DE19614306A1 - Treating highly polluted industrial waste water, especially waste tips water - Google Patents
Treating highly polluted industrial waste water, especially waste tips waterInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Behandlung von hoch belasteten Industrieabwässern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 13.The present invention relates to a method and a plant for the treatment of high polluted industrial wastewater according to the preamble of claim 1 or claim 13.
Zum Reinigen von hochbelasteten Industrieabwässern, insbesondere Deponiesickerwasser, ist es bekannt, das Abwasser mit Ozon in Kombination mit UV-Bestrahlung und in Bioreak toren biologisch zu behandeln.For cleaning highly polluted industrial waste water, especially landfill leachate, it is known to waste water with ozone in combination with UV radiation and in bioreak biological treatment of gates.
In der DE 39 19 835 C2 wird zur Reinigung von hochbelasteten Industrieabwässern eine mit einer biologischen Stufe kombinierbare Ozon-UV-Behandlung des Abwassers vorgeschla gen, bei der dem Abwasser in einer ersten Verfahrensvariante zunächst Ozon als Oxidati onsmittel über einen Injektor zugeführt wird, bevor es in zwei hintereinander geschaltete Reaktions- und Entgasungsbehälter gefördert wird. Bevor das Abwasser hierbei von dem ersten in den zweiten Reaktions- und Entgasungsbehälter bzw. ein Teilstrom von dem er sten Reaktions- und Entgasungsbehälter in eine Rückführleitung gelangt, durchläuft es je weils eine UV-Bestrahlungseinheit. Nach einer zweiten vorgeschlagenen Verfahrensvari ante wird das zu reinigende Abwasser in zwei Teilströme aufgespalten, wobei dem einen Teilstrom zunächst Ozon zugeführt wird, bevor dieser einen ersten Reaktions- und Entga sungsbehälter durchläuft und mit dem anderen Teilstrom wieder zusammengeführt wird. Die zusammengeführten Teilströme werden dann in einen zweiten Reaktions- und Entgasungs behälter gefördert, der mit einer eine UV-Bestrahlungseinheit aufweisenden Rückführung ausgestattet ist. Über diese Rückführung wird das Ozon enthaltende Abwasser mehrfach im Kreislauf gepumpt und dabei wiederholt der UV-Bestrahlung durch die Bestrahlungseinheit ausgesetzt. Zwar ermöglicht dieses Verfahren eine Oxidation schwer abbaubarer Schad stoffe und in der ggf. vorgesehenen Kombination mit einer biologischen Stufe das Einhalten von Einleitergrenzwerten, jedoch sind die für die UV-Bestrahlungseinheiten und die mehrfa che Umwälzung des Abwassers zur mehrmaligen Bestrahlung erforderlichen Betriebs kosten aufgrund des hohen Energieaufwands relativ hoch.DE 39 19 835 C2 uses one for cleaning highly polluted industrial waste water a biological stage combinable ozone-UV treatment of the wastewater gene, in which the wastewater in a first process variant initially uses ozone as an oxidant onsmittel is fed via an injector before it is connected in two in series Reaction and degassing container is promoted. Before the wastewater from the first in the second reaction and degassing container or a partial flow from which it Most reaction and degassing containers get into a return line, it passes through because a UV radiation unit. According to a second proposed process variant ante, the wastewater to be cleaned is split into two sub-streams, one Partial stream is first supplied to ozone before this first reaction and Entga solution tank passes through and is merged with the other partial flow. The merged partial streams are then in a second reaction and degassing conveyed container, with a return having a UV radiation unit Is provided. The wastewater containing ozone is recycled several times in this way Pumped circuit and repeated the UV radiation through the radiation unit exposed. This method does indeed allow oxidation of poorly degradable damage substances and in the intended combination with a biological level, compliance of single-conductor limit values, however, those for the UV radiation units and the multiple fa che circulation of the wastewater required for repeated irradiation cost relatively high due to the high energy consumption.
