DE2101376B2

DE2101376B2 - Verfahren zur kontinuierlichen Reinigung von Abwasser

Info

Publication number: DE2101376B2
Application number: DE2101376A
Authority: DE
Inventors: David Glenn Newark Hutton; Francis Leonard Hockessin Del. Robertaccio (V.St.A.)
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1970-01-14
Filing date: 1971-01-13
Publication date: 1975-02-13
Also published as: GB1335464A; CA954642A; DE2101376A1

Description

sich irgendwelche bei der Neutralisation gebildeten

Feststoffe ab und werden über eine Leitung 6 entfernt. Der klare Absirorn aus dem Kiärbchälier 5 wandert 50 über Leitung 7 zu dem Behandlungsbehälter 10, wo die biologische Oxidation erfolgt. Eine wäßrige Aufschlämmung von Aktivkohle wird durch eine Leitung 8 zugegeben, und Nährstoffe für die Bakterien in Form von Phosphat- und/oder Ammoniumsalzen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinu- 55 in wäßriger Lösung werden durch eine Leitung 9, lerlichen Reinigung von Abwasser, bei dem in einem falls erforderlich, zugegeben. Im Behandlungsbehälter Behandlungsbehälter Abwasser, belebter Schlamm und 10 erfolgt die bakterielle Oxidation des Abfalls in ♦ine bestimmte Menge eines in Teilchenform vor- Gegenwart von Aktivkohle und Luft, die durch liegenden Adsorptionsmittels, wie z. B. Aktivkohle, Leitung 11 zugegeben werden. Die Luft wird durch In Berührung gebracht werden, das Gemisch bewegt 60 einen Zerstäuber oder eine andere Einrichtung zur wird und ein Sauerstoffmoleküle enthaltendes Gas Unterstützung der Bewegung des Behälterinhalts durch das Gemisch hindurchgeführt wird, und bei dem sowie zur Versorgung der aeroben Bakterien mit anschließend das Gemisch aus dem Behandlungs- Sauerstoff zugegeben. (Eine Belüftungszeit von etwa behälter entfernt wird und Feststoffe von dem über- 2^l/₂ Stunden erwies sich für die erfolgreiche Oxidation stehenden Wasser abgetrennt werden. 65 eines Abwassers einer chemischen Anlage als aus-

Ein Verfahren zur kontinuierlichen Reinigung von reichend). Der Behandlungsbehälter 10 muß hinsicht-Abwasser, bei dem man in einem Behandlungsbehälter lieh seiner Ausmaße so ausgebildet sein, daß das Abwässer mit Belebtschlamm zusammenbringt und gewünschte Ausmaß an Kontakt von Abwasser,

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Bakterien, Sauerstoff und Aktivkohle zur Verfügung ht Auch wird zu dem Gemisch im Behandlungskalter 10 ein Strom aus abgesetztem Schlamm aus • m Klärbehälter 13 durch Leitungen 14 zugeführt. η s ist ^der Schlamm, der die zur Oxidation und Ent-ι ' line der Verunreinigungen in d.'m Abwasser forderliche, bakterielle Wirksamkeit ständig eriert und beibehält. Nach der notwendigen Verweil-¹^t wird das kontinuierlich strömende, behandeln Ahwasser zu dem Klärbehälter 13 über eine Leitung 12 ι "tet Im Klixibehälter 13 setzt sich der kohlehaltige Chlam'm ab und das klare, abströmende Wasser κ Rt zum Fluß oder Strom oder zur Wiederverwen-S ne durch eine Leimung 15 ab. Wie vorstehend behrieben wird ein Teil des abgesetzten Schlamms durch die Leitung 14 zum Behandlungsbehälter 10 rfickeeführt Der restliche Schlamm wird durch eine ititmie 16 entfernt, um zur Wiedereewinnung und nAktivierung der Kohle behandelt zu we.den oder, wlm es wirtschaftlich vorteilhafter ist, verworfen zu werden Das Verfahren kann in gleicher Weise unter P«atz "der Aktivkohle durch adsorptive Fullererde Kttführt werden.

