DE19905300A1 - Purifying and recovering surfactant-containing water from industrial scale washing processes using two bioreactors containing biodegraders of different activity rate - Google Patents
Purifying and recovering surfactant-containing water from industrial scale washing processes using two bioreactors containing biodegraders of different activity rateInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung und Wiederverwendung von tensidhaltigen Abwässern gemäß dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 21.The invention relates to a method for cleaning and reuse of wastewater containing surfactants according to the preamble of the patent claim 1 and a device for performing the method according to Preamble of claim 21.
Die Reinigung und Wiederverwendung von tensidhaltigen Abwässern, insbesondere solchen aus Wäschereien, stellt eine technologische Herausforderung dar, da Tenside naturgemäß extrem lebensfeindliche Umgebungen für Organismen aller Art, insbesondere den Mikroorganismen einer Mischbiozönose, darstellen.The cleaning and reuse of wastewater containing surfactants, especially those from laundries represents a technological This is a challenge, since tensides are naturally extremely hostile to life Environments for all kinds of organisms, especially microorganisms a mixed biocenosis.
Darüber hinaus stellen industrielle Abwässer, insbesondere Wäscherei abwässer, häufig chemisch äußerst komplexe Mischungen dar, welche nur schwer zu reinigen bzw. wiederzuverwenden sind.In addition, industrial wastewater, especially laundry waste water, often chemically extremely complex mixtures, which only are difficult to clean or reuse.
Insbesondere die Abwässer von Wäschereien sind in ihrer quantitativen und qualitativen Zusammensetzung selbstverständlich stark von den für die Wasch- bzw. Reinigungsprozesse verwendeten Waschmitteln abhängig. Da in Wäschereibetrieben überwiegend Universalwaschmittel verwendet werden, bestimmt sich die Abwasserzusammensetzung neben den zu rei nigenden Textilien und deren spezifischer Verschmutzung im wesentlichen durch die Zusammensetzung solcher Universalwaschmittel.Waste water from laundries in particular is quantitative and qualitative composition of course strongly different from that for the Washing or cleaning processes depending on the detergents used. There Mostly universal detergents are used in laundries the wastewater composition is determined in addition to that to be treated mainly textiles and their specific soiling through the composition of such universal detergents.
Derartige Universalwaschmittel bestehen in der Regel aus einer Fülle von chemisch unterschiedlichen Substanzen, insbesondere anionischen und nichtionischen Tensiden, Buildern, Co-Buildern, Bleichmitteln, Bleichaktiva toren, Vergrauungsinhibitoren, Korrosionsinhibitoren, Stabilisatoren, Schauminhibitoren, Enzymen, optischen Aufhellern sowie Füllstoffen und Hilfsstoffen. Such universal detergents usually consist of an abundance of chemically different substances, especially anionic and nonionic surfactants, builders, co-builders, bleaches, bleaching assets gates, graying inhibitors, corrosion inhibitors, stabilizers, Foam inhibitors, enzymes, optical brighteners and fillers and Auxiliary materials.
Als anionische und nichtionische Tenside kommen beispielsweise Alkylbenzolsulfonat, Alkoholsulfat sowie Alkoholethoxylat in Betracht.Examples of suitable anionic and nonionic surfactants are Alkylbenzenesulfonate, alcohol sulfate and alcohol ethoxylate into consideration.
Als Builder werden häufig Zeolith A, Natriumtriphosphat und Natriumcarbonat verwendet. Allerdings geht der moderne Trend dahin, aus ökologischen Gründen auf Phosphate weitgehend zu verzichten und diese beispielsweise durch Zeolithe und/oder andere Silicate zu ersetzen.Zeolite A, sodium triphosphate and Sodium carbonate used. However, the modern trend is going out ecological reasons to largely do without phosphates and these to be replaced, for example, by zeolites and / or other silicates.
Derartige Builder sind erforderlich, um die Reinigungswirkung der Tenside um ein Vielfaches zu steigern. Insbesondere wird das Entfettungs vermögen der Wasch- bzw. Reinigungsmittel stark durch die verwendeten Builder verstärkt.Such builders are required to clean the surfactants to increase many times over. In particular, the degreasing of detergents or cleaning agents strongly by the used Builder reinforced.
Als Co-Builder wird im wesentlichen Polycarboxylat verwendet.Polycarboxylate is essentially used as the co-builder.
Als Bleichmittel werden Perborate, insbesondere Natriumperborat sowie Tetraacetylethylendiamin als Bleichaktivator verwendet.Perborates, in particular sodium perborate, are also used as bleaching agents Tetraacetylethylenediamine used as a bleach activator.
Als Vergrauungsinhibitoren verwendet man im wesentlichen Carboxymethylcellulose bzw. Celluloseether.The graying inhibitors used are essentially Carboxymethyl cellulose or cellulose ether.
Als Korrosionsinhibitoren werden im wesentlichen Alkalisilicate eingesetzt.Alkali silicates are essentially used as corrosion inhibitors.
Phosphonate dienen als Stabilisatoren und Seifen, Siliconöle und/oder Paraffine dienen als Schauminhibitoren.Phosphonates serve as stabilizers and soaps, silicone oils and / or Paraffins serve as foam inhibitors.
An Enzymen finden im wesentlichen Proteasen und Amylasen, manchmal jedoch auch Lipasen, Verwendung.Enzymes are mainly found in proteases and amylases, sometimes however also lipases, use.
Darüber hinaus werden häufig optische Aufheller vom Stilben- oder Biphenyldistyryltyp eingesetzt.In addition, optical brighteners from stilbene or Biphenyldistyryltype used.
Neben Farbstoffen, Duftstoffen als Hilfsstoffen dient häufig Natriumsulfat als Füllstoff bzw. als Produktionshilfsstoff.In addition to colorants and fragrances, sodium sulfate is often used as an auxiliary as a filler or as a production aid.
Die Verwendung von pulverförmigen Universalwaschmitteln in Wäschereibetrieben geht hin zum verstärkten Verzicht auf Phosphate als Builder und ersetzt diese Phosphate im wesentlichen durch Zeolithe, Seifen, Citrate und Amine, insbesondere Tri- und Monoethanolamin.The use of powdered universal detergents in Laundry companies are moving towards an increased waiver of phosphates Builder and essentially replaces these phosphates with zeolites, soaps, Citrates and amines, especially tri- and monoethanolamine.
Insbesondere werden derzeit in den USA und Japan sowie in den Niederlanden, der Bundesrepublik Deutschland, der Schweiz, Österreich und Italien praktisch nur noch phosphatfreie Waschmittel eingesetzt und somit in den Abwässern von Wäschereibetrieben angetroffen.In particular, currently in the USA and Japan as well as in the Netherlands, the Federal Republic of Germany, Switzerland, Austria and Italy practically only use phosphate-free detergents and thus found in the wastewater of laundry companies.
Aufgrund der eingangs beschriebenen komplexen Zusammensetzung von tensidhaltigen Wasch- und Reinigungslösungen ist auch die Chemie der entsprechenden Abwässer äußerst komplex. Aufgrund gesetzlicher Auflagen und ökologischer Gebote sind tensidhaltige Reinigungslösungen vor dem Ablaß in die Kanalisation oder einen Vorfluter im allgemeinen einer Abwasserbehandlung zu unterziehen. Die Art, der Behandlungstyp und der notwendige Aufwand richten sich nach dem jeweiligen Reinigungsmitteltyp, den eingebrachten Verunreinigungen und den örtlichen Bestimmungen bzw. dem Abwasserbescheid. Saure oder alkalische Reiniger sind zu neutrali sieren. Bei emulgierten Öfen ist eine Emulsionsspaltung vorzunehmen. Meist wird durch eine Emulsionsspaltanlage der Ölgehalt noch nicht auf die vorgeschriebenen Grenzwerte reduziert, so daß sich eine Flockung mit Aluminium- oder Eisensalzen, häufig unter Zusatz von Flockungshilfsmitteln, anschließen muß. Bei silicathaltigen Reinigungslösungen bewirkt die bei der Neutralisation ausfallende Kieselsäure eine Adsorption von Ölen und anderen organischen Substan zen.Due to the complex composition of Washing and cleaning solutions containing surfactants is also the chemistry of corresponding wastewater extremely complex. Due to legal Conditions and ecological requirements are cleaning solutions containing surfactants before draining into the sewage system or a receiving water generally one Undergo wastewater treatment. The type, the type of treatment and the the necessary effort depends on the respective detergent type, the introduced impurities and the local regulations or the waste water notice. Acidic or alkaline cleaners are too neutral sieren. In the case of emulsified ovens, emulsion splitting must be carried out. Usually the oil content is not yet increased by an emulsion splitting system reduced the prescribed limit values so that flocculation with Aluminum or iron salts, often with the addition of Flocculants, must connect. For silicate-containing Cleaning solutions cause the one that fails during neutralization Silica is an adsorption of oils and other organic substances Zen.
Bei einer Abwasseraufbereitung werden die in den Anwendungslösungen enthaltenen Tenside, soweit sie öllöslich sind, bei der Abtrennung der Öle und Fette ebenfalls weitgehend entfernt.With wastewater treatment, they are used in the application solutions contained surfactants, insofar as they are oil-soluble, when separating the oils and fats are also largely removed.