Zur biologischen Behandlung des Abwassers sind die Bioreaktoren im allgemeinen als Festbettreaktoren ausgebildet, die von dem zu behandelnden Abwasser von oben nach unten durchströmt werden. Zwar läßt sich durch die mit Adsorbens gefüllten Festbettreakto ren - ein häufig eingesetztes Adsorbens ist beispielsweise Blähton - gleichzeitig eine biologische und eine adsorptive Behandlung des Abwassers realisieren, jedoch ist hierbei eine relativ lange Verweilzeit im Reaktor erforderlich, die in der Regel nur mit entsprechend großen und kosten intensiven Reaktoren erzielbar ist. Ferner neigen Festbettreaktoren zu Verstopfungen, die einen störungsfreien kontinuierlichen Betrieb einer Abwasserbehand lungsanlage gefährden.For the biological treatment of waste water, the bioreactors are generally used as Fixed bed reactors formed by the waste water to be treated from the top flowed through below. Admittedly, the fixed bed reactor filled with adsorbent Ren - a commonly used adsorbent is expanded clay, for example - at the same time realize biological and adsorptive treatment of the wastewater, but here it is a relatively long residence time in the reactor is required, which is usually only appropriate large and cost-intensive reactors can be achieved. Fixed bed reactors also tend to Constipation, the trouble-free continuous operation of a wastewater treatment endanger the system.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anlage nach dem Ober begriff des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 13 anzugeben, das bzw. die eine kontinuierliche, weitgehend störungsfreie und wirtschaftliche Reinigung von hochbelasteten Industrieab wässern ermöglicht.The object of the present invention is a method and a system according to the Ober to specify the concept of claim 1 or claim 13, which is a continuous, largely trouble-free and economical cleaning of heavily loaded industries allows watering.
Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 13 gelöst.This object is according to the characterizing part of claim 1 and Claim 13 solved.
Auf diese Weise wird eine kontinuierliche, weitgehend störungsfreie und wirtschaftliche Rei nigung von hochbelasteten Industrieabwässern ermöglicht. Mit der vorgesehenen Verfah rensweise können in der Denitrifikation bereits leicht abbaubare Schadstoffe abgebaut und der CSB reduziert werden, so daß der Ozonverbrauch in der nachgeschalteten Ozonbe handlung und damit die Betriebskosten gesenkt werden können. Durch eine zwischen Deni trifikation und Nitrifikation geschaltete Ozonbehandlung können der biologischen Behand lung ansonsten nicht zugängliche Schadstoffe wie Humin und Inertstoffe anoxidiert und der nachfolgenden Metabolisierung in der Nitrifikationsstufe leichter zugänglich gemacht wer den. Dadurch lassen sich je nach Zusammensetzung des Abwassers Schadstoff- Eliminationsraten von 60-95% erreichen.In this way, a continuous, largely trouble-free and economical journey of highly polluted industrial wastewater. With the intended procedure In addition, easily degradable pollutants can be broken down in denitrification the COD be reduced so that the ozone consumption in the downstream ozone action and thus the operating costs can be reduced. By a between deni Trification and nitrification switched ozone treatment can biological treatment Otherwise, inaccessible pollutants such as humic and inert substances are oxidized and the subsequent metabolization in the nitrification stage the. Depending on the composition of the wastewater, Achieve elimination rates of 60-95%.
Vorteilhaft wird aus dem Nachreaktionsbehälter abgezogenes sauerstoffhaltiges Gas zur Nitrifikation in den Nachbehandlungsreaktor geleitet und die Nitrifikation mit im wesentlichen reinem Sauerstoff betrieben, der aus der Ozonerzeugung stammt.Oxygen-containing gas drawn off from the after-reaction container is advantageously used Nitrification passed into the aftertreatment reactor and essentially the nitrification operated pure oxygen, which comes from the ozone generation.
Um eine über den Nachbehandlungsreaktor weitgehend homogen verteilte Sauerstoffkon zentration zu gewährleisten, wird das aus dem Nachreaktionsbehälter abgezogene Gas auf einen Druck von < 1 bis 1,5 bar entspannt und über einen bodenseitig im Nachbehandlungs reaktor angeordneten Sauerstoffverteiler eingetragen. Um eine Schädigung der Bakteri enstämme in dem Nachbehandlungsreaktor zu vermeiden, wird das aus dem Nachreakti onsbehälter abgezogene, sauerstoffhaltige Gas vor dem Eintritt katalytisch bei einer Tem peratur von 100 bis 200°C vollständig von Ozon befreit. In order to have a largely homogeneously distributed oxygen concentration over the aftertreatment reactor To ensure concentration, the gas withdrawn from the after-reaction tank is on a pressure of <1 to 1.5 bar relaxed and via a bottom in the aftertreatment reactor arranged oxygen distributor entered. To damage the bacteria To avoid strains in the aftertreatment reactor, this becomes from the postreaction ons container extracted, oxygen-containing gas before entry catalytically at a tem temperature of 100 to 200 ° C completely free of ozone.
