DE2101376A1 - Verfahren zur Abwasserbehandlung - Google Patents

Description

Dr. Ing. Waiter Abitz )?· Januar 1971

Dr. Di^c, F. M ο rf 0B-4720-A-B

Dr. Κ--"·.-- -A. n,auns 8 München 36, ;'isn:-rr.ei.<jrstr.28

E.I. du Pont de Nemours & Company, »'

Wilmington, Delaware, V.St.A. z^

Verfahren zur Abwasserbehandlung *

Kanalisationsabwässer und/oder industrielle Abwässer werden gemäss der Erfindung durch ein Verfahren gereinigt, ^ bei dem das Abwasser dem aktivierten Schiammwasserbehand- "ς lungsverfahren in Gegenwart von Aktivkohle oder Pullererde < _} unterworfen wird. Ein sauerstoffhaltiges Gas wird innerhalb **V des flüssigen Gemischs während der Behandlung zur Herbei- jNp führung von Oxidationsmitteln verteilt. Das Verfahren setzt ^ in wirksamer Weise den biologischen Sauerstoffbedarf, den ?$ chemischen Sauerstoffbedarf und den gesamten, organischen Gehalt des Abwassers in einer ungewöhnlich raschen Weise " herab und entfernt Material, das normalerweise durch die ψ' aktivierte Schlammbehandlung allein nicht entfernt wird. ^V

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von ~f°

Wasser aus Kanalisationsabfällen und industriellen Abfällen. f~

Insbesondere betrifft die Erfindung ein aktiviertes Schiammverfahren zur Behandlung derartiger Abfallsstoffe.

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Das wachsende Problem der Wasserverunreinigung hat weitgehende Beachtung gefunden. Bisher wurde Wasser, das mit Wohn- und Indusbrieverunreinigungen (Abwasser) verunreinigt war, durch Absetzen der in dem Abwasser suspendierten Feststoffe gereinigt. Dieses Absetzverfahren wurde als "Primär"-Behandlung bekannt. Häufig wird eine weitere Behandlung des Wassers durch Einwirkung aerober Bakterien auf die Abwasser-Verunreinigungen durchgeführt. Diese weitere Behandlung, bekannt als " Sekundär"-Behandlung_T führt zur biologischen Zersetzung der Abwasserverunreinigungen, indem Sauerstoff den Bakterien zugeführt wird, die sich auf Grund der Kombiria bion von Sauerstoff und Nährstoffen in dem Abwasser ernähren, wodurch ein Groüsteil der Abfallstoffe zu entfernbaren .Feststoffen und Kohlendioxid abgebaut werden. Diese "Sekundär"-Behandlung erfolgt gewöhnlich durch das Rieseloder Sickerfilterverfahren oder das aktivierte Schlammverfahren. Eine "Tertiär"-Behandlung, gewöhnlich eine Behandlung mit Chemikalien, wird durchgeführt und ist auf die Entfernung spezifischer, unerwünschter Materialien, gerichtet, beispielsweise können Ionenaustauschharze zur Herabsetzung des anorganischen Gehalts oder Aktivkohle zur Entfernung der Farbe eingesetzt werden.

Die Menge an Verunreinigungen im Abwasser wird gewöhnlich durch Messung der Menge an gelöstem Sauerstoff, die zur biologischen Zersetzung der organischen Abfallstoffe in dem verunreinigtem Wasser benötigt wird, ermittelt. Diese Messung, die mit BOD (biochemischer Sauerstoffbedarf, biochemical oxygen demand) bezeichnet wird, liefert einen Index der organischen Verunreinigungen des Wassers. Einige organische verunreinigende Stoffe, wie beispielsweise chlorierte Aromaten, sind der üblichen biologischen Zersetzung nicht zugänglich, und es wurden Tests, wie beispielsweise der chemische Sauerstoffbedarf (COD) und der gesamte organische Kohlenatoff (TOC)^angewendet*

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Auf Grund des Anstiegs der Bevölkerung und der Industrialisierung ist es erwünscht, die Zeit der Gesamtabwasserbehandlung herabzusetzen und die Kapazität der Behandlungsanlagen zu steigern. Ferner ist es, dad der biologische Anbau bei industriellen Abwässern nicht vollkommen zufriedenstellend ist, beispielsweise bei Abwässern aus chemischen Anlagen, erwünscht, ein Abwasserbehandlungsverfahren für derartige Industrieabwässer mit solcher Flexibilität zur Verfugung zu haben, dass es sowohl für industrielle als auch städtische Wohnabwässer geeignet ist.

Es wurde nun ein Verfahren gefunden, das in wirksamer Weise den biologischen Sauerstoffbedarf, chemischen Sauerstoffbedarf und gesamten organischen Gehalt des Abwassers in einer ungewöhnlich raschen Weise herabsetzt. Darüberhinaus erhöht das erfindungsgemässe Verfahren die Schnelligkeit und Vollständigkeit der Schlammabsetzung nach der Behandlung des Abwassers erheblich und entfernt in wirksamer Weise viele, nicht biologisch-abbaufähige, organische Verunreinigungen, die normalerweise in der aktivierten Schlammbehandlung nicht entfernt werden. Ferner ist das erfindungsgemässe Verfahren wirksam bei der Behandlung selbst solcher Abwässer, die Materialien enthalten, welche normalerweise gegenüber üblicherweise in dem aktivierten Schlammverfahren verwendeten Bakterienformen giftig sind.

Zusammenfassend bezieht sich die Erfindung auf ein verbessertes Verfahren zur kontinuierlichen Abwasserreinigung, bei dem
(1) in einem. Behandlungskessel ein Gemisch aus

(a) Abwasser, das einen pH-Wert zwischen 4 und 11 aufweist und das gegebenenfalls der Frimär-Behandlung zur Entfernung von Feststoffen unterworfen wurde, und

(b) aktiviertem Schlamm in einer ausreichenden Menge

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um einen gesamten, vermischten Flüssigkeitsfeststoff gehalt des Gemischs zwischen 300 und 15 000 ppm zu ergeben, in Berührung gebracht wird,

(2) das Gemisch gerührt wird und ein Sauerstoffmoleküle enthaltendes Gas durch das Gemisch vermischt wird und

(3) das Gemisch aus dem Behandlungskessel entfernt wird und die Feststoffe aus dem überstehenden Wasser abgetrennt werden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass

zu dem Gemisch 5 his I5OO Teile Aktivkohle oder 25 bis 2500 Teile adsorbierende Fullererde je Million Teile des Beschickungsabwassers zugegeben werden, wobei die Kohle

»ο oder die Fullererde eine Oberfläche von wenigstens 100 m /g aufweisen und eine Teilchengrösse besitzen,, die durch ein

perjinch

Sieb mit Sieböffnungen von 7^- B. (200 meshy hindurchgeht.

Die Zeichnung ist eine schematische Wiedergabe der bei der hier beschriebenen Behandlung von Abwasser in Betracht kommenden Stufen.

Durch das erfindungsgemässe Verfahren zu reinigendes Abwasser sollte zunächst, falls erforderlich und notwendig, zur Einstellung des pH-Wertes zwischen 4- und 11, vorzugsweise zwischen 6und 9 und besonders bevorzugt auf 7+0,5 ^ behandelt werden. Dies kann durch Behandlung des sauren

Abwassers mit Kalk, Kalkstein, Natriumhydroxid oder andere Basen, und durch Behandlung von alkalischem Abwasser mit einer Säure, z. B. Schwefelsäure oder Chlorwasserstoffsäure, erfolgen. Wenn diese Neutralisationsverfahren übermässige Ausfällung hervorrufen, oder das Abwasser in anderer Weise übermässige Feststoffe enthält, wird es durch Absetzen, Dekantieren oder Filtrieren geklärt, und ergibt ein abströmendes Gut, das praktisch frei von festen Produkten ist. Häusliche Abwässer erfordern normalerweise keinerlei Neutralisation, sollten jedoch zunächst der Primär-Behandlung zur Entfernung der Hasse an suspendierten Feststoffen aus

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dem rohen Abwa33er unterzogen werden, falls diese Feststoffe in übermässißen Mengen vorliegen.