Bei der Fällung bzw. Flockung von Aluminium- oder Eisenphosphaten bzw. deren Hydroxiden kann der chemische Sauerstoffbedarf (CSB-Wert) des Abwassers, der den wichtigsten Faktor bei der Festlegung der Abwasserabgabe darstellt, stark reduziert werden, soweit er durch Tenside oder auch andere adsorbierbare organische Substanzen hervorgerufen wird. In the precipitation or flocculation of aluminum or iron phosphates or their hydroxides can be the chemical oxygen demand (COD value) of Wastewater, which is the most important factor in determining the Wastewater tax represents, be greatly reduced, as far as it through tensides or other adsorbable organic substances becomes.
Eine weitere Aufbereitungsmöglichkeit für tensidhaltige Reinigungs lösungen ist die teure und aufwendige Ultrafiltration.Another preparation option for cleaning agents containing surfactants solutions is the expensive and complex ultrafiltration.
Bei der Ultrafiltration entsteht neben Aufwand und Kosten für die Ultrafiltrationsmembranen das Problem, daß zwar öllösliche nichtionische Tenside und Antischaummittel fast vollständig zurückgehalten werden, wasserlösliche nichtionische Tenside jedoch die Membran nahezu vollständig passieren. Bei anionischen Tensiden dagegen stellt sich ein Gleichgewicht ein zwischen membrangängigen und zurückgehaltenen Tensiden (Kosswig/Stache, "Die Tenside" Carl Hansa Verlag München Wien (1993)).In addition to the effort and costs for ultrafiltration Ultrafiltration membranes have the problem that oil-soluble nonionic Surfactants and anti-foaming agents are almost completely retained, water-soluble nonionic surfactants, however, the membrane almost happen completely. In contrast, anionic surfactants occur Balance a between membrane-bound and retained Tensides (Kosswig / Stache, "Die Tenside" Carl Hansa Verlag Munich Vienna (1993)).
Die Behandlung von Wäschereiabwässern durch Ultrafiltration wurde beispielsweise in der DE-A 35 13 940, insbesondere zur Rückgewinnung von Wasser und unverbrauchten waschaktiven Substanzen propagiert. Derartige Ultrafiltrationsanlagen führen jedoch zu hohen Investitions- und Wartungskosten. Darüber hinaus führen Tenside häufig, insbesondere bei Langzeitgebrauch, zur Zerstörung der Ultrafiltrationsmembran.Treatment of laundry wastewater by ultrafiltration has been for example in DE-A 35 13 940, especially for recovery propagated by water and unused detergent substances. However, such ultrafiltration systems lead to high investment and Maintenance costs. In addition, surfactants often contribute, in particular Long-term use, to destroy the ultrafiltration membrane.
Neben diesem Investitions- und Wartungsaufwand für Ultrafil trationsanlagen führt noch der oben beschriebene Effekt einer nur unvoll ständigen Zurückhaltung der Tenside zu hoch tensidhaltigen Abwässern, welche nicht in die Kanalisation gelangen sollten.In addition to this investment and maintenance effort for Ultrafil trationsanlagen the effect described above still leads to an incomplete constant reluctance of the surfactants to high tenside-containing waste water, which should not get into the sewage system.
Ein ebenfalls recht aufwendiges Verfahren zum Aufbereiten und Wiederverwenden von Wasch- und Spülwässern offenbart die DE-A 41 24 915. Diese Offenlegungsschrift lehrt es, einen Teil des tensidhaltigen Abwassers zu filtrieren und einen Teil der Abwässer zur Gewinnung von Spülwasser durch Flotation aufzubereiten.Another very complex process for processing and DE-A 41 24 discloses reusing washing and rinsing water 915. This publication teaches part of the surfactant Filter waste water and part of the waste water to extract Treat rinse water by flotation.
Dieses Verfahren soll zwar einerseits die Aufsalzung des Wassers vermeiden. Andererseits wird hierzu jedoch demineralisiertes - also kostenaufwendig durch Ionenaustauscher entsalztes Frischwasser dem aus dem Abwasser gewonnenen Spülwasser wieder zugesetzt, so daß eine mittelmäßige Salzkonzentration resultiert. On the one hand, this process is intended to salt the water avoid. On the other hand, however, this is demineralized fresh water desalinated by ion exchangers the rinse water obtained again added, so that a mediocre salt concentration results.
Vorzugsweise verwendet dieses Verfahren des Standes der Technik Metallsalze als Flotationshilfsmittel.Preferably uses this prior art method Metal salts as flotation aids.
Somit hat dieses Verfahren des Standes der Technik den Nachteil den bei der Flotation entstehenden Flotatschlamm wieder entsorgen zu müssen.Thus, this prior art method has the disadvantage of the flotation sludge arising from the flotation.
Darüber hinaus wird das Abwasser durch Druckentspannungsflotation aufbereitet, was wiederum zum einen technisch aufwendig und zum anderen mit relativ hohen Investitions- und Wartungskosten verbunden ist.In addition, the wastewater is released by flotation processed, which in turn is technically complex and others involve relatively high investment and maintenance costs.
Eine weitere Möglichkeit, die Flotation nach der Lehre der DE-A 41 24 915 durchzuführen, liegt darin, eine sogenannte Elektroflotation anstelle der Metallsalzbehandlung durchzuführen. Dies wiederum weist jedoch den Nachteil auf, daß Elektroflotationsanlagen relativ teuer sind und löst zudem nicht das Problem, den anfallenden tensidhaltigen Flotatschlamm zu entsorgen.Another possibility of flotation according to the teaching of DE-A 41 24 915 is to use a so-called electroflotation instead of the Perform metal salt treatment. However, this in turn shows the Disadvantage that electric flotation plants are relatively expensive and also solve not the problem of flotate sludge to dispose.
Ein weiterer Lösungsansatz zur Aufbereitung von Abwässern, wie sie nach der Wäsche von Kleidungsstücken in Großwäschereien anfällt, wird in der DE-A 40 35 433 offenbart. Nach dem dort offenbarten Verfahren werden die in Großwäschereien anfallenden Öl-in-Wasser-Emulsionen mit dem organischen Lösungsmittel Perchlorethylen versetzt, um dann das Abwas ser in eine erste, im wesentlichen Wasser und in geringem Maße Öl enthaltende Flüssigkeit, die durch Ultrafiltration in Wasser und deponierbares Öl entmischt wird, und in eine zweite das Lösungsmittel, die Schmutzstoffe und Öl enthaltende Flüssigkeitsphase aufzuspalten, die durch Destillation in ein deponierbares Öl-Schmutzstoff-Gemisch und das Lösungsmittel entmischt werden kann.Another approach to treating wastewater, like the one after The washing of clothes in large laundries is carried out in the DE-A 40 35 433 discloses. According to the procedure disclosed there the oil-in-water emulsions produced in large laundries with the organic solvent perchlorethylene added, then the waste water water in a first, essentially water and a little oil containing liquid by ultrafiltration in water and landfillable oil is segregated, and in a second the solvent that Splitting liquid phase containing contaminants and oil, the by distillation in a landfillable oil-contaminant mixture and that Solvent can be separated.
Dieses Verfahren des Standes der Technik weist jedoch den bedeutenden Nachteil auf, daß es zum einen ein ökotoxikologisch bedenkliches organisches Lösungsmittel, welches mit Sicherheit wenigstens in Spuren in die Umwelt gelangt, verwendet. Zum anderen ist hier ebenfalls ein Ultrafiltrationsschritt erforderlich, welcher die bereits eingangs beschrie benen Nachteile aufweist. However, this prior art method has the most important Disadvantage on the one hand that it is an ecotoxicologically questionable organic solvent, which certainly in traces at least the environment gets used. On the other hand, there is also one Ultrafiltration step required, which described the above ben has disadvantages.
Darüber hinaus beschreibt die DE-A 33 05 238 ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Wasser nach vorhergehender Klärung durch einen Vorfilter, wobei das zu reinigende Wasser in einem eigenen Filterkreis zirkuliert. Ferner erfolgt durch den Filterkreislauf auch die Belüftung bzw. der Sauerstoffeintrag mittels einer luftgetriebenen Mammutpumpe. Die Aufgabe der DE-A 33 05 238 besteht darin einen leistungsfähigen Filter zu schaffen, der unter Normalbeanspruchung nicht mehr gereinigt zu werden braucht bzw. bei dem ein automatisches Abscheiden von anfallendem Schlamm, Schmutz oder dergleichen möglich ist. Aufgrund des Aufbaues des in diesem Dokument beschriebenen Filters sowie aufgrund der Sauerstoffanreicherung des Wassers in dem Filter ist ein solcher Filter typischerweise als Aquarienfilter ausgelegt.In addition, DE-A 33 05 238 describes a method for biological water purification after prior clarification a pre-filter, the water to be cleaned in a separate filter circuit circulates. Furthermore, the ventilation circuit also provides ventilation or the oxygen input by means of an air-driven mammoth pump. The The task of DE-A 33 05 238 is to provide a powerful filter create that can no longer be cleaned under normal use needs or where an automatic separation of accruing Mud, dirt or the like is possible. Because of the structure of the filter described in this document and due to the Oxygenation of the water in the filter is one such filter typically designed as an aquarium filter.
