfalls mit einer Gasaufnahmeeinrichtung 39 versehen, die den in dem Behälter 11 vorhandenen Gasüberschuß aufnimmt Die beiden Gasaufnahmeeinrichtungen 39 und 20 führen zu einem Sammelbehälter 32, der ein Auslaßrohr 33 aufweist, das mit der Einlaßseite der Pumpe 27 in Verbindung steht.

Eine Umgehungsleitung 34 führt um die Pumpe 27

herum, so daß ein Oberdruck in dem Sammelbehälter 32 mit Hilfe eines automatischen Ventils 35 in die verzweigte Luftleitung 28 zurückgeleitet werden kann.

Das aus dem Behälter 11 austretende Abwasser fließt durch den Abwasserauslaß 36, in dem Alaun mittels einer Alauneinführeinrichtung 37 dem Abwasser zugesetzt wird. Die Verwendung von Alaun ist dabei freigestellt
Der Abwasserauslaß 36 ist mit einer Pumpe 40 verbunden, in welcher das Abwasser auf mechanischem Wege mit einer alkalischen Lösung vermischt wird.

Zur abschließenden Oxidation wird das Abwasser von der Pumpe 40 in einen den Behältern 10, 11 entsprechenden Belüftungsbehälter 42 eingeleitet. In diesen Behälter 42 wird unter Druck stehende atmosphärische Luft in großen Mengen mittels einer Pumpe 49 eingepumpt Die Luft wird dabei längs eines Rohres 53 mit dem Abwasser stark und innig vermischt Das durch eine Leitung 54 abfließende Abwasser wird

mittels der pH-Wert-Überwachungs- und Steuereinrichtung 41 überwacht und in den ersten von zwei Absetzbehältern 13 eingeleitet.

Die beiden Absetzbehälter 13 sind einander gleich und in Reihe geschaltet Jeder Absetzbehälter 13 enthält eine vertikale Zwischenwand 46, die dazu dient, die Länge des Flüssigkeitsweges zu vergrößern. Auslaßverbindungen und Regelventile ermöglichen die Abfuhr von Feststoffen aus den Absetzbehältern 13 in einen Schlammbehälter 15.

Das durch das Auslaßrohr 50 aus den Absetzbehältern 13 austretende Abwasser wird jeweils einem von zwei abwechselnd benutzten Filtern 14 zugeführt. Die Filter 14 sind herkömmliche Filter. Sie filtern die suspendierten Feststoffe aus dem neutralisierten Abwasser ab. Die Filter 14 können dabei herkömmliche Sandfilter sein und eine Quer-Rückspülverbindung aufweisen, so daß ein Filter 14 durchgespült werden kann, währenddessen das andere Filter 14 benutzt wird. Aus den Filtern 14 herausgespülte Feststoffe werden ebenfalls von dem Schlammbehälter 15 aufgenommen. Das schließlich gefilterte Abwasser wird durch ein Auslaßrohr 52 abgegeben.

Das aus dem Auslaßrohr 52 austretende Wasser ist hochgradig gereinigt. Benötigt man so hochgradig gereinigtes Wasser nicht, so kann man das gereinigte Abwasser unmittelbar dem Belüftungsbehälter 42 entnehmen.
Unter Verwendung der in F i g. 1 schematisch

dargestellten Vorrichtung ist eine Versuchsanlage entsprechend dem in Fig.2 dargestellten Flußdiagramm betrieben worden. Das vom Rohr 16 aufgenommene Abwasser war das überstehende Wasser von einer primären Kläreinrichtung einer städtischen Abwasserbehandlungsanlage. Die Zufuhrströmung betrug 8,6 Liter pro Minute. Dieses Abwasser strömte kontinuierlich durch den Behälter 10, der eine Länge von 188 cm und einen Durchmesser von 20,3 cm besaß. Das Flüssigkeitsvolumen des Behälters 10 während des Betriebs betrug 24,8 Liter. Das gelochte Rohr 21 besaß einen Durchmesser von 5,08 cm; es erstreckte sich über die gesamte Länge des Innenraums des Behälters 10.