Nach dieser Vorbehandlung wird das Abwasser in einen Behandlunpskessel gebracht, wo es nach dem alctivierten Schlammverfahren der Wasserbehandlung in Gegenwart von Adsorptionekohle (aktiviert) oder Fullererde gereinigt wird. Die Adsorptionskohle oder die Pullererde kann zu dem Wasser unmittelbar vor dem Eintritt des Wassers in den Behandlungskessel zugegeben werden, sie kann in dem Behandlungskessel vor den Eintritt des Wassers in den Kessel vorliegen oder sie kann zu dein Kessel zugefügt werden, nachdem das Abwasser eingelassen wurde. In einem kontinuierlichen Verfahren wird sie vorzugsweise in den Behälter eingegeben, wenn frisches Abwasser eingebracht ist·

Es ist wesentlich, dass die Menge an verwendeter Kohle oder Fullererde zwischen 4- und 1000 m Oberfläche je Liter behandeltes Abwasser liefert. Die Kohle oder Fullererde muss feinzerteilt sein· Der Ausdruck "feinzerteilt" bedeutet, dass die Kohle oder Fullererde eine solche Teilchengrösse

aufweisen muss, dass die Teilchen durch ein Sieb mit Siebter inen

öffnungen von 74 η (200 mesh») hindurchgehen· Ferner soll die Kohle oder Fullererde einen Oberflächenbereich von wenigstens 100 m /g aufweisen· Die Oberfläche kann nach der Methode von Brunauer et al., J. Am. Chem· Sei· 60 309 (1938) erfolgen. Aktivierte Kohle mit einer Oberfläche von. etwa 1400 m²/g ist im Handel erhältlich, Jedoch stellt diese Zahl nicht eine Maximalzahl für die Verwendung in dem erfindungsgemässen Verfahren dar.

Zu Beispielen für Aktivkohle oder Fullererde, die in dem erfindungsgemässen Vorfahren verwendet werden können, gehört Kohle, die durch zersetzende Destillation pflanzlicher Stoffe, wie beispielsweise Lignit, Kohle, Pulpenmahlrückßtünden, Nuss-Schalen und Petroleum-Rückständen, erhalten

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wurde. Der hier verwendete Ausdruck Fullererde ist als solche Gruppe hochsorptiver Tone definiert, die kristalline, wasserhaltige Magnesium-aluminium-silikate sind, welche durch eine kettenartige Struktur und eine grosse Oberfläche gekennzeichnet sind. Zu Beispielen für Fullererde gehört Attapulgus-Ton (bestehend aua SG bis 90 % Attapulgit). Aktivkohle wird wegen ihrer höheren Oberfläche und den einzigartigen Gberflächeneigonschafuen, die eine grössere Leistungsfähigkeit des Verfahrens herbeiführen» bevorzugt.

Da Aktivkohle gewöhnlicn einen grosseren Oberflächenbereich je Gramm aufweist als die Fullererde, Aktivkohle kann bei- w spielsweise einen Oberflächenbereich, zwischen 600 bis

1400 m /g aufweisen (Aqua Nuchar besitzt eine Oberfläche von 675 ^Vg), während handelsübliche Em&thlit-Fullererde einen

Oberflächenbereich von 124 m /g besitzt, ist die bevorzugte Menge an in dem erfindungsgemässen Verfahren verwendeter Aktivkohle geringer als die erforderliche Kenge Fullererde. Es ist klar, dass dort, wo der Charakter des Abwassers nicht konstant ist, keine absolute Vorschrift hinsichtlich der Erfordernisse des Oberflächenbereichs gegeben werden kann. Vielmehr variiert das Ausmass der Kohle oder Fullererde-Zugabe, wenn die Erfordernisse des behandelten Abwassers variieren.

Normalerweise liegt das Verhältnis der Teile je Million Teile Kohle zu Teilen je Million BOD-Beschickung im Bereich zwischen etwa 0,25 und 3»5· Geringere Verhältnisse von Kohle zu BOD zeigten keine messbare Verbesserung bei zahlreichen Versuchen. Höhere Verhältnisse sind, obgleich durchführbar, wirtschaftlich unzweel·, massig.

Der verwendete aktivierte Schlamm ka::n die gleiche Art aktivierter Schlamm sein« wie sur Zeic in de» üblichen,

narsnten "aktivierten Schlamm"-V^i-,f -hren 7\i? W

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verwendet·-wird. Bei Betrieb des erfindungsgemässen Verfahrens ist es notwendig, dass das Abwasser in dem Behandlungsbehälter eine aktivierte Schlammkonzentration zwischen etwa 300 und 15 000 Teilen je Million aufweist. Falls es sich als notwendig erweist, aktivierten Schlamm zur Erfüllung der Erfoi'deriiisce der Schlammkonz entrati on zuzusetzen, kann häuslicher Kanaiisationsschlamm, beispielsweise aus einem aktivierten Schlammbelüfter einer städtischen Kläranlage verwendet werden. Natürlich wird, wenn das Verfahren seinen eigenen Schlamm produziert, der Schlamm gewöhnlich in Umlauf geführt, um das richtige Ausmass der Bakterienkonzentration sicherzustellen. Der hier verwendete Ausdruck "aktivierter Schlamm" betrifft seine normale Bedeutung im sekundären Klärverfahren. Insbesondere ist der aktivierte Schlamm das oxidierte und ausgefällte Sediment, das verschiedene Arten von Bakterien aufweist, die durch Inberührungeringen vonAbwasser, Bakterien und Sauerstoff gebildet wurden.

Wenn das Abwasser, der aktivierte Schlamm und Kohle oder Fullererde sich in dem Behandlungsbehälter befinden, wird Sauerstoff zu dem Gemisch, gewöhnlich durch Zufuhr von Luft mittels eines Serstäubers oder eines ähnlichen Verteilers so zugegeben, dass eine Sättigung des flüssigen Gemische mit Sauerstoff und Rührbewegung zum Vermischen der Bestandteile des Gemische erfolgen. Zusätzliche Bührung kann auch durch mechanische Eührer vorgesehen werden.

Die Reaktionszeit kann im Bereich, von etwa 2 bis etwa 24- Stunden liegen. Das Verfahren wird in einfacher Weise bei Temperaturen zwischen 5 und 35° ^c und bei Atmosphärendruck durchgeführt. Diese Zeit-, Temperatur- und Druckbedingungen sind nicht kritisch. Vorzugsweise wird das Verfahren kontinuierlich durchgeführt.und die Strömungsgeschwindigkeiten werden so eingestellt, dass sich eine Reaktionszeit von 2 bis 10 Standen ergibt.

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Stickstoff und Phosphor sind "beide wesentlich für den Stoffwechsel biologischer Lebensformen, und falls sie nicht bereits in dem Abwassergemisch vorliegen, können sie beispielsweise in Form von Ammoniumphosphatsalz zugegeben werden. Obgleich nicht kritisch, beträgt das Gewichtsverhältnis von BOD-Beschickung, Stickstoffatomen und Phosphoratomen gewöhnlich etwa 100 : 5 ^: 1> obgleich mehr Stickstoff und Phosphor vorliegen können.

Nach Behandlung in dem Behandlungsbehälter wird das flüssige Gemisch in eine Trennzone geleitet, wo der aktivierte Schlamm und Kohle oder Fullererde von dem Wasser, gewöhnlich durch Absetzen, abgetrennt werden. Ein Teil des aktivierten Schlamms wird gewöhnlich zu dem Behandlungsbehälter rückgeführt, um die richtige Schlammkonzentration, ein wesentliches Merkmal des kontinuierlichen Verfahrens, beizubehalten.