Allenfalls kann ein derartiger Filter noch für die Intensiv-Fischzucht verwendet werden. Dies liegt darin begründet, daß der Filter eine Kombination aus biologischem Filter und Grobschmutzfilter darstellt, da als Filtermasse Lavakies verwendet wird.At most, such a filter can still be used for intensive fish farming be used. This is because the filter is a Combination of biological filter and coarse dirt filter, because as Filter mass lava gravel is used.
Diesem Aquarienfilter gemäß dem Stand der Technik der DE-A 33 05 238 kann zur Adsorption nicht abbaubarer Stoffe ein Aktivkohlefilter nachgeschaltet werden, der dann nach Erschöpfung seiner Adsorptions kapazität entsorgt werden muß.This aquarium filter according to the prior art of DE-A 33 05 238 can use an activated carbon filter to adsorb non-degradable substances be connected, which then after exhaustion of its adsorption capacity must be disposed of.
Obwohl gemäß der DE-A 33 05 238 der dort beschriebene Aquarienfilter auch zur Aufbereitung von Abwässern von Wäschereien und anderen Naßbetrieben sowie zur Aufbereitung von Industrieabwässern verwendet werden können soll, werden jedoch keinerlei Angaben in Bezug auf die Art der Abwässer, insbesondere das Verhältnis von tensidhaltigen Abwässern in Bezug auf Mischbiozönosen eingegangen.Although according to DE-A 33 05 238 the aquarium filter described there also for treating wastewater from laundries and others Wet operation and used for the treatment of industrial waste water However, no information regarding Art of waste water, especially the ratio of surfactant-containing waste water in relation to mixed biocenoses.
Gemäß Kosswig und Stache, "Die Tenside", Carl Hansa Verlag München Wien, 1993, stellen die Tenside unter den synthetischen Verbindungen für die umsetzenden Organismen - in der Regel Bakterien - einen Sonderfall dar. Tenside sind nämlich grenzflächenaktive Substanzen. Im Gegensatz zu anderen in Wasser gelösten organischen Verbindungen ziehen sie auf Oberflächen auf. Das gilt auch für Zelloberflächen. Diese Tatsache erleichtert rein physikalisch zwar den Substrat-Organismen (Enzym)- Kontakt. Sie intensiviert jedoch gleichzeitig die in anderem Zusammenhang erwünschte Wirkung dieser Verbindungen, nämlich Lipide zu dispergieren. Die cytoplasmatische Membran der Bakterien und anderer Mikroorganismen besteht aus Phospholipiden, die an Proteine komplex gebunden sind. Die Lipidschicht stellt einen asymmetrischen bimolekularen Film aus Triglyceriden und Phospholipiden dar, deren hydrophobe Enden nach innen weisen, und deren hydrophile Enden nach außen, den Proteinschichten zu gekehrt sind. Aus der biochemischen Forschung ist es allgemein bekannt, daß Tenside auf die Membranlipide solubilisierend wirken, wenn sie auf der Zelloberfläche eine hierfür erforderliche Mindestkonzentration erreicht haben. Auf diese Weise entstehen in der Membran Öffnungen, die den Austritt von Cytoplasma ermöglichen. Dieses Phänomens bedient man sich zum Beispiel bei der Isolierung von DNA aus prokaryotischen und eukaryo tischen Zellen.According to Kosswig and Stache, "Die Tenside", Carl Hansa Verlag Munich Vienna, 1993, put the surfactants among the synthetic compounds for the implementing organisms - usually bacteria - a special case surfactants are namely surface-active substances. In contrast to they absorb other organic compounds dissolved in water Surfaces on. This also applies to cell surfaces. this fact physically facilitates the substrate organisms (enzyme) - Contact. However, at the same time it intensifies that in another context desired effect of these compounds, namely to disperse lipids. The cytoplasmic membrane of bacteria and other microorganisms consists of phospholipids that are complexly bound to proteins. The Lipid layer exhibits an asymmetric bimolecular film Triglycerides and phospholipids whose hydrophobic ends face inwards point, and their hydrophilic ends to the outside, to the protein layers are swept. It is generally known from biochemical research that surfactants have a solubilizing effect on the membrane lipids when they are on the Cell surface reaches a minimum concentration required for this to have. In this way, openings are created in the membrane, which the Allow cytoplasm to escape. One uses this phenomenon for example in the isolation of DNA from prokaryotic and eukaryo table cells.
Die Problematik von biologischen Reinigungsverfahren tensidhaltiger Abwässer kann man auch daran erkennen, daß die von der Europäischen Gemeinschaft vorgeschriebenen Methoden zur Ermittlung des Primär abbaugrades von Tensiden, der sogenannte OECD-Screening-Test bzw. der OECD-Confirmatory-Test von einer Testdauer von 19 Tagen beim Scree ning-Test und von einer Testdauer von 21 Tagen beim Confirmatory-Test ausgeht.The problem of biological cleaning processes containing surfactants Sewage can also be recognized by the fact that the European Community prescribed methods for determining the primary Degradation of surfactants, the so-called OECD screening test or the OECD confirmatory test of a test duration of 19 days at the Scree ning test and a test duration of 21 days in the confirmatory test going out.
Nach dem OECD-Screening-Test werden Tenside, die nach 19 Tagen zu mindestens 80% abgebaut sind, als biologisch abbaubar bezeichnet.According to the OECD screening test, surfactants are used after 19 days are at least 80% degraded, referred to as biodegradable.
Einen beachtlichen Fortschritt und Durchbruch auf dem Gebiet biologischen
Abbaus von tensidhaltigen Abwässern brachte erstmals die Deutsche
Patentschrift DE 44 07 734 C1 der vorliegenden Anmelderin:
Nach der Lehre dieses Patentes war es erstmals möglich, tensidhaltige
Abwässer, insbesondere solchen aus Wäschereien, mittels einer wäscherei
abwasserspezifischen Mischbiozönose biologisch derart aufzubereiten, daß
bis 80% der organischen Inhaltsstoffe der eingespeisten Abwässer allein
durch die biologische Reinigungsstufe zu entfernen und dieses aufbereitete
Wasser wieder als Speisewasser für Wäschereien zu verwenden.
German patent DE 44 07 734 C1 of the present applicant brought remarkable progress and breakthrough in the field of biological degradation of surfactant-containing wastewater:
According to the teaching of this patent, it was possible for the first time to biologically treat wastewater containing wastewater, especially those from laundries, using a laundry wastewater-specific mixed biocenosis in such a way that up to 80% of the organic constituents of the wastewater fed in can be removed solely by the biological purification stage and this treated water again as Use feed water for laundries.
Hierzu wurde im Stand der Technik der DE 44 07 734 C1 das den Waschprozeß verlassende Wasser nach Abtrennung von Sink- und Schwebestoffen einem Sammelbehälter zugeführt und dieses physikalisch vorgereinigte Wasser einem unter aeroben Bedingungen arbeitenden Bioreaktor zugeführt. Der Bioreaktor wies - wie oben erwähnt - eine wäschereiabwasserspezifische Mischbiozönose zur biologischen Aufberei tung des Abwassers auf.For this purpose, the was in the prior art of DE 44 07 734 C1 Washing process leaving water after separation of sink and Suspended substances are fed to a collection container and this physically pre-cleaned water a working under aerobic conditions Bioreactor fed. As mentioned above, the bioreactor had one laundry wastewater-specific mixed biocenosis for biological treatment treatment of the waste water.
Das den Bioreaktor verlassende Wasser wurde einem nachgeschalteten Ad sorber, in der Regel mit Aktivkohlefüllung, zugeführt und das den Adsorber verlassende biologisch und physikalisch gereinigte Wasser wurde dem Waschprozeß wieder als Speisewasser zugeführt.The water leaving the bioreactor was sent to a downstream ad sorber, usually with activated carbon filling, and the adsorber leaving biologically and physically purified water Washing process fed back as feed water.
Mit diesem Verfahren des Stand der Technik war es möglich, aus den tensidhaltigen Abwässern wieder ein Wasser mit im hoher Qualität herzustellen.With this state of the art method it was possible to derive from the Wastewater containing surfactants is a water of high quality to manufacture.
Trotz seiner überragenden Eigenschaften in Bezug auf die erhaltene Reinwasserqualität, wies dieses Verfahren jedoch den Nachteil auf, daß die zu reinigenden Abwässer eine relativ lange Verweilzeit von bis zu 10 Stunden innerhalb des Bioreaktors aufwiesen.Despite its outstanding properties in terms of the preserved Pure water quality, this method had the disadvantage that the waste water to be treated has a relatively long residence time of up to 10 Hours inside the bioreactor.
Ausgehend vom Stand der Technik der DE 44 07 734 C1 ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hinsichtlich dar Verweilzeiten verbessertes biologisches Verfahren zur Reinigung und Wiederverwendung von tensidhaltigen Abwässern zur Verfügung zu stellen.Based on the prior art of DE 44 07 734 C1, it is therefore Object of the present invention, with regard to the retention times improved biological process for cleaning and reuse of wastewater containing surfactants.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt verfahrenstechnisch durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.This task is solved procedurally by characterizing features of claim 1.