Durch die Verwendung der feinzerteilten Aktivkohle oder Fullererde wird das aktivierte Schlammverfahren zur Behandlung von Abwasser erheblich VP bes!ert Die Gegenwart dieser Zusätze verursacht *icht allein eine höhere BOD-Beseitigung, sondern Je BOD-Beseitigung erfolgt in einer viel kürzeren Zeit Beispielsweise zeigte be. identischen Verfah.cn da aktivierte Schlammverfahren ohne anwesende Aktivkohle eine prozentuale BOD-Beseitigung von λ« »und eine TOC-Beseitigung von 60"_o bei einer Belüftungszeit von 7,6 Stunden, tährend, wenn Aktivkohle zugesetzt wurde, die prozentuale BOD-Be-Sung 95°,, und die TOC-Entfernung 85- bei eir Belüftungszeit von nur 2,5 Stunden betrug (eine ?7« ige Verminderung der Belüftungszeit).

Ein anderer wesentlicher Vorteil der Verwendung von Aktivkohle oder Fullererde besteht in der Schnei-SeVt und Vollständigkeit, mit der sich der Schlamm nach der Behandlung in dem Behandlungsbehälter "bsetzt Die Anwesenheit dieser Zusätze induziert oKchtUch ein rasches Absetzen des Schlamms, das Art, sind gegenüber einigen Bakterienformen _ des aktivierten Schlamms giftig und finden sich häufig in Industrie-Abwässern. Überraschenderweise sind selbst sehr geringe Mengen Adsorptivkohle oder Fullererde hinsichtlich der Absonderung derartiger giftiger Materialien vom Kontakt mit dem Baktenum wirksam, so daß eine normale bakterielle Wirksamkeit

des aktivierten Schlammprozesses ermöglicht w'ird Das Verfahren der Erfindung eignet sich insbesondere zur Verwendung mit Industrie-Abwässern, die Schwermetallverbindungen und insbesondere Cr-- — oder Co- --Metallionen aufweisen. Fur diese Maßnahmen wird es bevorzugt, Aktivkohle an Stelle von Fullererde zu verwenden, und es wird ferner bevorzugt, die Kohle in Mengen im Bereich von etwa 40 bis 1500 Teilen je Million Teile Abwasser anzuwenden.

Ein anderer Vorteil des erfindungsgemaUen verfahrens besteht darin, daß es in einem kontinuierliehen Verfahren eine wirksame Beseitigung vieJer nichtbiologisch abbaufähiger organischer Verunreinigungen, die häufig ein Teil der Industrie-Abwasserströme darstellen, ermöglicht. Darüber hinaus tragt die Anwesenheit von Aktivkohle oder Fullererde zur Beseitigung von Färbung und Gerüchen aus dem Abwasser bei.

Ein zusätzlicher Vorteil des erfindungsgernaßen Verfahrens besteht in der verbesserten Umwandlungs-

geschwindigkeit von Stickstoff in Ammoniakfom zu löslichen Nitraten. Die Anwesenheit von Akt ykohle in dem aktivierten Schlammverfahren kann leicht die Umwandlung von Stickstoff in der.Form von Ammoniak oder Ammoniumsalzen zu Stickstoff in Form löslicher Nitrate verdoppeln, verfreifachen oder vervierfachen.

Zusammenfassend kann das e^rnndungsgemaße^ e-

fahren das Volumen der zur Verarbc.tung erne ge wählten Abwasser olumens ^ ^^r ^

in dem derzeitigen ^aktlvierteⁿ
wendigen herabsetzen, somit f

Verfahrensanlage verringern, und es kann samkeit der Behandlung über d.ejcnige' £⁸ aktivierten Schlammverfahrens fur ein Volumen zu behandelndesAbwasser durch Herab

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desorbiert sie, wenn die VcrunreinigungskonzentraUon abnimmt.

Ein weiterer Vorteil des crfindungsgemaßen Verfahrens betrifft das Problem, das sich aus der Anwesenheit von giftigen Verunreinigungen in industriallen Abwässern ergibt, wodurch das aktivierte Schlamm-

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Beispiel 1

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tung 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 Zuslandes erreicht.