Das aus dem Nachreaktionsbehälter austretende Abwasser wird bevorzugt vor Eintritt in den Nachbehandlungsreaktor auf den dortigen Systemdruck gedrosselt und durch einen UV-Reaktor zur Restozonvernichtung geleitet.The wastewater emerging from the after-reaction tank is preferred before entering throttled the aftertreatment reactor to the system pressure there and by a UV reactor directed to residual ozone destruction.
Wird dem Abwasser vor Eintritt in einen biologischen Behandlungsreaktor - in der Figur beispielhaft Reaktor 1 und/oder Reaktor 2 - Adsorptionsmittel zudosiert und beladenes Adsorptionsmittel über eine dem jeweiligen Behandlungsreaktor nachgeschaltete, sedi mentative Schlammabtrennung in diesen zumindest teilweise zurückgeführt, kann der biologische Abbau von Schadstoffen auch außerhalb des Behandlungsreaktors an bzw. in den Adsorptionspartikeln fortgesetzt und schwer abbaubare Schadstoffe aus dem Abwasser entfernt werden. Auf diese Weise gelingt es, die biologisch abbaubaren Schadstoffe auch über die hydraulische Verweilzeit in dem jeweiligen Behandlungsreaktor hinaus biologisch zu behandeln. Ein bevorzugter Behandlungsreaktor ist ein Rührschlaufenreaktor. Auch Reaktoren, die wirbelbettartig arbeiten sind erfindungsgemäß gut geeignet.If the wastewater is metered into the biological treatment reactor - reactor 1 and / or reactor 2 as an example in the figure - and loaded adsorbent is at least partially returned to the treatment reactor via a sedimentation sludge separation downstream of the respective treatment reactor, the biological degradation of pollutants can also continued outside of the treatment reactor on or in the adsorbent particles and pollutants that are difficult to decompose are removed from the waste water. In this way it is possible to biologically treat the biodegradable pollutants beyond the hydraulic residence time in the respective treatment reactor. A preferred treatment reactor is a stirred loop reactor. Reactors which work like a fluidized bed are also well suited according to the invention.
Wird das Abwasser in den Behandlungsreaktoren rührschlaufenartig unter Ausbildung von um im wesentlichen horizontale Achsen rotierende Wirbel umgewälzt, läßt sich vorteilhaft eine intensive Vermischung von Adsorptionsmittel und Abwasser sowie eine den Stoffübergang bei der Adsorption begünstigende, dünne Grenzschichtausbildung an den Adsorptionspartikeln gewährleisten.The wastewater in the treatment reactors is formed like a loop with the formation of Circulated vortices rotating about essentially horizontal axes can be advantageously used an intensive mixing of adsorbent and waste water as well as a Mass transfer favoring thin boundary layer formation at the adsorption Ensure adsorbent particles.
Das zu behandelnde Abwasser wird vorteilhaft vor Eintritt in die Denitrifikationsstufe durch einen mit dem Kühlaggregat eines Kühlkreislaufs für einen Ozonerzeuger verschalteten Wärmetauscher erwärmt, bevorzugt auf eine Eintrittstemperatur von 20 bis 25°.The wastewater to be treated is advantageously through before entering the denitrification stage one connected to the cooling unit of a cooling circuit for an ozone generator Heat exchanger heated, preferably to an inlet temperature of 20 to 25 °.
Zur Aufnahme des Ozons über den Injektor wird das Abwasser vor Eintritt in den Injektor vorteilhaft auf einen Druck von 3 bis 6 bar, bevorzugt 4 bis 5,5 bar gebracht.The waste water is used to absorb the ozone via the injector before it enters the injector advantageously brought to a pressure of 3 to 6 bar, preferably 4 to 5.5 bar.
Die hydraulische Verweilzeit in dem Vorbehandlungsreaktor zur Denitrifikation ist abhängig von der Schadstoffbelastung und beträgt bevorzugt 10 bis 30 Stunden, besonders be vorzugt 15 bis 25 Stunden.The hydraulic residence time in the pretreatment reactor for denitrification is dependent of the pollution and is preferably 10 to 30 hours, especially be preferably 15 to 25 hours.