Vorrichtungstechnisch wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 21 gelöst.In terms of device technology, the task is characterized by Features of claim 21 solved.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reinigung und Wiederverwendung von tensidhaltigen Abwässern ist bestens geeignet, insbesondere Abwässer von Wäschereien bzw. Großwäschereien zu reinigen und das gereinigte und aufbereitete Wasser wieder als Speisewasser für die Wäscherei zu verwenden.The inventive method for cleaning and reuse of wastewater containing surfactants is particularly suitable, in particular To clean waste water from laundries or large laundries and that purified and treated water again as feed water for the Use laundry.
In vorteilhafter Weise ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren somit möglich mittels einer zweistufigen biologischen Reinigung die im Abwasser enthaltenen Verunreinigungen abzubauen und gereinigtes Wasser einer Wiederverwendung zuzuführen.It is therefore advantageous with the method according to the invention possible by means of a two-stage biological treatment in the wastewater break down contained impurities and purified water one To be reused.
Erfindungsgemäß ist die erste tensidabwasserspezifische Mischbiozönose in der Lage, tensidhaltige Verunreinigungen, die von den Organismen der Biozönose relativ schnell abgebaut werden können, abzubauen, während eine zweite tensidabwasserspezifische Mischbiozönose daran adaptiert ist, in der Regel schwer und damit langsam abbaubare tensidhaltige Verunreinigungen abzubauen. Durch die Anpassung der zweiten Mischbiozönose an diese schwer und langsam abbaubaren Tenside wird durch die gestufte Spezialisierung und Trennung der beiden Mischbio zönosen ein insgesamt schnellerer Tensidabbau und kürzere Gesamtverweilzeiten des tensidhaltigen Abwassers in den Bioreaktoren erzielt.According to the invention, the first surfactant-specific mixed biocenosis is in able to contain surfactant-containing impurities from the organisms of the Biocenosis can be broken down relatively quickly while a second surfactant-specific mixed biocenosis is adapted to it, usually difficult and therefore slowly degradable surfactant Break down impurities. By adjusting the second Mixed biocenosis of these difficult and slowly degradable surfactants through the graded specialization and separation of the two mixed organic overall, surfactant degradation is faster and shorter Total residence times of the wastewater containing surfactants in the bioreactors achieved.
Hierbei ist es überraschend, daß durch Reihenschaltung von zwei Bioreaktoren mit räumlich getrennten unterschiedlich adaptierten Mischbio zönosen kürzere Verweilzeiten von unter vier Stunden erreicht werden als durch Parallelschaltung von Bioreaktoren des Standes der Technik mit gleichen Mischbiozönosen.It is surprising here that by connecting two Bioreactors with spatially separated mixed bio shorter residence times of less than four hours can be achieved through parallel connection of prior art bioreactors same mixed biocenoses.
Durch die relativ kurzen Verweilzeiten können die Bioreaktoren kompakter als bisher gestaltet werden und bei erfindungsgemäßer Reihenschaltung der Bioreaktoren wird eine kompaktere Bauweise erzielt als das bislang bei Parallelschaltung mehrerer Bioreaktoren, die dieselbe Mischbiozönose enthielten, im Stand der Technik der DE 44 07 734 C1 möglich war.The relatively short dwell times make the bioreactors more compact be designed as before and with the inventive series connection of Bioreactors will achieve a more compact design than previously Parallel connection of several bioreactors with the same mixed biocenosis contained, was possible in the prior art of DE 44 07 734 C1.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung wird es möglich, auch an Orten eine Recyclinganlage für tensidhaltige Abwässer, insbesondere Wäschereiabwässer, an denen diese aufgrund von Platzgründen sonst nicht hätten gebaut werden können, zu bauen. By the inventive method and the inventive Device will make it possible to have a recycling facility for locations Waste water containing surfactants, in particular laundry waste water, on which these otherwise could not have been built due to space constraints to build.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann kontinuierlich betrieben werden und bis zu 90% des Abwassers können wieder zu beispielsweise in der Wä scherei verwendbarem Speisewasser aufbereitet werden.The method according to the invention can be operated continuously and up to 90% of the wastewater can be returned to the water feed water that can be used with difficulty.
Besonders überraschend ist hierbei die Tatsache, daß tensidbeladenes Abwasser in der Regel in wenigen Stunden derart biologisch aufbereitet werden können, daß eine Reduzierung der organischen Inhaltsstoffe um bis 98% erfolgt. Dies ist einerseits umso überraschender, als der OECD-Scree ning-Test und der OECD-Confirmatory-Test von einer biologischen Abbaubarkeit der Tenside ausgehen, wenn sie innerhalb von 19 bzw. 21 Tagen zu 80% abgebaut sind, was gleichbedeutend ist mit einem für abwassertechnische Zwecke nur langsamen Abbau der Tenside.What is particularly surprising here is the fact that surfactant-laden Waste water is usually biologically treated in just a few hours can be that a reduction in organic ingredients by up 98% is done. On the one hand, this is all the more surprising than the OECD scree ning test and the OECD confirmatory test from a biological Degradability of the surfactants starts if they are within 19 or 21 Days are 80% degraded, which is equivalent to one for wastewater purposes only slow degradation of the surfactants.
Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens braucht lediglich mit einem Zusatz von etwa 5 bis 10% Frischwasser gerechnet werden, so daß sich enorme Wassermengen einsparen lassen.Because of the method according to the invention, only one Addition of about 5 to 10% fresh water can be expected, so that save enormous amounts of water.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung von Bioreaktoren liegt in der realisierbaren Kreislaufführung des Waschwassers begründet. Hierdurch sind wirkungsvolle Einsparungen von Trink- und Abwasser erzielbar, die sich bei den tendenziell stark steigenden Preisen der Trinkwasserversorgung bzw. der Abwasserentsor gung äußerst positiv auf die Betriebskostenentwicklung sowie auf den Return-of-Investment auswirken.A major advantage of the method according to the invention The use of bioreactors lies in the viable circulation management of the wash water. This means effective savings of drinking water and wastewater, which tends to be strong rising prices of drinking water supply and wastewater disposal extremely positive on the development of operating costs and on the Impact return of investment.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in seiner hohen ökologischen Verträglichkeit, da nur geringe Mengen an Bioschlämmen entsorgt werden müssen.Another important advantage of the method according to the invention is in its high ecological compatibility, since only small amounts of Bio sludges must be disposed of.
Zudem besitzt das biologisch gereinigte Wasser gemäß dem er findungsgemäßen Verfahren eine geringe Härte, was bei der vorgesehenen Prozeßwasserkreislaufführung wiederum Verkalkungen im Rohrleitungs system verhindert und darüber hinaus noch einen deutlich verminderten Waschmitteleinsatz ermöglicht. In addition, the biologically purified water has according to the inventive method a low hardness, which is the intended Process water circulation again calcifications in the pipeline system prevented and also significantly reduced Use of detergent enables.
Somit trägt das erfindungsgemäße Verfahren wesentlich zur Verringerung der Umweltbelastung bei.The method according to the invention thus contributes significantly to the reduction the environmental impact.
Ein besonderer Vorteil der Bioreaktoren besteht darin, daß keine großen Mengen Biomasse ausgetragen werden, keine kontinuierlichen Aus kreisungen von Überschußbiomasse erfolgen und Biomassenrückführungen nur in begrenztem Umfang erforderlich sind.A particular advantage of bioreactors is that they are not large Amounts of biomass are discharged, no continuous expiry Circles of excess biomass are made and biomass returns are only required to a limited extent.
Die Bioreaktoren können erfindungsgemäß unter aeroben und/oder anaeroben Bedingungen betrieben werden.According to the invention, the bioreactors can be aerobic and / or operated under anaerobic conditions.
Grundsätzlich siedelt sich eine tensidabwasser-, insbesondere wäschereiabwasserspezifische, Mischbiozönose, dem Abbaugrad der Ab wasserinhaltsstoffe entsprechend, in den Bioreaktoren an, bzw. muß im Bedarfsfall angeimpft werden. Die für das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendete tensidabwasserspezifische Mischbiozönose enthält im wesentlichen adaptierte aerobe heterotrophe Bakterien sowie aerobe heterotrophe tierische Einzeller und mehrzellige tierische Organismen, insbesondere Mikroorganismen.Basically, a surfactant wastewater settles, in particular laundry wastewater-specific, mixed biocenosis, the degree of degradation of the Ab water content accordingly, in the bioreactors, or must in Be vaccinated if necessary. The procedure for the present Invention used surfactant-specific mixed biocenosis contains essentially adapted aerobic heterotrophic bacteria as well as aerobic heterotrophic animal unicellular and multicellular animal organisms, especially microorganisms.
Dort, wo im Bioreaktor bei aerobem Betrieb die Luft zugeführt wird - in der Regel am unteren Ende - finden sich schwankende Sauerstoff- und/oder Nährstoffkonzentrationen.Where the air is supplied in the bioreactor during aerobic operation - in the Rule at the bottom - there are fluctuating oxygen and / or Nutrient concentrations.