Durch das Verfahren der Erfindung wird die Menge an BOD,-(5 Tage biologischer Sauerstoffbedarf) im allgemeinen um über 95 % herabgesetzt, während das übliche aktivierte Schlammverfahren im allgemeinen auf eine 70- bis 90%ige BOD₁--Entfernung begrenzt ist. In einem typischen Fall, wie nachfolgend gezeigt, lagen die Ergebnisse der Reinigung von Industrieabwasser durch das aktivierte Schlammverfahren mit und ohne Zugabe von Aktivkohle wie folgt:

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0R-4720-A-B	3	Kohle (400 ppm)
	Aktiviertes Schlammverfahren	148 6,5
	Ohne Kohle Mit	54
BOD, ppm vorher nachher	156 36	96
COD, ppm ' vorher nachher	351 168
% BOD-Be s ei ti	.gung 79

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung, die eine Ausführungsform der vorstehend beschriebenen Behandlungen wiedergibt, stellt Strom 1 abgesetztes Abwasser dar, das in das Behandlungssystem eintritt. Kolonne 2 stellt eine gepackte Kolonne dar, wo irgendwelche erhebliche Azidität neutralisiert werden kann. Das aus der Kolonne 2 abströmende Gut wandert durch Leitung 3 zum Klärbehälter 5» wobei der pH-Wert des Wassers unterwegs auf etwa 6,5 bis 7,5 durch Zugabe von basischer Lösung, z. B. Natriumhydroxid, durch Leitung 4 eingestellt wird. Im Klärbehälter 5 setzen sich irgendwelche bei der Neutralisation gebildeten Feststoffe ab und werden über Leitung 6 entfernt. Der klare Abstrom aus dem Klärbehälter 5 wandert über Leitung 7 zu dem "gemischten Plüssigkeits"- oder Behandlungsbehälter 10, wo die biologische Oxidation erfolgt. Eine wässrige Aufschlämmung von Aktivkohle wird durch Leitung 8 zugegeben, und Nährstoffe für die Bakterien in Form von Phosphat- und/oder Ammoniumsalzen in wässriger Lösung werden durch Leitung 9* falls erforderlich, zugegeben. Wie vorstehend erörtert, können, obgleich städtische Abwässer reichliche Mengen dieser Nährstoffe enthalten, die spezielleren Abwasserarten aus Industrieanlagen diese nicht aufweisen, und sie müssen zugesetzt werden, um eine starke Bakterienwirkung beizubehalten. In Behälter 10 erfolgt die bakterielle Oxidation des Abfalls in Gegenwart von Aktivkohle und Luft oder Sauerstoff, die durch Leitung 11 zuge-

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21." ■ ~ 7

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geben werden. Die Luft oder der Sauerstoff werden durch, einen Zerstäuber oder eine andere Einrichtung zur Unterstützung der Bewegung des Reaktionstankinhalts sowie zur Versorgung der aeroben Bakterien mit Sauerstoff zugegeben. (Eine Belüftungzeit von etwa 2 1/2 Stunden erwies sich für die erfolgreiche Oxidation eines Abwassers einer chemischen Anlage als ausreichend). Der Behälter 10 muss hinsichtlich seiner Ausmasse so ausgebildet sein, dass das gewünschte Ausinass an Kontakt von Abwasser, Bakterien, Sauerstoff und Aktivkohle zur Verfügung steht. Auch wird zu dem Gemisch im Behälter 10 ein Strom aus abgesetztem Schlamm aus dem

k Klärbehälter 13 durch Leitungen 14 zugeführt. Dies ist der Schlamm, der die zur Oxidation und Entfernung der Verunreinigungen in dem Abwasser erforderliche₄ bakterielle Wirksamkeit ständig erneuert und beibehält. Nach der notwendigen Verweilzeit wird das kontinuierlich strömende, behandelte Abwasser zu einem Klärbehälter 13 über Leitung 12 geleitet. In 13 setzt sich der kohlehaltige Schlamm ab und das klare, abströmende Wasser fixesst zum Fluss oder Strom oder zur Wiederverwendung durch Leitung 15 ab. Wie vorstehend beschrieben, wird ein Teil des abgesetzten Schlamms aus 13 durch Leitung 14 zum Reaktortank 10 rückgeführt. Der restliche Schlamm wird durch Leitung 16 entfernt, um zur Wiedergewinnung und Reaktivierung der Kohle behandelt zu werden oder,

w wenn es wirtschaftlich vorteilhafter ist, verworfen zu werden. Das Verfahren kann in gleicher Weise unter Ersatz der Aktivkohle durch adsorptive Pullererde durchgeführt werden.

Selbstverständlich können bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens bestimmte, zusätzliche Stufen folgen oder vorausgehen. Diese zusätzlichen Stufen hängen von lokalen Bedingungen ab. Beispielsweise ist eine derartige zusätzliche Stufe die Belüftung zum Entfernen von Geruchsgasen, wie beispielsweise Schwefelwaßiiarstoff. Ein anderes Beispiel ist die Koagulierung von festen Verunreinigungen

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mit anorganischen Materialien oder organischen Polymeren. Dae Verfahren der Erfindung ist mit diesen Stufen verträglich, da es sich nicht mit der primären Abwasserbehandlung noch mit der Geruchs- oder Färbentfernung an sich noch mit der Behandlung des Schlammes selbst befasst.

Durch die Verwendung der feinzerteilten Aktivkohle oder Fullererde wird das aktivierte Schlammverfahren zur Behandlung von Abwasser erheblich verbessert. Die Gegenwart dieser Zusätze verursacht nicht allein einen höheren Prozentgehalt der BOD-Beseitigung, sondern die BOD-Beseitigung erfolgt in einer viel kürzeren Zeit. Beispielsweise zeigte bei identischen Verfahren das aktivierte Schlammverfahren ohne anwesende Aktivkohle eine prozentuale BOD-Beseitigung von 68 % und eine TOC-Beseitigung von 60 % bei einer Belüftungszeit von 716 Stunden, während, wenn Aktivkohle zugesetzt wurde, die prozentuale BOD-Beseitigung 95 °/° und die TOC-Entfernung 85 % bei einer Belüftungszeit von nur 2,5 Stunden betrug (eine 67£>ige Terminderung der Belüftungszeit).

Ein anderer wesentlicher Vorteil der Verwendung von Aktivkohle oder Fullererde besteht in der Schnelligkeit und Vollständigkeit, mit der sich der Schlamm nach der Behandlung in dem Behandlungsbehälter absetzt. Die Anwesenheit dieser Zusätze induziert offensichtlich ein rasches Absetzen des Schlamms, das vollständiger ist, als ein Absetzen, wenn keine Zusätze vorliegen. Darüberhinaus weist der Schlamm eine grössere Dichte auf, als bei dem Verfahren ohne Verwendung von Kohle oder Fullererde. Selbst minimale Mengen Kohle zeigten eine 50%ige Verminderung des Schlammvolumen-Indexes.

Ein anderer Vorteil der Verwendung von Aktivkohle oder Pullererde besteht in einer "Ausrundung" der Variationen der Leistungsfähigkeit, die durcli Veränderungen in der Konzentration der Verunreinigung der Beschickungsabwasser-Zusammen-

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setzung verursacht wird. Die Aktivkohle oder Fullererde absorbiert Verunreinigungen zu einem höheren Ausmass, wenn die Verunreinigungskonzentration ansteigt und desorbiert sie, wenn die Verunreinigungskonzentration abnimmt.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens betrifft das Problem, das sich aus der Anwesenheit von giftigen Verunreinigungen in industriellen Abwässern ergibt, wodurch das aktivierte Schlammverfahren unwirksam wird. Derartige Verunreinigungen, wie phenolische und halogenierte Verbindungen, sowie Schwermetallverbindungen, sowohl organischer als auch anorganischer Art, sind gegenüber einigen Bakterienformen des aktivierten Schlamms giftig und finden W sich häufig in Industrie-Abwässern. Überraschenderweise sind selbst sehr geringe Mengen Adsorptivkohle oder Fullererde hinsichtlich der Absonderung derartiger giftiger Materialien vom Kontakt mit dem Bakterium wirksam, so dass eine normale bakterielle Wirksamkeit des aktivierten Schlammprozesses ermöglicht wird.