Die Verweilzeit in dem Nachbehandlungsreaktor zur Nitrifikation ist ebenfalls abhängig von der Schadstoffbelastung und beträgt bevorzugt 40 bis 80 Stunden, besonders bevorzugt 50 bis 70 Stunden. The residence time in the aftertreatment reactor for nitrification is also dependent on the pollution and is preferably 40 to 80 hours, particularly preferably 50 up to 70 hours.
Zur sedimentativen Abtrennung von Überschußschlamm und beladenem Adsorptionsmittel nach einem Behandlungsreaktor ist bevorzugt ein Lamellenklärer oder ein Schrägklärer vorgesehen.For sedimentative separation of excess sludge and loaded adsorbent a lamella clarifier or an inclined clarifier is preferred after a treatment reactor intended.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung der Figur und den Unteransprüchen zu entnehmen.Further embodiments of the invention are the following description of the figure and the subclaims.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der beigefügten Figur dargestellten Ausführungsbeispiels einer Anlage zur Reinigung von Deponiesickerwasser näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to one in the accompanying figure Embodiment of a plant for cleaning landfill leachate explained in more detail.
Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Anlage zur Reinigung von Deponiesic kerwasser.The figure shows a schematic representation of a plant for cleaning landfills kerwasser.
Die in der Figur schematisch dargestellte Anlage umfaßt einen als Rührschlaufenreaktor 1 ausgebildeten Vorbehandlungsreaktor zur Denitrifikation und einen als Rührschlaufenreak tor 2 ausgebildeten Nachbehandlungsreaktor zur Nitrifikation.The plant shown schematically in the figure comprises a pretreatment reactor designed as a stirring loop reactor 1 for denitrification and a post-treatment reactor designed as a stirring loop reactor 2 for nitrification.
Den Rührschlaufenreaktoren 1, 2 sind jeweils zwei als Schrägklärer 3, 4 ausgebildete Se dimentationsvorrichtungen mit Rückführleitungen nachgeschaltet.The stirring loop reactors 1 , 2 are each followed by two diagonal clarifiers 3 , 4 , which are arranged with feedback lines.
Zwischen dem Rührschlaufenreaktor 1 und dem Rührschlaufenreaktor 2 sind ein Injektor 5 für die Zudosierung von Ozon, ein Reaktionsbehälter 6 und ein diesem nachgeordneter Nachreaktionsbehälter 7 sowie ein UV-Reaktor 8 zur Restozonvernichtung geschaltet.Between the stirred loop reactor 1 and the stirred loop reactor 2 , an injector 5 for metering in ozone, a reaction vessel 6 and a secondary reaction vessel 7 arranged after it, and a UV reactor 8 for residual ozone destruction.
Dem Nachreaktionsbehälter 7 ist kopfseitig ein Restozonvernichter 10 mit einer vorgeschal teten Drossel 9 nachgeordnet. Von der Drossel 10 führt eine Leitung zu einem in dem Rührschlaufenreaktor 2 bodenseitig vorgesehenen Sauerstoffverteiler 11.The post-reaction tank 7 is arranged downstream of a residual ozone destroyer 10 with an upstream throttle 9 . A line leads from the throttle 10 to an oxygen distributor 11 provided in the bottom of the stirring loop reactor 2 .
Zur Erzeugung von Ozon aus technischem Sauerstoff ist ein mit dem Injektor 5 in Verbin dung stehender Ozonerzeuger 12 vorgesehen, der über einen Kühlkreislauf 13 mit einem Kühlaggregat 14 gekühlt wird.To generate ozone from technical oxygen, an ozone generator 12 connected to the injector 5 is provided, which is cooled via a cooling circuit 13 with a cooling unit 14 .
Zur Vorwärmung des in die Anlage eintretenden Abwassers ist ein Wärmetauscher 15 vor gesehen, der über einen Wasserkreislauf von dem Kühlaggregat 14 abzuführende Wärme auf das Abwasser überträgt.For preheating the wastewater entering the system, a heat exchanger 15 is seen before, which transfers heat to be dissipated from the cooling unit 14 to the wastewater via a water circuit.
In die Anlage eintretendes Abwasser wird über den Wärmetauscher 15 vorgewärmt und mit einem rückgeführten Teilstrom des Ablaufs gemischt. Vor dem Eintritt in den Rührschlau fenreaktor 1 wird dem Abwasser Aktivkohle als Adsorptionsmittel bis auf eine Konzentration von in etwa 20 g/l zudosiert.Waste water entering the system is preheated via the heat exchanger 15 and mixed with a recirculated partial flow of the discharge. Before entering the Rührschlau fenreaktor 1 activated carbon is added to the waste water as an adsorbent to a concentration of about 20 g / l.