Dort sind im wesentlichen Bakterien angesiedelt, welche derartige Sauerstoffschwankungen und/oder Nährstoffschwankungen ohne weiteres verkraften.Bacteria, which are such, are essentially located there Oxygen fluctuations and / or nutrient fluctuations easily cope.
Darüber hinaus befindet sich in diesem Teil der tensidabwasserspezifischen Mischbiozönose noch eine Ansammlung von fädigen Schwefelbakterien. Dabei obliegt den heterotrophen Bakterien zunächst der Hauptanteil am Abbau der organischen Substanzen der Abwässer.In addition, this part contains the surfactant-specific Mixed biocenosis is still a collection of filamentous sulfur bacteria. The heterotrophic bacteria are responsible for the main part of the Degradation of organic substances in the waste water.
Begibt man sich relativ zum Lufteinstrom zu weiter oben liegenden Kompartimenten, so findet man Protozoen, insbesondere Flagellaten, welche eine besonders hohe pH-Toleranz von 4,7 bis 9,6 und auch darüber aufweisen. If you go to higher up relative to the air inflow Compartments, such as protozoa, especially flagellates, which has a particularly high pH tolerance of 4.7 to 9.6 and above exhibit.
Als nächste Stufe der Mischbiozönose findet man Ciliaten vor, hier insbesondere Uronema marinum sowie in den weitgehend gereinigten Abschnitten Vorticellen und Oxytrichia fallax.The next stage of mixed biocenosis is ciliates, here especially Uronema marinum as well as in the largely cleaned Vorticellen and Oxytrichia fallax sections.
Hierbei ist es besonders erwähnenswert, daß die Flagellaten und Ciliaten, z. B. Coliforme und andere Bakterien auffressen, wodurch deren un gehemmte Vermehrung verhindert wird.It is particularly worth noting that the flagellates and ciliates, e.g. B. eat coliforms and other bacteria, causing their un inhibited propagation is prevented.
Darüber hinaus findet man in den tensidabwasserspezifischen Mischbiozönosen auch Nematoden und Rotatorien (Rädertierchen), also mikroskopisch kleine tierische Vielzeller, welche abgestorbene Biomasse, feinste Partikel, Bakterien und Ciliaten, fressen und verdauen.In addition, one finds in the surfactant-specific ones Mixed biocenoses also nematodes and rotators (rotifers), so microscopic animal multicellular organisms, which dead biomass, finest particles, bacteria and ciliates, eat and digest.
Diese oben beschriebenen Mikroorganismen bilden eine für die vorliegende Erfindung charakteristische Mischbiozönose, wobei diese in der Lage ist, tensidhaltige Abwässer abzubauen, da sie aus ungeklärten tensidhaltigen Industrieabwässern entnommen wurde, und auf den inneren Oberflächen der Bioreaktoren der vorliegenden Erfindung angesiedelt wurde.These microorganisms described above constitute one for the present one Invention characteristic mixed biocenosis, which is able Degrading surfactant-containing wastewater, since it consists of uncleaned surfactant-containing Industrial wastewater was removed and on the inner surfaces of the bioreactors of the present invention.
Grundsätzlich enthalten beide Bioreaktoren dieselben Organismen. Jedoch sind die beiden Biozönosen - wie eingangs erwähnt - an unterschiedliche Verunreinigungen optimal angepaßt, wobei die erste Mischbiozönose an schnell und leicht abbaubare Verunreinigungen angepaßt ist, während die zweite Mischbiozönose an schwerer und daher langsamer abbaubare Substanzen adaptiert ist.Basically, both bioreactors contain the same organisms. However As mentioned at the beginning, the two biocenoses are different Impurities optimally adapted, with the first mixed biocenosis quickly and easily degradable contaminants is adapted while the second mixed biocenosis in heavier and therefore more slowly degradable Substances is adapted.
Gemäß Anspruch 21 weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens folgende Baugruppen
auf:
wenigstens eine Abwasserzuführeinrichtung; und
einen unter aeroben und/oder anaeroben Bedingungen arbeitenden ersten
Bioreaktor, der eine erste tensidabwasserspezifische Mischbiozönose zur
biologischen Aufbereitung des Abwassers aufweist, wobei
dem ersten Bioreaktor wenigstens ein zweiter unter aeroben und/oder
anaeroben Bedingungen arbeitender Bioreaktor mit einer zweiten
tensidabwasserspezifischen Mischbiozönose in Prozeßrichtung nachge
schaltet ist, wobei die erste tensidabwasserspezifische Mischbiozönose
schnell abbaubare Substanzen abbaut und die zweite tensidabwasser
spezifische Mischbiozönose langsamer abbaubare Substanzen abbaut.According to claim 21, a device according to the invention for performing the method according to the invention has the following assemblies:
at least one waste water supply device; and
a first bioreactor operating under aerobic and / or anaerobic conditions, which has a first surfactant-wastewater-specific mixed biocenosis for the biological treatment of the wastewater, wherein
the first bioreactor is followed by at least a second bioreactor operating under aerobic and / or anaerobic conditions with a second surfactant-specific mixed biocenosis in the process direction, the first surfactant-specific mixed biocenosis degrading rapidly degradable substances and the second surfactant-specific mixed biocenosis degrading more slowly.
Das Abwasser, insbesondere das Wäschereiabwasser, gemäß Anspruch 2 durch Sedimentation und/oder Filterung - z. B. mittels eines groben Flusensiebs - vorzureinigen, hat den Vorteil, daß hierdurch die Biomasse der Bioreaktoren nicht unnötig durch Schlammansammlung gestört oder zerstört wird.The waste water, in particular the laundry waste water, according to claim 2 by sedimentation and / or filtering - e.g. B. by means of a rough Fluff filter - pre-cleaning has the advantage that this means the biomass the bioreactors are not unnecessarily disturbed by sludge accumulation or gets destroyed.
Die tensidhaltigen Abwässer gemäß Anspruch 3 zu neutralisieren, bevor sie den Bioreaktoren zugeführt werden hat den Vorteil, daß die Leistungsfähigkeit der adaptierten Mikroorganismen und Organismen der Mischbiozönosen erhöht wird. Damit kann die Verweilzeit in den Bioreaktoren weiter erniedrigt werden und somit im gleichen Bio reaktorvolumen ein größerer Durchsatz erreicht und die Recyclingquote erhöht werden.Neutralize the surfactant-containing wastewater according to claim 3 before it the bioreactors have the advantage that the Performance of the adapted microorganisms and organisms of the Mixed biocenoses is increased. This allows the dwell time in the Bioreactors are further reduced and thus in the same bio reactor volume achieved a higher throughput and the recycling rate increase.
Gemäß Anspruch 4 werden die tensidhaltigen Abwässer einer Oxidationsbehandlung unterzogen. Die Oxidationsbehandlung hat zur Folge, daß schwer abbaubare - häufig relativ große Moleküle - aufgebrochen werden. Diese Molekülbruchstücke sind wiederum leichter in den biologischen Reinigungsstufen abzubauen. Die Effektivität der Gesamtreini gung wird hierdurch gesteigert.According to claim 4, the surfactant-containing wastewater Subjected to oxidation treatment. The result of the oxidation treatment is that poorly degradable - often relatively large molecules - broken open become. These molecular fragments are in turn easier in the break down biological purification stages. The effectiveness of total cleanliness This increases the supply.
Besonders bevorzugt wird eine Kombination von Ozon und Natriumhypochlorit zur Oxidationsbehandlung gemäß Anspruch 5 einge setzt.A combination of ozone and is particularly preferred Sodium hypochlorite for the oxidation treatment according to claim 5 puts.
Hierbei ist es überraschend, daß die Organismen der Mischbiozönosen die verwendeten Oxidationsmittel vertragen.It is surprising here that the organisms of the mixed biocenoses tolerate the oxidizing agent used.
Die Oxidationsbehandlung kann sowohl vor dem Zuführen zu den Bioreaktoren als auch danach durchgeführt werden. Wird sie im Anschluß an die biologische Reinigung durchgeführt, so wird zusätzlich ein frischer Geruch erzeugt und die Keimzahl im Ablauf wird signifikant verringert.The oxidation treatment can be carried out either before being fed to the Bioreactors can be performed as well afterwards. It will follow carried out on the biological cleaning, so a fresh one is also added Odor is generated and the number of bacteria in the drain is significantly reduced.
Bei einer derartig angeordneten Oxidationseinrichtung gelangen Molekülbruchstücke, die aus größeren in der biologischen Reinigung nicht abgebauten Molekülen durch den Oxidationsvorgang entstanden sind, mit dem Recyclingwasser wieder in den Waschprozeß und werden anschließend in den biologischen Reinigungsstufen eliminiert.Arrive at such an arranged oxidation device Molecular fragments that are not larger in biological cleaning degraded molecules are created by the oxidation process with the recycling water back into the washing process and will subsequently eliminated in the biological cleaning stages.
Neben der angesprochenen Ozonisierung kann auch auf bekannte elektrochemische Oxidationsverfahren zurückgegriffen werden (zum Beispiel Elektrolyse, anodische Oxidation).In addition to the aforementioned ozonization, known ones can also be used electrochemical oxidation processes are used (for Example electrolysis, anodic oxidation).