Das Verfahren der Erfindung eignet sich insbesondere zur Verwendung mit Industrie-Abwässern, die Schwermetallverbindungen und insbesondere Cr⁺⁺⁺⁺⁺⁺ oder Go⁺⁺-Metallionen aufweisen. Für diese Massnahmen wird es bevorzugt, Aktivkohle anstelle von Fullererde zu verwenden,und es wird ferner k bevorzugt, die Kohle in Mengen im Bereich von etwa 40 bis 1500 Teilen je Million Teile Abwasser anzuwenden.

Ein anderer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass es in einem kontinuierlichen Verfahren eine wirksame Beseitigung vieler nicht-biologisch abbaufähiger organischer Verunreinigungen, die häufig ein Teil der Industrie-Abwasserströme darstellen, ermöglicht. Darüberhinaus trägt die Anwesenheit von Aktivkohle oder Fullererde zur Beseitigung von Färbung und Gerüchen aus dem Abwasser bei.

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Ein zusätzlicher Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht in der verbesserten Umwandlungsgeschwindigkeit von Stickstoff in Ammoniakform zu löslichen Nitraten. Die Anwesenheit von Aktivkohle in dem aktivierten Schlammverfahren kann leicht die Umwandlung von Stickstoff in der Form von Ammoniak oder Ammoniumsalzen zu Stickstoff in Form löslicher Nitrate verdoppeln, verdreifachen oder vervierfachen.

Zusammenfassend kann das erfindungsgemässe Verfahren das Volumen der zur Verarbeitung eines gewählten Abwasservolumens nötigen Anlage über das in dem derzeitigen aktivierten Schlammverfahren notwendigen Herabsetzen, somit die Ausgangskosten der Verfahrensanlage verringern, und es kann die Wirksamkeit der Behandlung über diejenige des derzeitigen aktivierten Schlammverfahrens für ein bestimmtes Volumen zu behandelndes Abwasser durch Herabsetzung der Behandlungszeit und Ermöglichung höherer Strömungsgeschwindigkeiten steigern.

Das erfindungsgemässe Verfahren liefert somit in einer einzigen Anlage ein Verfahren, bei dem BOD, gefärbte Verunreinigungen und widerstandsfähige, organische Verbindungen beseitigt werden, und liefert eine Lösung für eine Vielzahl der bei der Reinigung von Abwasser anzutreffenden neuen Probleme. Die offensichtlich synergistische Wirkung von Aktivkohle und Pullererde in der biologischen Umgebung des aktivierten Schlammverfahrens war überraschend und unerwartet und liefert eine erhebliche Verbesserung in der Technik der Abwasserbehandlung.

In den folgenden Beispielen wurden BOD und COD gemäss den auf Seite 415 bzw. 510 der "Standard Methods for Examination of Water and Waste Water", 12. Ausgabe, 1965» veröffentlicht von The American Public Health Association, The American Water Works Association and The Water Pollution Control

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Fedoration aufgeführten Verfahren bestimmt. Der gesamte organische Kohlenstoffgehalt wurde mit einem Kohlenstoff-Analysiergerät (Beckman Instruments Co., Modell 915) bestimmt. Der Oberflächenbereich der verwendeten Aktivkohle oder Fullererde kann durch die Stickstoff-Adsorptionsmethode von Brunauer, Etnmett und Teller, J. Am. Chem. Soc. 60,309* (193Ö) bestimmt werden.

Die folgenden Beispiele dienen nur zur Erläuterung und nicht zur Begrenzung.

Beispiel 1

Es wurden Versuche unter Verwendung der in der Zeichnung beschriebenen allgemeinen Folge und unter Verwendung mehrerer Duplikate der Vorrichtung zum Vergleich der Verfahrensvariationen durchgeführt. Bei Beginn der Versuche wurde der Behandlungsbehälter 10 mit einer Schlamm-Menge aus der Sekundär-Behandlung einer städtischen Kläranlage beschickt, um eine Quelle biologischer Lebensformen für den Behandlungsbehälter zu liefern. Es waren etwa 1 bis 2 Betriebswochen nötig, um die biologischen Arten an die neue Umgebung zu akklimatisieren, wenn der Abfluss industrieller Anlagen verarbeitet wurde. Nachdem die biologischen Arten akklimatisiert waren, wurden Bedingungen eines stationären Zustande erreicht.

Bei dem ersten Versuch bestand die verwendete Abwasserbeschickung aus dem Abwasserstrom aus abgesetztem Abfall einer grossen mehrere Produkte liefernden, chemischen Anlage. Das Abwasser wurde in die Kalkstein-Behänd!uxigskcionne 2 durch Leibung 1 bei 25 nxl je Minute eingeführt;. Der pH-Wert des Abwassers am Ausgang der Kolonne 2 betrug etwa 4,3, und das Wasser wurde auf etwa 7»0 durch. Zugabe einer "!Obigen Natriumhydroxidlösung durch Leitung 4· neutralisiert;. Dia

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neutralisierte Abwasserbeschickung wurde durch Leitung 3 in den Klärbehälter 5 überführt, wo eine kleine Menge an feetem Material sich abschied und verworfen wurde. Der klare Überlauf aus 5 wurde durch Leitung 7 in den Beaktionsbehälter 10 überführt. Eine wässrige Aufschlämmung von Aktivkohle wurde durch Leitung 8 und eine Ammoniumphosphatlösung durch Leitung 9 in einer ausreichenden Menge,um ein Gewichtsverhältnis von BOD : Ii : P von etwa 100 : 5 : aufrechtzuerhalten, zugegeben. Die gesamten, suspendierten Feststoffe der vermischten Flüssigkeit in Behälter 10 wurden bei etwa 5000 ppm des Abwassers durch Einstellung der Strömung des rückgeführten Schlamms aus dem Klärbehälter 13 durch Leitung 14 gehalten. Der hier verwendete Ausdruck Feststoffe der vermischten Flüssigkeit bedeutet sämtliche suspendierten Feststoffe in dem Behandlungsbehälter unabhängig von der Art, d. h. Schlamm, Abfall,. Sand, Kohle oder Fullererde. Luft wurde kräftig in die Masse in dem Behälter 10 durch dia Serstäuberleitung 11 eingeblasen. Die Reaktionszeit in dem Behälter 10 wurde durch Veränderung der Beschickungsgeschwindigkeiten eingestellt, wobei jedoch die Verhältnisse von Abwasser, Kohlenstoff und Nährlösung, falls gewünscht, beibehalten wurden. Der überströmende Ausfluss des Behälters 10 wurde über Leitung 12 in den Klärbehälter- 13 überführt, wo der Schlamm sich am Boden absetzte für die Rückführung durch Leitungen 14 und 7 zum Behälter 10 oder durch Leitung 16 abgezogen wurde. Der überströmende Abfluss von Klärbehälter 13 wurde aus dem System über Leitung 15 abgeführt. Dieser Abstrom umfasste das gereinigte Wasser des Verfahrens.

Die Ergebnisse der Versuche, in denen die Massnahmen des Verfahrens mit und ohne Aktivkohle verglichen werden, sind in der folgenden Tabelle I wiedergegeben. Die verwendete Aktivkohle besass eine verfügbare Oberfläche von 900 bis 1000 m /g (Darco KB₁ erhalten von der Atlas Chemical Co.).