Anschließend wird das Abwasser während einer Verweilzeit von in etwa 7 Stunden in dem Rührschlaufenreaktor 1 mehrfach umgewälzt. Von dem aus dem Rührschlaufenreaktor 1 abgezogenen Abwasser wird der Schlamm über den Schrägklärer 3 abgetrennt und zu rückgeführt, wobei anfallender Überschußschlamm in einen nicht dargestellt Schlammein dicker abgeführt werden kann. Das weitgehend von Schlamm befreite Abwasser wird da nach mit einem rückgeführten Teilstrom aus dem Reaktionsbehälter 6 gemischt und auf einen Druck von in etwa 4 bis 5,5 bar gebracht, bevor über den Injektor 5 das im Ozoner zeuger 12 erzeugte ozonhaltige Gas zudosiert wird.The waste water is then circulated several times in a stirring loop reactor 1 during a residence time of approximately 7 hours. From the wastewater withdrawn from the stirring loop reactor 1 , the sludge is separated off via the inclined clarifier 3 and returned to, excess sludge which arises can be discharged into a sludge, not shown, thicker. The largely sludge-free wastewater is then mixed with a recirculated partial flow from the reaction vessel 6 and brought to a pressure of approximately 4 to 5.5 bar before the generator 12 produced in the ozonator gas is metered in via the injector 5 .
Zur Oxidation der Schadstoffe wird das Ozon und Sauerstoff enthaltende Abwasser dann in den Reaktionsbehälter 6 und nachfolgend in den Nachreaktionsbehälter 7 gepumpt, wobei ein Teilstrom des aus dem Reaktionsbehälter 6 austretenden Abwassers vor den Injektor 5 mit einem Rücklaufverhältnis von etwa 0,5 bis 0,7 zurückgeführt wird.To oxidize the pollutants, the wastewater containing ozone and oxygen is then pumped into the reaction vessel 6 and subsequently into the after-reaction vessel 7 , a partial stream of the wastewater emerging from the reaction vessel 6 before the injector 5 with a reflux ratio of about 0.5 to 0.7 is returned.
Das sich im Nachreaktionsbehälter 7 kopfseitig ansammelnde Sauerstoff- /Restozongemisch wird durch den Restozonvernichter 9 katalytisch bei einer Temperatur von in etwa 100 bis 200°C von Ozon befreit, durch die Drossel 10 auf einen Druck von etwa < 1 bis 1,5 bar gedrosselt und zu dem Sauerstoffverteiler 11 in den Rührschlaufenre aktor 2 geleitet.The oxygen / residual ozone mixture collecting at the top in the after-reaction container 7 is catalytically freed of ozone by the residual ozone destroyer 9 at a temperature of approximately 100 to 200 ° C., throttled to a pressure of approximately <1 to 1.5 bar by the throttle 10 and passed to the oxygen distributor 11 in the stirring loop actuator 2 .
Aus dem Nachreaktionsbehälter 7 austretendes Abwasser wird zur Restozonvernichtung durch den UV-Reaktor 8 und dann in den Rührschlaufenreaktor 2 gepumpt. Von dem aus dem Rührschlaufenreaktor 2 austretenden Abwasser wird in dem Schrägklärer 4 der Schlamm abgetrennt und in den Rührschlaufenreaktor 2 zurückgeführt. Hierbei kann wie derum Überschußschlamm zu dem nicht dargestellten Schlammeindicker abgeführt werden. Das aus dem Schrägklärer 4 austretende, weitgehend von Feststoffen befreite Abwasser wird teilweise vor den Rührschlaufenreaktor 1 zur Absenkung der Nitratbelastung zu rückgeführt.Waste water emerging from the after-reaction tank 7 is pumped through the UV reactor 8 and then into the stirring loop reactor 2 for the destruction of residual ozone. The sludge is separated from the wastewater emerging from the stirring loop reactor 2 in the inclined clarifier 4 and returned to the stirring loop reactor 2 . Here again excess sludge can be removed to the sludge thickener, not shown. The wastewater escaping from the inclined clarifier 4 , largely freed of solids, is partly recycled in front of the stirring loop reactor 1 in order to reduce the nitrate load.
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1996
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