Durch die Oxidation von organischen Substanzen wird das BSB/CSB- Verhältnis erhöht (verbessert) und damit die Abbaubarkeit im Gesamtkreislauf erhöht.Through the oxidation of organic substances, the BOD / COD Ratio increased (improved) and thus the degradability in the Overall cycle increased.
Gemäß Anspruch 6 prozeßbedingte Wasserverluste durch Regenwasser zu ersetzen hat einerseits Vorteile hinsichtlich der Kosten. Andererseits muß das Regenwasser nicht - wie Frischwasser - zusätzlich enthärtet werden.According to claim 6 process-related water losses due to rainwater On the one hand, replacing has advantages in terms of costs. On the other hand, must the rainwater - like fresh water - is not additionally softened.
Die Maßnahmen der Ansprüche 7 und 8 haben den Vorteil, daß hierdurch der Wirkungsgrad des Tensidabbaus gesteigert wird.The measures of claims 7 and 8 have the advantage that the Efficiency of surfactant degradation is increased.
Gemäß Anspruch 9 können Abwässer gereinigt werden, welche Tenside nahezu aller Art enthalten, insbesondere jedoch solche, die von Wasch- und Reinigungsmitteln stammen.According to claim 9 waste water can be cleaned, which surfactants contain almost all types, but especially those and cleaning agents.
Die abhängigen Ansprüche 10, 11 und 12 stellen vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens insoweit dar, als die dort aufgeführten Substanzen heutzutage in größeren Mengen in Universalwasch- und Reinigungsmitteln vorkommen.The dependent claims 10, 11 and 12 represent advantageous Developments of the method according to the invention to the extent that Substances listed there today in larger quantities Universal washing and cleaning agents occur.
Nach Anspruch 13 ist es bevorzugt, das erfindungsgemäße Verfahren auf Abwässer anzuwenden, welche einen alkalischen pH, insbesondere einen pH von ca. 8 bis 11 aufweisen. According to claim 13, it is preferred to the method according to the invention To use waste water that has an alkaline pH, especially one Have pH of about 8 to 11.
Gemäß Anspruch 14 werden vorzugsweise Abwässer gereinigt, welche einen Mangan- und/oder Eisengehalt kleiner 1% aufweisen. Jedoch ist es selbstverständlich auch möglich, mit höheren Mangan- und/oder Eisengehalten oder Schwermetallgehalten das erfindungsgemäße Ver fahren durchzuführen. Sollten die Schwermetallgehalte jedoch zu groß werden, so sind gegebenenfalls geeignete Maßnahmen wie Präzipitation, Flockung oder zusätzliche Adsorption durchzuführen.According to claim 14, waste water is preferably cleaned, which have a manganese and / or iron content of less than 1%. However it is of course also possible with higher manganese and / or Iron contents or heavy metal contents the Ver according to the invention drive to perform. However, the heavy metal content should be too high appropriate measures such as precipitation, To perform flocculation or additional adsorption.
Gemäß Anspruch 15 können Abwässer verwendet werde, welche einen chemischen Sauerstoffbedarf (CSB) von ca. 150 bis 3000 mg/l, O2 aufweisen.According to claim 15 wastewater can be used, which have a chemical oxygen demand (COD) of about 150 to 3000 mg / l, O 2 .
Dies hat den Vorteil, daß somit die meisten industriell anfallenden Tensidabwässer mit dem vorliegenden Verfahren gereinigt werden können. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf Wäschereiab wässer beschränkt, sondern es können prinzipiell sämtliche tensidhaltigen Abwässer aufbereitet werden.This has the advantage that most of them are industrial Surfactant waste water can be cleaned with the present method. Of course, the present invention is not laundry-related limited water, but in principle all surfactants can Wastewater can be treated.
So ist es beispielsweise durchaus möglich, das vorliegende Verfahren auch mit den Abwässern einer Großküchenspülanlage durchzuführen, um diese Abwässer dann als Brauchwässer weiterzuverwenden.For example, it is quite possible that the present method is also possible with the wastewater of a canteen kitchen system to perform this Waste water can then be used as process water.
Von besonderer Bedeutung ist das vorliegende Verfahren jedoch für die Aufbereitung von Textilwäschereiabwässern.However, the present method is of particular importance for the Treatment of textile laundry waste water.
Nach Anspruch 16 können Abwässer mit den in Waschmitteln gängigen Hilfsstoffen gereinigt werden.According to claim 16 wastewater with the usual in detergents Auxiliaries are cleaned.
Gemäß Anspruch 17 weist das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigte Wasser vorteilhaft einen pH-Wert von ca. 6 bis 10, insbesondere ca. 8 bis 9 auf, womit es in der Nähe des Neutralpunktes liegt, so daß es ohne weitere pH-Einstellung wieder in einen Waschkreislauf eingeschleust werden kann.According to claim 17, this has the method according to the invention purified water advantageously a pH of about 6 to 10, in particular about 8 to 9, which is close to the neutral point, so that it fed back into a washing cycle without further pH adjustment can be.
Sollte es jedoch erforderlich sein, ein neutrales oder leicht saures Wasser zu erhalten, so kann ohne weiteres - beispielsweise etwa durch CO2-Gaben - der pH-Wert auf 7 oder darunter eingestellt werden. However, if it is necessary to obtain neutral or slightly acidic water, the pH can easily be adjusted to 7 or below, for example by adding CO 2 .
Die Maßnahmen des Anspruchs 18, daß ca. 80 bis 95% der eingesetzten Abwässer für eine erneute Einspeisung in einen Wäschereiprozeß als gereinigtes Wasser wiedergewonnen werden, führen zu einem enorm wirtschaftlichen Verfahren sowie zu einem sehr schnellen Return-of Investment.The measures of claim 18 that about 80 to 95% of the used Wastewater for re-feeding into a laundry process as purified water can lead to an enormous economic process and a very fast return of Investment.
Gemäß Anspruch 19 weist somit das den Bioreaktor verlassende Wasser lediglich noch ca. 5 bis 20% der organischen Inhaltsstoffe der eingespeisten Abwässer auf, welche dann vorteilhaft bei Bedarf leicht über einen zusätzlichen nachgeschalteten Adsorber entfernt werden können.According to claim 19, the water leaving the bioreactor thus has only about 5 to 20% of the organic ingredients fed wastewater, which is then advantageous if necessary slightly an additional downstream adsorber can be removed.
Vorteilhaft können gemäß Anspruch 20 die zu reinigenden Abwässer bei Bedarf zusätzlich mit spezifischen Nährstoffen für die mischbiozönotischen Mikroorganismen versetzt werden, - falls den Mikroorganismen ein spezieller Nährstoff aus den eingespeisten Abwässern nicht zugänglich ist.According to claim 20, the wastewater to be cleaned can be advantageous Additional needs with specific nutrients for the mixed biocenotic Microorganisms are added - if the microorganisms special nutrient from the fed wastewater is not accessible.
Die Unteransprüche 22 bis 30 stellen vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar.The sub-claims 22 to 30 represent advantageous developments of the device according to the invention.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aufgrund der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen.Further advantages and features of the present invention result based on the description of an embodiment and based on the Drawings.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 das erfindungsgemäße Verfahren in schematischer Darstellung. Fig. 1 shows the inventive method in a schematic representation.
Die Abwässer einer Wäscherei 1 werden zur Abtrennung von Flusen und Textilabrieb über Filtersiebe 2 in einem Stapelbehälter 3 geleitet und dort gesammelt. Das Volumen des Behälters 3 wird so dimensioniert, daß im Beispielsfalle eine Eintagesabwassermenge bevorratet werden kann.The wastewater from a laundry 1 is passed over filter screens 2 in a stacking container 3 to separate lint and textile abrasion and collected there. The volume of the container 3 is dimensioned so that a one-day amount of waste water can be stored in the example.
Im Beispielsfalle wird das zu reinigende tensidhaltige Abwasser mittels einer Neutralisationseinrichtung 4 durch Zugabe von Salzsäure oder andere Säuren oder Rauchgasnutzung (CO2) auf einen pH von ca. 7 automatisch eingestellt. Zur homogenen Durchmischung des Inhaltes des Stapelbehälters 3 ist ein in Fig. 1 nicht gezeigtes Rührwerk oder Pumpe vorgesehen.In the example, the wastewater containing surfactant to be cleaned is automatically adjusted to a pH of approximately 7 by means of a neutralization device 4 by adding hydrochloric acid or other acids or using flue gas (CO 2 ). An agitator or pump (not shown in FIG. 1) is provided for homogeneous mixing of the contents of the stacking container 3 .