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In diesen Versuchen betrug die Aktivkohle-Beschickungsgeschwindigkeit 4Ό0 Teile je Million Teile Abwasser, und die Teilchengrösse der Aktivkohle war weniger als 200 Maschen je 2,5 cm (200 mesh per inch). Das Verhältnis von ppm Kohle zu ppm BOD betrug 2,58. Die Reaktionszeit ist definiert als Belüftervolumen dividiert durch die Abwasser-Beschickungsgeschwindigkeit .

Ta b e 1 1 e I

ψ Betriebszeit, Tage

Reaktionszeit, Stunden Einströmender BOD (unfiltriert) ppm

Ausströmender BOD (unfiltriert) ppm

Einströmender COD (unfiltriert) ppm

Ausströmender COD (unfiltriert) ppm

Einströmende Farbe, A.P.H.A.-Einheit en

Abströmende Farbe

% BOD-Beseitigung

% COD-Beseitigung

Kohlenstoff-Beschickungsgeschwindigkeit, ppm der Abwasser-Beschickung

Der kombinierte Kohle-aktivierte Schlamm setzte sich in dem Absetz-Klärbehälter 13 viel rascher und vollständiger ab als der entsprechende Schlamm in dem Vergleichsversuch ohne Kohle.

Die Farbe wurde nach der in "Standard Methods for Exami-

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Kohlenstoff	Kein Kohlen stoff
6 7,3 168	6 7,3 168
5,4	73
381	381
63 ·	182
800	800
40 96,3 85,8 400	800 78,6 55,9

2 1 η ι 3 7 β

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nation of Water and Waste Water", 12. Ausgabe, Seite 127, veröffentlicht 1965 durch the Am. Publ. Health Association, Amer. Water Works Association and The Water Pollution Control Federation beschriebenen Methode bestimmt. Der IParb-Standard und die Einheiten werden allgemein mit "A.P.H.A."-Standard und Einheiten bezeichnet.

Beispiel 12

In diesem Beispiel wurde eine Eeihe von Vergleichsversuchen unter Verwendung von zwei verschiedenen Aktivkohlen und verschiedenen Mengen davon durchgeführt. Die Verfahrensmassnahmen und Konzentrationen entsprachen den in Beispiel 1 beschriebenen (falls nicht anders unten vermerkt), wobei ein Industrie-Abwasser aus der grossen chemischen Mehrfach-Produktanlage gemäss Beispiel 1 verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II wiedergegeben.

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0R-4720-A-B	T a	,belle	5OO	2 in	II	■376
	Nuchar C115	Aqua	675	Nuchar A
Kohletyp	500	32	200
Behandlungsausmass, Kohle ppm des Ab wassers	846	24	675	100
Oberflächenbereich, m2/g	32	3 10,9	50,5	675
Abvasserbeschickungs- geschwindigkeit, ml/min	24	86	24	' 51,5
Temperatur, 0C	10,	1 5,8	8,9	24
Volumen des abge setzten Schlamms, % des Lösungsvolumens	101	74	61	8,4
BOD der Beschickung, ppm	5,	5 15,2	2,8	65
BOD des abströmenden Produktes, ppm	95	96	65	2,4
Organische Kohlenstoff beschickung, ppm	10,	82	• 15,4	68
Organischer Kohlen stoff im abströmenden Produkt, ppm	97	farb los	95	18,5
% Beseitigung des BOD	89	159	79	96
% Beseitigung des TOC	farb los	sehr blassgelb	75
Abströmende Farbe	159	165	blass gelb
Belüftungszeit (min)		162

Kohleteilchengrosse weniger als 200 Maschen je 2,5 cm

Nach Prüfung der Daten in Tabelle II ergibt sich, dass eine sehr zufriedenstellende (95 %) Beseitigung des BOD erreicht wird, selbst bei einem Kohlenstoffwert von 100 ppm, dass jedoch die TOC-Beseibigung mehr vom Ausmass der zugeführten Kohlenstoffoberflache abhängt.

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1 O S B 3 7 / i ¹^ t>

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-Beispiel 5

Es wurden nebeneinanderlaufende Versuche nach dem in Beispiel 1 "beschriebenen Verfahren durchgeführt, wobei Jedoch der Abstrom aus einer städtischen Primär-Abwasserbehandlungs anlage als Beschickung ohne Neutralisation verwendet wurde. Eine experimentelle Behandlung verwendete das übliche aktivierte Schlammverfahren, während zwei andere mit Kohlebehandlung bei zwei Werten durchgeführt wurden. Die verwendete Kohle war Aqua Nuchar A (wie in Beispiel 2 beschrieben). Die Versuche wurden kontinuierlich über einen Zeitraum von 15 Tagen durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle III aufgeführt.

Ta b e 1 1 e III ■

Keaktionszeit, Stunden Temperatur, ⁰C BOD in der Beschickung (ppm) TOC in der Beschickung (ppm) % BOD-Beseitigung % TOG-Beseitigung BOD im Abstrom (ppm) TOC im Abstrom (ppm) ppm Kohle/ppm BOD in der Beschickung

Schlammvolumenindex B e i ε ρ i e 1 4

In einem anderen Versuch mit städtischem Abwasser wurden die nebeneinanderlaufenden Laboratoriumsanlagen wie in Beispiel 3 unter Verwendung von Aktivkohle (Aqua Nuchar A gemäss Beiepiel 2) in einer Einheit "betrieben. An die aktivierte

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10 9 8 3 7/1430

213 ppm	83 ppm	kexne
Kohle	Kohle	Kohle
3,7	3,7	4,0
22	22	22
183	183	183
84	84	84
87,7	86,8	82,2
84,9	84,9	80,7
23	24	32
11	12	16
1,14	0,29	-.—
24	41	73

0R-4720-A-B ? 1 Π 1 ? 7 R

IO

Schlammanlage ohne Kohlezusatz schloss sich/ein einstufiger Aufschlämmungstank für Kohlezugabe zur Herbeiführung einer Tertiär-Behandlung an. Wie in Tabelle IV wiedergegeben, entfernte die aktivierte Schlammanlage mit zugesetztem.Kohlenstoff mehr COD und TOC als das übliche Reihenverfahren, bei dem sich die tertiäre Behandlung mit Kohle an die aktivierte Schlammbehandlung anschloss.

Ta belle IV

System Kohlebehandlung

gem. der Erfindung

Reaktionszeit,

Stunden 2,2

Kohle, ppm der
Beschickung 222

BOD in der Beschickung, ppm 169

BOD im Abstrom,

ppm 15,0

COD in der Beschickung, ppm 247

COD im Abstrom,

ppm 31

TOC in der Beschickung, ppm 93

TOC im Abstrom, ppm 10

% BOD-Beseitigung 91

% COD-Beseitigung 88

% TOC-Beseitigung 89

ppm Kohle/ppm BOD

in der Beschickung 1,97 1,56

Tertiäre Kohleb ehand- lung	Keine Kohle
5,0	2,4
205
167	167
	28,0
247	247
43	61
93	93
12	19
——	82
83	75
86	79

- 20 -

109837/ ,436

2 in 1376

ofi-4720-A-B

Beispiel 5

Abwasser aus einer synthetischen Textilfaser-Herstellungsanlage wurde auf etwa pH 7 neutralisiert und in einer aktivierten Schlamm-Laboratoriumsanlage behandelt. (Pope Scientific, Inc., beispielsweise BSB-1OO Bench-Scale Bio-Oxidation Apparatus). Es wurde ein 17tägiger Versuch unter Verwendung von akklimatisiertem Schlamm aus der aktivierten Schiammvorrichtung der Textilfaseranlage gefahren. Bei 150 ppm Kohle- (Aqua Nuchar A gemäss Beispiel 2) Zugabe und lOstündiger Belüftung betrug die durchschnittliche Entfernung 97,4 % BOD und 72,2 % COD. Eine Parallelanlage ohne Kohlezugabe konnte nicht langer als zwei Tage auf einmal betrieben werden, wegen des Schäumens und der Schlammflotation, die bei dem Verfahren der Erfindung nicht auftrat. Im Vergleich ergab die grosstechnische, aktivierte Schlammanlage bei lOstündiger Belüftung einen Durchschnitt von 92,6 % BOD-Beseitigung und 62,7 % COD-Beseitigung während des gleichen Zeitraums. Die Ergebnisse sind in Tabelle V aufgeführt.