Bei dem ersten Versuch bestand die verwendete Abwasserbeschickung aus dem Abwasserstrom aus abgesetztem Abfall einer großen, mehrere Produkte liefernden, chemischen Anlage. Das Abwssser wurde in die Kolonne 2 durch Leitung 1 in einer Menge von bis 25 ml 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 10%igen Natriumhydroxidlösung durch Leitung 4 neutralisiert. Die neutralisierte Abwasserbeschickung wurde durch Leitung 3 in den Klärbehälter 5 überführt, wo eine kleine Menge an festem Material sich abschied und verworfen wurde. Der klare Überlauf aus 5 wurde durch Leitung 7 in den Behandlungsbehälter 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 : N : P von etwa 1OP : 5 : 1 aufrechtzuerhalten, zugegeben. Die gesamten, suspendierten Feststoffe der vermischten Flüssigkeit im Behandlungsbehälter 10 wurden bei etwa 5000 ppm des Abwassers du.'ch 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, Aktivkohle oder Fullererde. Luft wurde kräftig in die Masse in dem Behandlungsbehälter 10 durch die Leitung 11 eingeblasen. Die Reaktionszeit in dem Behandlungsbehälter 10 wurde durch Veränderung der Beschickungsgeschwindigkeiten eingestellt, wobei jedoch die Verhältnisse von Abwasser, Kohlenstoff und Nährlösung, falls gewünscht, beibehalten wurden. Der überströmende Ausfluß des Behandlungsbehälters 10 wurde über Leitung 12 in den Klärbehälter 13 überführt, wo der Schlamm sich am Boden absetzte und für die Rückführung durch Leitungen 14 und 7 zum Behandlungsbehälter 10 oder durch Leitung 16 abgezogen wurde. Der überströmende Abfluß vom 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 1 wiedergegeben. Die verwendete Aktivkohle besaß eine verfügbare Oberfläche von 900 bis 1000 m², g (Darco KB, erhalten von der Atlas Chemical Co.).

In diesen Versuchen betrug die Aktivkohle-Beschickungsgeschwindigkeit 400 Teile je Million Teile Abwasser, und die Teilchengröße der Aktivkohle wai weniger als 200 Maschen je 2,5 cm (200 mesh per inch). Das Verhältnis von ppm Kohle zu ppm BOD betrug 2,38. Die Reaktionszeit ist definiert als Belüftervolumen dividiert durch die Abwasser-Beschickungsgeschwindigkeit.

Tabelle I

Mit
Aktivkohle

Ohne
Aktivkohle

Betriebszeit, Tage 6 6

Reaktionszeit, Stunden ... 7,3 7,3

Einströmender BOD

(unfiltriert), ppm 168 168

Ausströmender BOD

(unfiltriert), ppm 5,4 73

Einströmender COD

(unfiltriert), ppm 381 381

Ausströmender COD

(unfiltriert), ppm 63 182

Einströmende Farbe,
A.P.H.A.-Einheiten ... 800 800

Abströmende Farbe 40 j 800

% BOD-Beseitigung 96,3 j 78,6

% COD-Beseitigung .... 85,8 I 55,9

Aktivkohlebeschickung je

ppm der Abwasserbeschickung 400

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

Die Farbe wurde nach der in »Standard Methods for Examination of Water and Waste Water«. 12. Ausgabe, S. 127, veröffentlicht 1965 durch The Amer. Publ. Health Association, Amer. Water Works Association and The Water Pollution Control Federation beschriebenen Methode bestimmt. Der Farb-Standard und die Einheiten werden allgemein mit »A.P.H.A.«- Standard und Einheiten bezeichnet.

°" Beispiel 2

In diesem Beispiel wurde eine Reihe von Vergleichsversuchen unter Verwendung von zwei verschiedenen

Aktivkohlen und verschiedenen Mengen davon durchgeführt. Die Veriahrensmaßnahmen und Konzentrationen entsprachen den im Beispiel 1 beschriebenen (falls nicht anders unten vermerkt), wobei ein Industrie-Abwasser aus der großen chemischen Mehrfach-

fio Produktanlage gemäß Beispiel 1 verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II wiedergegeben.

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-Beseitigung mehr vom Ausmaß der zugeführten Kohlenstoffoberfläche abhängt.

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Tabelle II

Behandlungsausmuß, Kohle ppm des Abwassers ....