Die gesammelten neutralisierten Abwässer weisen folgende Werte auf:
CSB: 510 mg/l, O2
BSB5: 200 mg/l O2
pH: 7,0
Härte: 5,6° dH
Leitfähigkeit: 1670 µS/cm
Gesamtmenge organische Bestandteile: TOC = 82 mg/lThe collected neutralized wastewater has the following values:
COD: 510 mg / l, O 2
BOD 5 : 200 mg / l O 2
pH: 7.0
Hardness: 5.6 ° dH
Conductivity: 1670 µS / cm
Total amount of organic components: TOC = 82 mg / l
Ein derartiges Abwasser wird aus dem Stapelbehälter 3 über einen Abwasserzufluß einem ersten Bioreaktor 6 zugeführt, der eine erste Mischbiozönose aufweist, welche an leicht und schnell abbaubare Tensid- Verunreinigungen adaptiert ist. Am in Fig. 1 oberen Ende 7 verläßt das in der ersten biologischen Stufe gereinigte Wasser den ersten Bioreaktor 6 über Rohrleitung 8 und wird am in Fig. 1 unteren Ende in einen zweiten Bioreaktor 9 eingeleitet. Der zweite Bioreaktor 9 weist eine an schwerer und damit langsamer abbaubare Tensid-Verunreinigungen angepaßte Mischbiozönose auf.Such wastewater is fed from the stacking container 3 via a wastewater inflow to a first bioreactor 6 which has a first mixed biocenosis which is adapted to easily and quickly degradable surfactant contaminants. At the upper end 7 in FIG. 1, the water purified in the first biological stage leaves the first bioreactor 6 via pipeline 8 and is introduced into a second bioreactor 9 at the lower end in FIG. 1. The second bioreactor 9 has a mixed biocenosis adapted to heavier and therefore more slowly degradable surfactant contaminants.
Durch die zweistufige getrennte Ausbildung der Mischbiozönosen in den Bioreaktoren 6 und 9 ist jeder der Bioreaktoren 6 und 9 quasi auf seine Tensid-Verunreinigungen spezialisiert und hierdurch optimal an diese angepaßt. Hierdurch wird die Effektivität gegenüber dem einstufigen Verfahren des Stand der Technik stark gesteigert. Es werden Verweilzeiten in beiden Bioreaktoren 6 und 9 zusammen von nur 2 bis 4 Stunden erreicht.Due to the two-stage separate formation of the mixed biocenoses in the bioreactors 6 and 9 , each of the bioreactors 6 and 9 is specialized in its surfactant contaminants and is therefore optimally adapted to them. This greatly increases the effectiveness compared to the single-stage process of the prior art. Residence times in both bioreactors 6 and 9 together of only 2 to 4 hours are achieved.
Im Vergleich zum Parallelbetrieb der Bioreaktoren im Stand der Technik können die Reaktorgrößen um ca. 50% reduziert werden, wodurch sich besonders platzsparende Anlagen realisieren lassen, die besonders gut zum Nachrüsten von bestehenden Wäschereien geeignet sind. In comparison to the parallel operation of the bioreactors in the prior art the reactor sizes can be reduced by approx. 50% Have particularly space-saving systems implemented that are particularly good for Retrofitting existing laundries are suitable.
Die Bioreaktoren 6 und 9 weisen bewegliche Böden auf. Durch die Bewegung wird eine intensivere Diffusion der abzubauenden Substanzen und damit eine höhere Reinigungswirkung durch biologischen Abbau erzielt.The bioreactors 6 and 9 have movable floors. The movement results in a more intensive diffusion of the substances to be broken down and thus a higher cleaning effect through biodegradation.
Die Bioreaktoren 6 und 9 weisen an ihrem in Fig. 1 unteren Ende Lufteinlässe 10 und 11 auf, über die bei Bedarf auch Hilfsstoffe in die Bioreaktoren 6 und 9 eingeschleust werden können.The bioreactors 6 and 9 have air inlets 10 and 11 at their lower end in FIG. 1, via which auxiliary materials can also be introduced into the bioreactors 6 and 9 if necessary.
Die zweistufig biologisch gereinigten Abwässer werden am oberen Ende 12 über den Ausgang 13 einer Filtereinrichtung 14 zum Zurückhalten von Biomasse geführt.The two-stage biologically purified wastewater is conducted at the upper end 12 via the outlet 13 of a filter device 14 for the retention of biomass.
Zur Aufspaltung von nicht biologisch abbaubaren Molekülen wird das gereinigte Wasser einer Ozonisierungseinrichtung 15 zur Oxidationsbe handlung zugeführt. Die Oxidationsbehandlung wird durch Zugabe von Natriumhypochlorit unterstützt.To split non-biodegradable molecules, the purified water is supplied to an ozonization device 15 for oxidation treatment. The oxidation treatment is supported by the addition of sodium hypochlorite.
Etwaige noch vorhandene Verunreinigungen werden aufgebrochen und beim nächsten Eintreten in die Bioreaktoren 6 und 9 abgebaut.Any contaminants that are still present are broken up and broken down the next time they enter bioreactors 6 and 9 .
Das ozonisierte Wasser hat einen frischen Geruch und wird einem zweiten Stapelbehälter 16 zugeführt.The ozonized water has a fresh smell and is fed to a second stacking container 16 .
Der Stapelbehälter 16 wird ebenfalls von gefiltertem Regenwasser aus einem in Fig. 1 nicht gezeigten Regenwasserreservoir gespeist, um Wasserverluste auszugleichen.The stacking container 16 is also fed by filtered rainwater from a rainwater reservoir, not shown in FIG. 1, in order to compensate for water losses.
Aus dem Stapelbehälter 16 wird das gereinigte Wasser über Rohrleitung 17 wieder der Wäscherei als Speisewasser zugeführt.From the stacking container 16 , the purified water is returned to the laundry as feed water via pipeline 17 .
Das mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens aufbereitete Wasser weist
die folgenden Werte auf:
CSB: 22,0 mg/l O2
BSB5: 5 mg/l, O2
pH: 8,2
Härte: 5,6° dH
Leitfähigkeit: 1670 µS/cm
Gesamtmenge organische Bestandteile: TOC = 7 mg/lThe water treated by means of the method according to the invention has the following values:
COD: 22.0 mg / l O 2
BOD 5 : 5 mg / l, O 2
pH: 8.2
Hardness: 5.6 ° dH
Conductivity: 1670 µS / cm
Total amount of organic components: TOC = 7 mg / l
Zirka alle 35 Wochen erfolgt ein Rückspülen des Bioreaktors 14, wobei dessen im wesentlichen aus Biomasse bestehender Rückstand dann verwertet bzw. entsorgt wird.The bioreactor 14 is backwashed approximately every 35 weeks, and its residue, which essentially consists of biomass, is then recycled or disposed of.
Das aufzubereitende Abwasser verweilt ca. zwei Stunden in den Bio reaktoren 6 und 9.The waste water to be treated remains in the bio-reactors 6 and 9 for about two hours.
Wie jedes biotechnologische System, müssen auch die in dem er findungsgemäßen Verfahren verwendeten Bioreaktoren 6 und 9 "eingefah ren" werden (6 Wochen).Like any biotechnological system, the bioreactors 6 and 9 used in the process according to the invention must be "run in" (6 weeks).
Dies geschieht vorteilhaft und in einfacher Weise dadurch, daß man aus Abwässern von industriellen Wäschereien, im Beispielsfalle Textil wäschereien, welche sich schon längere Zeit im Betrieb befinden, mehrere Proben von sich dort befindlichen Biofilmen, welche die wäschereispezifischen Mischbiozönosen bilden, auf den inneren Oberflächen der Bioreaktoren, vorzugsweise Lochbodenkaskadenbioreak toren, ansiedelt. Dies geschieht dadurch, daß man das Biofilmmaterial aus den entsprechenden Industrieabwässern in Wasser suspendiert, gegebenenfalls mit zusätzlichen Nährstoffen, wie Phosphaten und/oder Nitraten und/oder Aminosäuren, versorgt und dieses mehr oder weniger synthetische Abwasser für mehrere Tage in dem einzufahrenden Bioreaktor aeroben und/oder anaeroben Bedingungen aussetzt. Hierdurch siedelt sich eine wäschereispezifische Mischbiozönose auf den inneren Oberflächen des Bioreaktors an, welche dann in der Lage ist, tensidhaltige Abwässer der beschriebenen Art mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens abzubauen.This is done advantageously and in a simple manner by Waste water from industrial laundries, in the example textile laundries that have been in operation for a long time, several Samples of biofilms located there, which the form laundry-specific mixed biocenoses on the inner Surfaces of the bioreactors, preferably perforated cascade bioreak gates, settled. This is done by taking out the biofilm material the corresponding industrial waste water suspended in water, optionally with additional nutrients such as phosphates and / or Nitrates and / or amino acids, and this more or less synthetic wastewater for several days in the bioreactor to be run in exposed to aerobic and / or anaerobic conditions. This settles a laundry-specific mixed biocenosis on the inner surfaces of the Bioreactor, which is then able to contain surfactant-containing wastewater described type using the method according to the invention.
Die zweite Mischbiozönose wird mit dem schwer abbaubaren Material gestreßt, damit ein Selektionsdruck entsteht, der die Organismen dieser Biozönose optimal an die abzubauenden Substanzen anpaßt. The second mixed biocenosis is made with the hard-to-decompose material stressed, so that a selection pressure arises that the organisms of this Biocoenosis optimally adapts to the substances to be broken down.
Diese Beimpfung des Bioreaktors kann reproduzierbar durchgeführt werden, immer mit dem Ergebnis, daß tensidhaltige Abwässer bis zu ca. 98% in ihrem organischen Gehalt an Verunreinigungen vermindert werden.This inoculation of the bioreactor can be carried out reproducibly, always with the result that wastewater containing surfactants up to approx. 98% their organic content of impurities can be reduced.