Tabelle V

Arbeitsweise

Mittlere Belüftungszeit Kohle ppm der Beschickung BOD der Beschickung, ppm COD der Beschickung, ppm BOD des Abstroms, ppm COD des Abstroms, ppm BOD-Beseitigung, % COD-Beseitigung, %

ppm Kohle/ppm BOD in der Beschickung

Erfindungs- gemässes Ver fahren	Aktivierter Schlamm - keine Kohle
10 Stunden	10 Stunden
g 150	keine
470	642
1126	1174-
12	49
304	421
97	93
72	63

0,32

- 21 -

1 Ü y B , 7 / i Λ 3 6

210 : "'76

Ofi-4720-A-B Beispiel 6

Abwasser aus einem Textilveredelungsbetrieb, das einen Durchschnitt von etwa 20 % häuslichem Abfall enthielt, wurde für dieses Beispiel verwendet. Das Wasser wurde auf etwa pH 7 neutralisiert und in parallel laufenden, aktivierten Schlamm-Laboratoriumsanlagen behandelt, die aus einem 2,5 Liter-Belüfter und 1,25 Liter-Klärbehälter mit Schlammumlauf, wie in Beispiel 1, bestand/. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle VI wiedergegeben. Die verwendete Kohle war Aqua Nuchar A, wie in Beispiel 2 be- k schrieben. Es ist ersichtlich, dass der Kohlezusatz die TOG-, COD- und BOD-Beseitigung verbesserte. Der Kohlezusatz setzte auch das Schäumen herab.

- 22 -

10 9 8 3 7/ 1436 ORIGINAL

OR-4-72O-A-B

Erfindungs- gemässes Verfahren	Aktivierter Schlamm - keine Kohle
251	keine
4,27	4,95
7,5	2,8
189	199
356	356
157	135
22	37
85	140
34 ·	54
88	80
76	60
75	60
55	131

Tabelle VI Art des Verfahrens

Kohle, ppm der Beschickung Mittlere Belüftungszeit Suspendierte Feststoffe der vermischten Flüssigkeit, g/l BOD in der Beschickung, ppm COD in der Beschickung, ppm TOC in der Beschickung, ppm BOD im Abstrom, ppm COD' im Abstrom, ppm TOC im Abstrom, ppm BOD-Beseitigung, % COD-Beseitigung, % TOC-Beseitigung, % Schlammvolumenindex ppm Kohlenstoff/ppm BOD in der

Beschickung 1,24

Der in diesem Beispiel wiedergegebene Schlammvolumenindex ist gleich den Volumen-% an Schlamm, die sich in 30 Minuten absetzen, geteilt durch das Gewicht des getrockneten, abgesetzten Schlamms. Je dichter der Schlamm, umso geringer ist der Schlammvolumenindex.

Das für dieses Beispiel und Beispiel 5 eingesetzte analytische BOD-Verfahren verwendete das Hach Chemical Company, Modell 1791 manometrische BOD-Gerät zur Bestimmung der BOD-Werte. Eine Kohlebehandlung des Abstroms aus dem aktivierten Schlammverfahren (letzte Spalte) mit 200 ppm Aqua Nuchar A (wie in Beispiel 2 beschrieben) ergab einen Abstrom mit einer gesamten mittleren COD-Beseitigung von 68,5 % und einer gesamten mittleren TOC-Beseitigung von 66,1 %, die

- 25 -

1098 3 7/U36

0R-4720-A-B

1 η η 7 6

beide geringer sind als die entsprechenden Werte von 7^,6 % und 74-»5 %i die nach dem erfindungsgemassen Verfahren erhalten wurden.

Beispiel- 7

In diesem Beispiel wurde die Leistung von Fullerede im Vergleich mit aktivierter Aqua Nuchar A Kohle, wie in Beispiel 2 beschrieben, gemessen. Parallelversuche erfolgten nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren. Die erhaltenen Daten sind in Tabelle VII für verschiedene Werte der Behandlung aufgezeigt.

Arbeitsweise

Tabelle VII

Erfindungs- Erfindungsgemässes gemässes
Verfahren Verfahren

Aktivierter Schlamm keine

Kohle oder Ton

Kohle, ppm der Beschickung

Pullererde, ppm der Beschickung ("Emathlit" VMP-3000 der Mid-Florida Mining Company) % TOC-Beseitigung % BOD-Beseitigung Belüftungszeit, Stunden

ppm Kohle oder Fullererde/ppm BOD in der Beschickung

73

——	1/2	350	1/2	—
50	38	28
91	77	78
2	5	5

0,9

2,5

Die Überlegenheit des erfindungsgemassen Verfahrens ergibt sich eindeutig. Die Menge an verwendeter Kohle und Fuller-•rd· liegen am unteren Ende des gewünschten Verhältnisses.

T09837/U36

ORIGINAL HMSPECTEq

OB-472O-A-B Beispiel 8

Es wurden drei identische, aktivierte Schlammbehandlungs-Laboratoriumsanlagen ähnlich den. . in Beispiel 1 verwendeten nebeneinanderlaufend unter Verwendung von Abwasser aus einer grossen chemischen Anlage als Beschickung angesetzt. Zur Einleitung wurden diese 2,5 Liter-Tanks für gemischte Flüssigkeit mit 1,25 Liter konzentriertem Schlamm (etwa 10 g/l) aus einer grossen städtischen Abwasserbehandlungsanlage zusammen mit 5 S Aqua Nuchar A- (wie in Beispiel 2 beschrieben) Kohle in den Anlagen B und C beschickt. Neutralisiertes Abwasser wurde mit 8 ml/min zu jeder Einheit zugegeben, und die TOC-Entfernung wurde in Abständen von 7 Tagen bestimmt. Wie in Tabelle VIII gezeigt, wurde die Anlage mit zugesetzter Kohle rascher an das Abwasser akklimatisiert und ergab bessere TOC- und BOD-Beseitigungen.

Dieser Versuch erläutert den Wert des erfindungsgemässen Verfahrens hinsichtlich der Inbetriebnahme einer aktivierten Schlammanlage nach einem Zusammenbruch, bei dem die biologischen Lebensformen zerstört wurden oder sehr ernsthaft erschöpft waren. Die Anwesenheit von Aktivkohle fordert die Erzielung eines zufriedenstellenden Behandlungsausmasses innerhalb einer viel kürzeren Zeit als ohne Kohlezusatz.