Oberflächenbereich, ni²/g

Abwasserbeschickungsgeschwindigkeit, ml/min

Temperatur, ^c C

Volumen des abgesetzten Schlamms, ''„ des Lösungsvolumens

BOD der Beschickung, ppm

BOD des abströmenden Produktes, ppm

Organische Kohlensloffbeschickung, ppm

Organischer Kohlenstoff im abströmenden Produkt, Ppm

% Beseitigung des BOD

% Beseitigung des TOC

Abströmende Farbe

Belüftungszeit (min)

Kohleteilchengröße weniger als 200 Maschen je 2,5 cm

Nuchar C 115

300 846

32

10,3 101

3,1 95

10,3

97

89

farblos 159

Kühletyp

Aqua Nuchar A

24

10,9 86 3,8

13,2 96 82

farblos 159

200	100
675	675
30,5	31,3
24	24
8,9	8,4
61	65
2,8	2,4
65	68
13,4	18,3
95	96
79	73
sehr blaßgelb	blaßgc
165	162

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

$09

Claims

das Gemisch bewegt und ein sauerstoflenthaltendes Gas durch das Gemisch hindurchleitet, worauf dann Patentansprüche- das Gemisch aus dem Behandlungsbehälter entfernt wird und Feststoffe von dem überstehender. Wasser 5 abgetrennt werden, ist bekannt.

1. Verfahren zur kontinuierlichen Reinigung Zur Erhöhung der Reinigungsleistung und zur

von Abwasser, bei dem in einem Behandlungs- Beschleunigung der Reinigung wird nach einem behälter Abwasser, belebter Schlamm und eine älteren Vorschlag (DT-OS 1 958 113) dem Behandbestimmte Menge eines in Teilchenform vorliegen- lungsbehälter eine bestimmte Menge eines in Teilden Adsorptionsmittels, wie z. B. Aktivkohle, in io chenfcrm vorliegenden Adsorptionsmittel, wie z. B. Berührung gebracht werden, das Gemisch bewegt Aktivkohle zugeführt.

wird und ein Sauerstoffmoleküle enthaltendes Gas Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

durch das Gemisch hindurchgeführt wird, und bei Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, dem anschließend das Gemisch aus dem Behänd- bei welchem durch Zugabe eines Adsorptionsmittel lungsbehälter entfernt wird und Feststoffe von dem 15 eine Erhöhung der Reinigungsleistung und eine Beüberstehenden Wasser abgetrennt werden, d a- schleunigung der Reinigung erzielt wird,
durch gekennzeichnet, daß das dem Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch

Behandlungsbehälter zugeführte Abwasser auf gelöst, daß das dem Behandlungsbehälter zugeführte einen pH-Wert zwischen 4 und 11 gebracht wird, Abwasser auf einen pH-Wert zwischen 4 und U gedie Mischung in dem Behandlungsbehälter auf 20 bracht wird, die Mischung in dem Behänd lungseinen gesamten Feststoffgehalt zwischen 300 und behälter auf einen gesamten Feststoffgehait zwischen 15 000 mg/1 gehalten wird und dem Behandlunes- 300 und 1500 mg/1 gehalten wird und dem Behandbehälter 5 bis 1500 Teile Aktivkohle oder 25 bis lungshehälter 5 bis 1500 Teile Aktivkohle oder 25 bis 2500 Teile adsorbierende Fullererde, die eine 2500 Teile adsorbierende Fullererde, die eine Obcr-Oberfiäche von wenigstens 100 m²/g und eine 25 fläche von wenigstens 100 m²/g und eine Teilchen-Teilchengröße von kleiner als 74 μ haben, je größe von kleiner als 74 μ haben, je Million Teile des Million Teile des dem Behandlungsbehälter züge- dem Behandlungsbehälter zugeführten Abwassers zuführten Abwassers zugegeben werden. gegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird zeichnet, daß die zugegebene Aktivkohle eine 30 nicht nur eine verbesserte Reinigung von Abwasser Oberfläche von 4 bis 100Om²Je Liter des dem erzielt, sondern die Reinigung erfolgt auch in kürzerer Behandlungsbehälter zugeführten Abwassers hat. Zeit.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind zeichnet, daß das dem Behandlungsbehälter züge- Gegenstand der Unteransprüche.

führte Abwasser auf einen pH-Wert zwischen etwa 35 Die Zeichnung stellt beispielsweise eine Aus-6,5 und 7,5 gebracht wird und dem Behandlungs- führungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung behälter 50 bis 500 Teile Aktivkohle, die eine dar, die nachstehend näher erläutert wird.
Oberfläche von wenigstens 600 bis 1000 m²/g Der Strom 1 stellt abgesetztes Abwasser dar, das

haben, je Million Teile des dem Behandlungs^ in das Behandlungssystem eintritt. Kolonne 2 stellt behälter zugeführten Abwassers zugegeben werden. 40 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 45 basischer Lösung, z. B. Natriumhydroxid, durch Leitung 4 eingestellt wird. Im Klärbehältcr 5 setzen