Das Schwefeldioxid- und Luft-Gemisch wurde bei dem Versuchsanlagenbetrieb mittels einer Pumpe 27 umgewälzt, für die ein Motor mit einer Leistung von ¹/2 PS verwendet wurde. Das Schwefeldioxidgas wurde unter Speicherdruck durch das Rohr 21 mit einer Geschwindigkeit von 1,94 Gramm pro Minute bei einer Temperatur von 21⁰C und einem Druck von 1,03 kg/cm² hindurchgeführt. Die Zuführgeschwindigkeit des Schwefeldioxides war so gewählt, daß ein pH-Wert drei an dem Auslaßrohr 25 erhalten wurde. Der pH-Betriebswert während des Versuchsanlagenbetriebs wurde bei 2,5 gewählt. Dies führte dazu, daß am Auslaß des Behälters 10 eine saure Lösung zur Verfügung stand. Die zur Aufrechterhaltung des gewünschten Säuregrades erforderliche Menge an Schwefeldioxid hängt von der Zusammensetzung des einströmenden Abwassers ab. Typische Proben einer städtischen primären Kläreinrichtung erforderten 2,04 bzw. 1,94 bzw. 1,75 Gramm Schwefeldioxid pro Minute. In den Behälter 10 wurde durch das Rohr 53 Luft in einer Menge vo.i 13 Litern pro Minute geschickt.

Die auf der Auslaßseite des Behälters 10 vorgesehene Gasaufnahmeeinrichtung 20 besaß eine Höhe von 38 cm und einen Durchmesser von 15,2 cm. Er verhinderte, daß Abwasser in den Gasumlaufkreis hineingelangte.

Der Behälter 11 hatte eine Länge von 94 cm und einen Durchmesser von 20,3 cm und arbeitete mit einem Flüssigkeitsinhalt von 11,4 Litern. Der in dem Behälter 11 befindliche Schrott war in größeren Mengen vorhanden als an sich erforderlich. Der Schrott wurde durch Zusatz von weiterem Schrott periodisch nachgefüllt. Es zeigte sich, daß man im Mittel mit 30 mg Schrott pro Liter Abwasser auskommt. Alaun wurde in 14%iger wäßriger Lösung in einer Menge von 0,25 Gramm pro Minute hinzugegeben.

Die Neutralisation des Abwassers mit einem Alkalimaterial in Form von Kalk (Kalziumhydroxid) wurde in einer herkömmlichen Pumpe ausgeführt, die ihren Inhalt stark bewegt. Die Zugabeeinrichtung 38 setzte einen Kalkbrei in einer Menge von 2,8 Gramm pro Minute hinzu. Auf diese Weise wurde in dem Belüftungsbehälter 42 ein mittlerer pH-Wert von sieben aufrechterhalten. Dieser pH-Wert schwankte zwischen sechs und acht.

Der Belüftungsbehälter 42 besaß im wesentlichen die gleiche Größe wie der Behälter 11; er bewirkte eine Durchmischung des Abwassers mit einer großen Menge Sauerstoff (Luft). Die Menge der dem Belüftungsbehälter 42 zugeführten Luft war wesentlich größer als zur Sättigung des darin befindlichen Abwassers erforderlich.

Der Kalk wurde von einem Vorratsbehälter mit einem Volumen von etwa 19 Litern zugeführt, in welchem sich eine Schaufelmischeinrichtung befand. Ein 2%iger Kalk-Wasserbrei wurde durch eine Pumpe bewegt, durch deren veränderliche Geschwindigkeit die Kalkzuführmenge in gewünschter Weise geändert wurde.

ίο Die Absetzbehälter 13 besaßen eine Höhe von 91 cm, einen Durchmesser von 20,3 cm und einen Inhalt von 20,8 Litern Flüssigkeit.

Der Koliform-Wert des aus der Versuchsanlage abfließenden Abwassers war im wesentlichen Null. Der »chemische Sauerstoffbedarf« des Abwassers war wesentlich reduziert.

Der Phosphatgehalt des Abwassers war noch erheblich. Immerhin war es möglich, das Phosphat im Mittelwert um über 80% zu reduzieren.

Der gesamte Stickstoffgehalt des Abwassers wurde auf etwa 50% reduziert. Die Gesamtmenge an in dem Abwasser gelösten Fremdstoffen wurde auf Grund der Einführung von Kalk bei dem Neutralisationsvorgang um einen Faktor drei erhöht. Die erhöhte Kalkmenge und das Vorhandensein von Sulfat und Sulfit verliehen der abfließenden Flüssigkeit einen hohen beständigen Härtegrad.

Der pH-Wert konnte auf irgendeinen Wert zwischen 2,5 und 10 geregelt werden. Das austretende Abwasser war genießbar, kristallklar und geruchlos.

Die Messungen des Koliform-Anteils und des chemischen Sauerstoffbedarfs in dem gereinigten Abwasser wurden in den Behältern 10 und 11 vorgenommen.

Die aus dem Behälter 11 austretende Flüssigkeit war mit Sauerstoff, Stickstoff und Schwefeldioxid in Form von Eisensulfit gesättigt. Außerdem enthält sie geringe Mengen an organischen Stoffen.