- 25 -1098 37/1436

2 1 Γι ■ "< 7

OR-4-72O-A-B	I	T a b e 1	Anlage	A	U	C
	Nebeneinanderlaufende	Kohlezugabegeschwin- dig/ceit, mg C/l Be schickungswasser	O	1 e VIII	200
% TOC-Beseitigung		Inbetriebnahme
Tag 3	26	B	62
Tag 6	—	50	63
Tag 10	38		79
% BOD-Beseitigung		28
Tag 3	60	49	76
Tag 6	38	55	82
Beispiel 9
62
77

Unter Verwendung des Verfahrens nach Beispiel 3 wurden vier nebeneinanderlaufende, laboratoriumsmässige, aktivierte Schiammsysterne bei primär abgesetztem, städtischem Abwasser betrieben. Die Belüfter in diesen Systemen waren in vier Abteilungen jeweils so gestaut, dass das strömende Abwasser von Abschnitt zu Abschnitt durch einen engen Schlitz am Boden des Tanks wandern musste. Luft oder Sauerstoff wurde zu jeder der vier Abteilungen zugeführt. Eine Stauung dieser Art liefert ein " Kaskaden-" oder "Absperrströmungs^-System, wobei in jedem Abschnitt vermischt wird. Sämtliche Abschnitte waren gegenüber der Atmosphäre offen. Die in der folgenden Tabelle IX aufgeführten Ergebnisse zeigen, dass zusätzlich zu der Verbesserung der BOD- und TOG-Beseitigung das erfindungsgemässe Verfahren auch Ammoniakstickstoff in grösserem Ausmass als das übliche aktivierte Schlammverfahren in lösliche Nitrate überführte. Der

- 26 -10 9837/ U36

ORIGINAL INSPECTED

0R-4720-A-B

Schlammvolumenindex war gleichfalls verbessert

- 27 -

109837/ U38

Tabelle IX

	Oxidati onsp:as	Luft	O	Erfindungs- gemässes Verfahren	Sauerstoff	0	Erindungs- gemässes Verfahren	145	O
	Verfahren	Aktivierter Schlamm keine Kohle	2,67	145	Aktivierter Schlamm keine Kohle	2,22		2,40	?
	Kohle, ppm der Beschickung	0,1 bis 7,0	2,41	10,0 bis 20,0		20,0	I bd
	Belüftungszeit, h	84	0,1 bis 7,0	89	10,0 bis	98
	Gelöster Sauerstoff in den Belüfterabschnitten, ppm	65	94	58		89
MtA ο	% BOD-Beseitigung	34,6	87	34,6		34,6
co co,	% TOC-Beseitigung	22,1	34,6	28,2		6,5
co	Ammoniakstickstoff in der Be schickung, ppm	548	6,2	147		74'
	Ammoniakstickstoff im Abstrom, ppm		69
an	Schlammvolumenindex Belüfterabstrom, ml/g

2 ί i'¹ ί 17 6

0E-4720-A-B

ν*

Beispiel 10

Es wurde ein aun einer grossen, mehrere Produkte liefernden chemischen Anlage abgeleitetes Industrie-Abwasser als Beschickung in diesem Versuch verwendet. Das Wasser enthielt gelöste organische Chemikalien, einige Schwermetalle, einschliesslich Blei und JOOO Teile je Million gelöste anorganische Salze. Unter Verwendung der inPig. 1 gezeigten Vorrichtung wurde das Beschickungswasser nach vorherigem Absetzen grober Feststoffe durch ein Bett aus Kalksteinstücken geleitet, und der pH-Wert wurde mit Natriumhydroxidlösung auf etwa 7>0 eingestellt. Die ausgefällten feststoffe wurden durch Absitzen entfernt, und das praktisch klare Abwasser wurde in Parallelversuchen in einem üblichen, aktivierten Schlammsystem einerseits und in einem äquivalenten, aktivierten Schlammsystem unter Verwendung von pulverförmiger Aktivkohle (Aqua Nuchar A) andererseits behandelt. Nach etwa 3wöchigem Betrieb, um sicherzustellen, dass die Systeme stabilisiert waren, wurden sie mit etwa gleicher Beschickungsgeschwindigkeit während eines Zeitraums von Λ Monat betrieben. Das System unter Verwendung von Kohle gemäss den in Tabelle I wiedergegebenen Bedingungen lieferte einen /bstrom mit weniger BOD, weniger TOC und einer wesentlichen Beseitigung der Farbe im Vergleich zu dem üblichen System. Der Schlammvolumenindex für das Kohlesystem war viel geringer und somit wirksamer als das übliche System. Werte aus diesen Versuchen sind in der folgenden Tabelle X aufgeführt. Die Belüftungszeit wird durch Division des Belüftervolumens durch das Abwasserbeschickungsausmass berechnet.

- 29-

10 9 8.:// i 4 3 b

ORIGINAL INSPECTED

? 1 r. ; 3 7 B

OR-4-72O-A-B

Tabelle X

Ohne Ilit Kohle Kohle

Kohledosierung, ppm, bezogen

auf die Beschickung 0 52

Belüftungszeit, h 2,69 2,4-7

BOD der Beschickung, mg/1 69,2 69,2

BOD des Abstroms, mg/1 17,6 11,1

% BOD-Beseitigung 76,2 83,5

TOC der Beschickung, mg/1 66,0 66,0

TOC .des Abstroms, mg/1 35,0 28,4

% TOC-Beseitigung 46,9 57,0

Farbe - APHA-Standard 500 . 100

Schlammvolumenindex, ml/g 62 ■ 20

Suspendierte Feststoffe der

vermischten Flüssigkeit, g/l 1,60 5»75

Die obigen Versuche erfolgten bei etwa 22° C. Ss sei bemerkt, dass die suspendierten Feststoffe der gemischten Flüssigkeit in dem System unter Verwendung von Kohle viel höher lagen als in dem anderen System.' Dies ergab sich aus der Tatsache, dass das Kohlesystem ein besseres Absitzen und einen viel dichteren Schlamm ergab, es war somit möglich, mehr Schlamm zu dem Belüftungstank zurückzuführen. Häufig wurde festgestellt, dass die festen Produkte der durch aktivierten Schlamm behandelten Industrie-Abwässer schlecht absetzen, wobei ein grosser Anteil des Schlamms somit mit dem Produktwasser abfloss, wodurch der Wirksamkeit der Gesamtbehandlung entgegengewirkt wurde. Die Kohlebehandlung der Erfindung besitzt in diesen Situationen grossen Vert·

Beispiel 11

Die Massnahmen gemäss Beispiel 10 wurden mit der Ausnahme wiederholt, dass das Beschickungswasser nach der KaLkstein-

- 30 -

1 Ü 9 b J 7 / ι k 3 b " : :--,■: - -^ ORIGINAL INSPECTED

2in7

0K-4720-A-B Jj

behandlung auf pH 9 durch Zugabe von Natriumhydroxidlösung unter Ausfällung von Schwermetallen gebracht wurde und durch Absetzen geklärt wurde, dann durch Zugabe von Chlorwasserstoffsäure auf pH 7 wieder eingestellt wurde, bevor das Wasser in den Belüfter eintrat. Vergleichsdaten für eine Imonatige Aufarbeitung des so behandelten Abwassers in aktivierten Schlammsystemen mit und ohne Kohle sind in Tabelle XI wiedergegeben.

Tabelle XI

Ohne	Mit
Kohle	Kohle
0-	49
2,66	2,55
91,8'	91,8
26,8	15,2
71,8	85,5
75,7	75,7
42,5	51,4
42,9	56,8
500	100
104	50

Kohledosierung, ppm, bezogen auf die Beschickung

Belüftangszeit, h BOL der Beschickung, mg/1 BOD des Abstroms, mg/1 % BOD-Beseitigung TOC der Beschickung,mg/1 TOC des Abstroms, mg/1 % TOC-Beseitigung Farbe, APHA-Standard Schlainmvolumenindex, ml/g

Suspendierte Peststoffe der vermischten Flüssigkeit, g/l 1,23 4,05

Beispiel 12

Ein vorläufig "behandeltes Abwasser,ähnlich, dem gemäss Beispiel 11, das jedoch 2 ppm Chrom in Form von Chromtrioxid enthielt ,wurde wie in Beispiel 11 behandelt. Drei Testsysteme wurden nebeneinanderlaufend betrieben, um die Wirkung der Anwesenheit von Chrom auf die aktivierten Schlamm-Systeme in Gegenwart und Abwesenheit von Kohle zu vergleichen. Chrom erwies sich hinsichtlich der BOD- und TOC-

- 31 109837/U36

ORIGINAL INSPECTED

0R-4720-A-B

Beseitigung als schädlich, Jedoch verbesserte die Verwendung von Kohle die Ergebnisse erheblich, selbst im Vergleich zurüblichen Behandlung des Abwassers, das kein Chrom enthielt. Werte dieser Versuche sind in Tabelle XII wiedergegeben.