Somit steht mit der vorliegenden Erfindung ein verbessertes biologisches Abbauverfahren für tensidhaltige Abwässer, insbesondere Wäschereiab wässer, zur Verfügung. Selbstverständlich ist das Verfahren nicht auf derartige Wäschereiabwässer beschränkt, sondern es kann bei vielen Arten von wasser-, wasch- und reinigungsmittelintensiven Prozessen eingesetzt werden, wobei dann die Mischbiozönose eine entsprechend andere biologische Zusammensetzung aufweisen wird.Thus, the present invention provides an improved biological Degradation process for surfactant-containing wastewater, especially laundry water, available. Of course, the procedure is not open such laundry sewage is limited, but it can be of many types of water, detergent and cleaning agent-intensive processes be, the mixed biocenosis then a correspondingly different one will have biological composition.
Claims (30)
das den ersten Bioreaktor (6) verlassende Abwasser einem zweiten unter aeroben und/oder anaeroben Bedingungen arbeitenden Bioreaktor (9) mit einer zweiten tensidabwasserspezifischen Mischbiozönose zugeführt wird, wobei die erste tensidabwasserspezifi sche Mischbiozönose schnell abbaubare Substanzen abbaut und die zweite tensidabwasserspezifische Misch biozönose langsamer abbaubare Substanzen abbaut; und
das den zweiten Bioreaktor verlassende biologisch und physikalisch gereinigte Wasser wieder dem Waschpro zeß als Speisewasser zugeführt wird.1. A method for cleaning and reusing surfactant-containing wastewater from washing processes, the water leaving the washing process, after physical pre-cleaning, being fed to a first bioreactor ( 6 ) working under aerobic and / or anaerobic conditions, which contains a first surfactant-specific water-mixed biocenosis for biological treatment of the waste water, characterized in that
the wastewater leaving the first bioreactor ( 6 ) is fed to a second bioreactor ( 9 ) working under aerobic and / or anaerobic conditions with a second surfactant-wastewater-specific mixed biocenosis, the first surfactant-wastewater-specific mixed biocenosis degrading rapidly degradable substances and the second surfactant-specific mixed biodegradable substances slowly degrades; and
the biologically and physically purified water leaving the second bioreactor is fed back to the washing process as feed water.
anionischen Tensiden, insbesondere Carboxylaten, Seifen, Fettalkylethercarboxylaten, Alkylsulfaten, insbe sondere Natriumdodecylsulfat (SDS), Alkylphosphaten, Alkyletherphosphaten, Alkylbenzolsulfonaten, Olefin sulfonaten, Alkansulfonaten, und Sulfobernstein säureestern;
nichtionischen Tensiden, insbesondere Oxethylaten, Fettsäurealkanolamiden, Polyhydroxyverbindungen, Al kyloligoglycosiden und Alkylpolyglycosiden; und
kationischen Tensiden, insbesondere Tetraalkylammo niumsalzen, Imidazoliniumsalzen; sowie deren Mischungen.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the waste water contains surfactants which are selected from the group consisting of:
anionic surfactants, especially carboxylates, soaps, fatty alkyl ether carboxylates, alkyl sulfates, in particular sodium dodecyl sulfate (SDS), alkyl phosphates, alkyl ether phosphates, alkyl benzene sulfonates, olefin sulfonates, alkane sulfonates, and sulfoberstein acid esters;
nonionic surfactants, especially oxyethylates, fatty acid alkanolamides, polyhydroxy compounds, alkyl oligoglycosides and alkyl polyglycosides; and
cationic surfactants, especially tetraalkylammonium salts, imidazolinium salts; as well as their mixtures.
anorganischen Anionen, insbesondere Nitraten, Nitriten, Sulfaten, Sulfiten, Sulfiden, Hydrogensulfiten, Phosphonaten, Phosphaten, Oligo- und Polyphos phaten, Hydrogenphosphaten, Hydroxiden, Halo geniden, insbesondere Chloriden, Silicaten; und
organischen Anionen, insbesondere Carbonsäure anionen, vorzugsweise Acetaten; substituierten Carbon säureanionen, insbesondere Hydroxycarbonsäuren wie Citrate, Tartrate; sowie deren Mischungen.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that waste water is used which additionally contain anions, which are selected from the group consisting of:
inorganic anions, in particular nitrates, nitrites, sulfates, sulfites, sulfides, hydrogen sulfites, phosphonates, phosphates, oligo- and polyphosphates, hydrogen phosphates, hydroxides, halides, in particular chlorides, silicates; and
organic anions, especially carboxylic acid anions, preferably acetates; substituted carboxylic acid anions, especially hydroxycarboxylic acids such as citrates, tartrates; as well as their mixtures.
Alkalikationen, insbesondere Natrium-, Kaliumkationen; Erdalkalikationen, insbesondere Calcium- und Magnesiumkationen; Eisenkationen, Mangankationen und anderen Schwermetallkationen; sowie deren Mischungen.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that waste water is used which additionally contain cations which are selected from the group consisting of:
Alkaline cations, especially sodium, potassium cations; Alkaline earth metal cations, especially calcium and magnesium cations; Iron cations, manganese cations and other heavy metal cations; as well as their mixtures.
Buildern, insbesondere Ortho- und kondensierte Phosphate, Borate, Silikate, Alkalien, Zeolithe, Komplexbilder;
Co-Buildern, insbesondere Polycarboxylat;
Bleichmitteln, insbesondere Perborate; sowie Bleichaktivato ren;
Vergrauungsinhibitoren, insbesondere Carboxymethylcellulose, Celluloseether;
Stabilisatoren; Schauminhibitoren;
Enzymen, insbesondere Lipasen, Proteasen und Amylasen;
optischen Aufhellern, insbesondere Stilben- und Biphenyldisty rylderivate; und
Füllstoffen, insbesondere Natriumsulfat; Farbstoffe; Duftstoffe; sowie deren Mischungen.16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the waste water contains auxiliaries which are selected from the group consisting of:
Builders, especially ortho- and condensed phosphates, borates, silicates, alkalis, zeolites, complexing agents;
Co-builders, especially polycarboxylate;
Bleaching agents, in particular perborates; as well as bleach activators;
Graying inhibitors, in particular carboxymethyl cellulose, cellulose ethers;
Stabilizers; Foam inhibitors;
Enzymes, especially lipases, proteases and amylases;
optical brighteners, in particular stilbene and biphenyl distyl derivatives; and
Fillers, especially sodium sulfate; Dyes; Fragrances; as well as their mixtures.
einem unter aeroben und/oder anaeroben Bedingungen arbeitenden ersten Bioreaktor (6), der eine erste tensidabwasserspezifische Mischbiozönose zur biolo gischen Aufbereitung des Abwassers aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
dem ersten Bioreaktor (6) wenigstens ein zweiter unter aeroben und/oder anaeroben Bedingungen arbeitender Bioreaktor (9) mit einer zweiten tensidabwasserspezi fischen Mischbiozönose in Prozeßrichtung nachge schaltet ist, wobei die erste tensidabwasserspezifische Mischbiozönose schnell abbaubare Substanzen abbaut und die zweite tensidabwasserspezifische Mischbio zönose langsamer abbaubare Substanzen abbaut.21. Device for performing the method according to one of claims 1 to 20, with at least one waste water supply device ( 5 ); and
a working under aerobic and / or anaerobic conditions first bioreactor ( 6 ), which has a first surfactant-specific wastewater mixed biocenosis for the biological treatment of the wastewater, characterized in that
the first bioreactor ( 6 ) is followed by at least a second bioreactor ( 9 ) working under aerobic and / or anaerobic conditions with a second surfactant-specific mixed biocenosis in the process direction, the first surfactant-specific mixed biocenosis rapidly degrading substances and the second surfactant-specific slow biodegradable biodegradable Degrades substances.
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|---|---|---|---|
| DE19905300A DE19905300A1 (en) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | Purifying and recovering surfactant-containing water from industrial scale washing processes using two bioreactors containing biodegraders of different activity rate |
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|---|---|
| DE (1) | DE19905300A1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10033513A1 (en) * | 2000-07-11 | 2002-01-31 | Textil Service | Method and device for treating laundry waste water |
| EP1714946A2 (en) | 2005-04-18 | 2006-10-25 | Ecker Ingenieurgesellschaft mbh | Apparatus and process for the biological treatment of waste water |
| DE102009031703A1 (en) * | 2009-07-04 | 2011-01-05 | Textil-Service Klingelmeyer Gmbh & Co. Kg | Treating laundry wastewater, comprises releasing the wastewater occurring in laundry as undissolved and biologically biodegradable dissolved substances into biomembrane reactor, and intermediately storing reactor permeate in storage tank |
| DE102010031265A1 (en) * | 2010-07-13 | 2012-01-19 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Method for operating condensation dryer, involves treating process air duct behind drying chamber by acidic or base solution as active liquid |
| US10328685B2 (en) | 2013-12-16 | 2019-06-25 | General Electric Company | Diode laser fiber array for powder bed fabrication or repair |
-
1999
- 1999-02-09 DE DE19905300A patent/DE19905300A1/en not_active Withdrawn
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