Der Zusatz von Alaun unterstützte die Ausfällung der gelösten und suspendierten Stoffe. Das Alaun wirkte auch als Ausflockungsmittel und als Ausfällungsmittel für gelöste Phosphate. Der hinzugesetzte Kalkbrei fällte die Eisen- und Aluminiumverbindungen zusammen mit überschüssigen Sulfat- und Sulfitverbindungen aus. Die die Kalkmischungseinrichtung verlassende Flüssigkeit war ein dünner Brei, der durch mechanische Abscheidung und Filterung geklärt wurde.

Durch den Zusatz des Kalks und des Sauerstoffs (Luft) wurden überschüssiges Schwefeldioxid und Eisen

so oxidiert. Auf diese Weise wurden Sulfite eliminiert Obwohl diese Verfahrensschritte zu hartem Wasser führten, stellte dies keine praktische Schwierigkeit für die anschließende Verwendung des Wassers dar.

Vorstehend wurde die Neutralisation im wesentlichen unter Verwendung von Kalk erläutert Anstelle von Kalk können aber auch andere Alkalimaterialien verwendet werden, insbesondere sind hierzu Bariumhydroxid, Natriumhydroxid und Magnesiumhydroxid geeignet. Die Menge derartiger dem Abwasser jeweils hinzugegebener Chemikalien wird so geregelt, daß die gewünschte neutrale Lösung erzielt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Behandeln kommunaler Abwässer mit Sauerstoff und Schwefeldioxid in Anwesenheit von metallischem Eisen, dadurch gekennzeichnet, daß man das Abwasser erst in Abwesenheit von metallischem Eisen mit Sauerstoff und Schwefeldioxid durchbläst, anschließend das Abwasser in Anwesenheit von metallischem Eisen mit Sauerstoff und Schwefeldioxid begast, das Abwasser neutralisiert und schließlich mit Sauerstoff durchbläst

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man vor dem Neutralisieren dem Abwasser eine solche Menge an Alaun hinzusetzt, daß sich ein Ausflockungsniederschlag bildet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man durch das Abwasser in Abwesenheit von metallischem Eisen mehr Schwefeldioxid und Sauerstoff bläst, als zur vollständigen Oxidierung der Stoffe im Abwasser erforderlich.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den pH-Wert des Abwassers beim Durchblasen mit Schwefeldioxid und Sauerstoff in Abwesenheit von Eisen durch die Menge des zugeführten Schwefeldioxids unter drei hält

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Abwasser zur Neutralisation Alkalimaterial in einer solchen Menge beigibt, daß der pH-Wert des neutralisierten Abwassers bei etwa sieben liegt.

6. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster in Längsrichtung horizontal verlaufender verschlossener Behälter (10) vorgesehen ist, der einen Abwassereinlaß (18) in seinem einen Ende und einen Abwasserauslaß (25) in seinem anderen Ende aufweist, daß über dem Boden dieses ersten Behälters (10) eine gelochte Rohrleitung (21) verläuft die mit einer Sauerstoffdruckquelle (29) und einer Schwefeldioxiddruckquelle (22) verbunden ist, duß auf diesem ersten Behälter 'IC^ eine Gssäufnshmeeinrichtung (20) vorgesehen ist, die mit der Sauerstoffdruckquelle (29) und mit der Schwefeldioxidquelle (22) zur Gasumwälzung verbunden ist, daß mit dem Abwasserauslaß (25) dieses ersten Behälters (10) ein Abwassereinlaß (25) in einem Ende eines zweiten, in Längsrichtung horizontal verlaufenden, verschlossenen Behälters (11) verbunden ist, der in seinem anderen Ende einen Abwasserauslaß (36) aufweist, daß über dem Boden dieses zweiten Behälters (11) eine gelochte Rohrleitung (30) verläuft, die mit der Schwefeldioxiddruckquelle (22) und der Sauerstoffdruckquelle (29) verbunden ist, daß auf diesem zweiten Behälter (U) eine Gasaufnahmeeinrichtung (39) vorgesehen ist, die mit der Schwefeldioxiddruckquelle (22) und der Sauerstoffdruckquelle (29) zur Gasumwälzung verbunden ist und daß der Abwasserauslaß (36) des zweiten Behälters (11) mit einer Mischvorrichtung (12) zur Neutralisierung des Abwassers verbunden ist, auf der eine ein Alkalimaterial abgebende Zugabeeinrichtung (38) vorgesehen ist.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung (36, 25) zwischen dem ersten Behälter (10) und der Mischvorrichtung (12) eine Alaun-Einführeinrichtung (37) vorgesehen ist.

8. Anlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch

gekennzeichnet, daß am Abwasserauslaß (25) des ersten Behälters (10) eine pH-Wertüberwachungsund Steuereinrichtung (24) vorgesehen ist

9. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Auslaß der Mischvorrichtung (12) eine pH-Wert-Überwachungs- und Steuereinrichtung (41) vorgesehen ist