Tabelle XII

	Keine Kohle	Mit	Chrom	Mit Kohle
	Kein Chrom		0	Mit Chrom
Kohledosierung, ppm	O		2	44
Chromgehalt, ppm	O		2,5	2
Belüftungszeit, h	2,6		83,2	2,4
BOD der Beschickung, mg/1	83,7		26,0	83,7
BOD des Abstroms, mg/1	19,7		68,0	17,3
% BOD-Beseitigung	77 ,4		71,2	78,9
TOC in der Beschickung, mg/1	71,2		42,6	71,2
TOC im Abstrom, mg/1	37 ,4		39,6	34,0
% TOC-Beseitigung	^7,6		500	52,2
Farbe, APHA-Standard	500		11	100
Schiammvo1umenindex, ml/g	87		26

Suspendierte Feststoffe der gemischten Flüssigkeit, g/l · 1,5 2,7 3,0

Beispiel 13

Beispiel 12 wurde mit dem Abwasser gemäss Beispiel 12 wieder^ holt, das Jedoch 1,5 ppm Kobalt als (CoSQ₄/7HgO) anstelle von 2 ppm Chrom wie in Beispiel 12 enthielt. Es wurden ähnliche Ergebnisse erhalten. Das Metall setzte die Wirksamkeit der BOD- und TOC-Entfernung herab, Jedoeh wurde diese Wirkung durch die Anwesenheit von Kolile vesnnindert. Die meisten mit Kohle erhaltenen Ergeb-msö« wa^ett gleich oder bes>-

- 32 -

10 9837 / 1 A36

ORIGINAL INSPECTED

2 1 η ι ? 7

0R-4-720-A-B J

ser als die übliche Behandlung, sogar in der üblichen Behandlung von Abwasser, das kein Kobalt enthielt. Die Werte sind in Tabelle XIII wiedergegeben. Die Trübung wurde mit einem Hachk Chemical Co.-Trübungsmesser gemessen und in Jackson-Trübungseinheiten ausgedrückt.

- 33 1 O 9 δ _, 7 / U 3 6

Tabelle XIII

ίο Keine KohleMit Kohle -5

Kein Kobalt Mit Kobalt Mit Kobalt g

_ —; ι

Kohledosierung, ppm 0 0 40

Kobaltgehalt, ppm · 0 1,5 1,5

Belüftungszeit, h 2,8 2,6 2,3

BOD der Beschickung, mg/1 69,6 69,6 69,6

-j BOD des Abstroms, mg/1 9,3 24,6 12,9

2 % BOD-Beseitigung 86,2 66,7 82,7

⁰⁰ ι TOC in der Beschickung, mg/1 78,7 78,7 78,7 -J^ TOC im Abstrom, mg/1 41,8 50,8 41,9

1 « % TOC-Beseitigung 46,2 35,2 46,3 £ Farbe, APHA-Standard 500 500 150 cr> Schlammvoluinenindex, ml/1 ' 86 67 42

Suspendierte Feststoffe der vermischten

Flüssigkeit, g/l 1,92 0,71 2,11

Trübung, Jackson-Trübungseinheiten 14 . 18 16

21 η η 7 G

0R-4720-A-B .

Beispiel 14

Der Versuch geniäss Beispiel 10 wurde über einen Zeitraum von 2 bis 3 Iionaten fortgesetzt, jedoch bei einer geringeren Kohledosierung (20 ppm). In diesem Versuch ergab sich wenig Unterschied hinsichtlich der BOD- oder TOC-Beseitigung, jedoch ergab sich eine erhebliche Verbesserung der Farbe, Trübung und des Schlammvolumenindexes selbst bei diesem geringen Kohlebehandlungswert. Die Daten sind in Tabelle XIV wiedergegeben.

Ta b e 1 1 e XIV

Kohledosierung, ppm Bel^ftungszeit, h BOD inder Beschickung, mg/1 BOD im Abstrom, mg/1 % BOD-Beseitigung TOC in der Beschickung, mg/1 TOC im Abstrom, mg/1 ^c/o TOC-Beseitigung Farbe, APHA-Standard Schlaismvolumenindexj ml/g Trübung des Abstroms, JTU (Jackson Turbidity Units) Suspendierte Feststoffe der vermischten Flüssigkeit, g/l

Gramm BOD-Beschickung/Tag/g susspendierte Feststoffe der vermischten Flüssigkeit 0,15 O»19

Die vorstehende, detaiJTierte Beschreibung der Erfindung dient lediglich zur Klärung und zum Verständnis,und es sind daraus keine unnötigen Begrenzungen abzuleiten. Die Erfindung ist nicht auf die genauen, wiedergegebenen und

- 35 109837/ ,436

Ohne	Kit	20
Kohle	Kohle	2,51
0	84,1
2,47	13,6
84,1	83,7
11,9	78,5
85,4	31,7
78,5	59,2
32,2	300
58,5	19
500	32
33	4,3
53
5,4

1Π1

0R-4720-A-B

beschriebenen Einzelheiten "beschränkt, da sich dem Fach mann offensichtliche Modifikationen ergeben.

- 56 -10 9 8 3 7/ 1 Λ 3 6

ORIGINAL INSPECTEB

Claims (1)

1. Pat e.ntansprüche

   (b) aktiviertem Schlamm in einer ausreichenden Menge, um einen gesamten Feststoffgehalt der vermischten Flüssigkeit des Gemischs zwischen 3OO und 15 000 Teile je Million zu ergeben,

   (2) das Gemisch bewegt wird und ein Sauerstoffmoleküle enthaltendes Gas durch das Gemisch vermischt wird» und

   (3) das Gemisch aus dem Behandlungsbehälter entfernt wird und Feststoffe von dem überstehenden Wasser abgetrennt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zu dem Gemisch

   5 bis 1500 Teile Aktivkohle oder 25 bis 2500 Teile adsorbierende Fullererde je Million Teile des Beschikkungsabwassers zugegeben werden, wobei die Kohle oder Fullererde eine Oberfläche von wenigstens 100 m /g und eine Teilchengrösse aufweisen, dass die Teilchen durch ein Sieb mit 200 Maschen je 2,5 cm hindurchgehen.

   2« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, die Kohle in einem ausreichenden Ausmass zugegeben wird.. um einen Oberflächenbereich von 4- bis 1000 m Kohle je Jäter zu dem Behälter zugeführtes Abwasser zur Verfügung z\\ et eil en.

   10*83 7/1436

   2 1 Π 1 ■-ί 7 R

   0Η-Λ720-Α-Β JS

   5. Verfahren, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Stickstoffsalze, Phosphorsalze oder deren Gemische in den Behandlungsbehälter während der Durchführung der Stufe (1) eingeführt werden.

   4-. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abwasser und der aktivierte Schlamm vor dem Eintritt in den Behandlungsbehälter vereinigt werden.

   3' Verfahren iiaoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwasserbenchickung einen pH-Wert zwischen etwa 6,5 und 7»5 aufweist, das Abwasser in einen Behälter gegeben wird, der eine wässrige Aufschlämmung von aktiviertem Schlamm und Aktivkohle mit einer Oberfläche zwischen etwa 600 und 1000 m /g enthält, ein Teil des ' bewegten Gemischs kontinuierlich entfernt wird und in den Behälter Abwasser» aktivierter Schlamm und Aktivkohle in solchen Ausmassen kontinuierlich zugeführt werden, dass die Menge an gesamten Feststoffen der vermischten Flüssigkeit in dem Behälter bei einer Konzentration zwischen etwa 300 und 15 000 Teilen je Million gehalten wird und die Aktivkohle in einem Ausmass zwischen etwa 50 und 500 Teilen je Million Teile Abwasserbeschickung su dem Behälter zugegeben wird.

   6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von ppm Aktivkohle zu ppm BQD-Beschickung zwischen 0,25 wzä. 5,5 gehalten wird.

   -38 - 109&37/U36

   OBIQlNAL INSPECTED