DE2109022A1

DE2109022A1 - Process and system for the purification of water contaminated with organic substances

Info

Publication number: DE2109022A1
Application number: DE19712109022
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: HYDRO INT AG
Current assignee: HYDRO INT AG
Priority date: 1970-02-27
Filing date: 1971-02-25
Publication date: 1971-09-09
Also published as: FR2079100A5; BE763452A; GB1310848A; IL36287A0; NL7102592A; SE386658B; DK140094C; CH525843A; DK140094B; ES389144A1; NO130002B; AT305159B; CA955342A; ZA711150B

Description

PATENTANWÄLTE ' 2 I O 9 O 2PATENT LAWYERS '2 I O 9 O 2

öS. MÖLLER-EORiS · DR. ΜΛΝίΤΖ ■ DR. DEUFEL DiPL-IWQ. R>;S72FIWALD ■ DlPL.~iNG. GHÄMKOW U 1 Λ Ο QöS. MÖLLER-EORiS · DR. ΜΛΝίΤΖ ■ DR. DEUFEL DiPL-IWQ. R>; S72FIWALD ■ DlPL. ~ ING. GHÄMKOW U 1 Λ Ο Q

6 MÜNCHEN 22, ROBERT-KOCH-STa 1
TELEFON 2251106 MUNICH 22, ROBERT-KOCH-STa 1
TELEPHONE 225110

25. FEB. 137125th FEB. 1371

HYTJEtO INTERNATIONAL A.G. in Vaduz (Liechtenstein)HYTJETO INTERNATIONAL A.G. in Vaduz (Liechtenstein)

Verfahren und Anlage zur Reinigung von mit organischen Stoffen verunreinigtem Wasser·Process and system for the purification of water contaminated with organic substances

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Reinigung von Wasser, insbesondere von Industrieabwasser, um die organischen Verunreinigungen zu entfernen«The invention relates to a method and a system for cleaning of water, especially industrial waste water, in order to remove the organic impurities «

Die Verunreinigung der natürlichen Wasserläufe, der Seen und des Meeres ist bekanntlich mit dem uneingeschränkten Abfluss von Haushalts- und Stadtabwasser sowie von Industrieabwasser verknüpft. Eines der Hauptprobleme der Verunreinigung ist jenes, der im Abwasser enthaltenen organischen Stoffe, welche in der Masse des sie empfangenden Wassers eine energische mikrobiologische Aktivität begünstigen, die zu einem raschen Verbrauch des in der Wassermasse gelbsten Sauerstoffes führt,wodurch sich schliesslich anaerobische Verhältnisse einstellenThe pollution of natural watercourses, lakes and the sea is well known with unrestricted runoff of domestic and urban wastewater as well as industrial wastewater. One of the main problems of pollution is that of the organic substances contained in the wastewater, which in the mass of the water it receives have an energetic microbiological Promote activity that leads to a rapid consumption of the yellowest oxygen in the body of water, whereby Eventually anaerobic conditions arise

109837/1497 -1-109837/1497 -1-

und Fäulnis er scheinungen auftreten. Der rasche Sauerstoffverbrauch ist insbesondere der Grund für den fast vollständigen Verlust des sogenannten "Selbstausgleichsvermügens" des Wasserlaufes zufolge der drastischen Verminderung der Wasserflora, sowie für die äusserst geringe Fähigkeit, nachfolgenden Verunreinigungen zu begegnen. Weitere ebenso schwerwiegende und wichtige Erscheinungen sind jene der Unmöglichkeit des Ueberlebens irgendeiner anderen Lebensform, sowie des starken und unangenehmen Geruches, der sich vor allem durch die die Schwefelverbindungen reduzierenden Bakterien entwickelt·and signs of putrefaction appear. The rapid consumption of oxygen is in particular the reason for the almost complete loss of the so-called "self-compensatory ability" of the watercourse due to the drastic reduction of the aquatic flora, as well as for the extremely low ability to succeed Counter impurities. Other equally serious and important phenomena are that of impossibility the survival of any other form of life, as well as the strong and unpleasant smell, which is mainly due to the the sulfur-reducing bacteria developed

Es liegt daher auf der Hand, dass die Beseitigung der organischen Stoffe, deren Gehalt in einem Wasser durch den sogenannten DBO,.- Wert (biologischer Sauerstoffbedarf nach 5 Tagen) festgelegt ist, eine grundlegende Bedeutung beim Kampf gegen die Wasserverunreinigung besitzt.It is therefore obvious that the elimination of the organic matter, their content in a water by the so-called DBO value (biological oxygen demand after 5 days) is of fundamental importance in the fight against water pollution.

Es ist natürlich weder möglich noch notwendig, hier alle verschiedenen bisher versuchten und derzeit angewandten Systeme der Abwasserreinigung von verunreinigenden Organischen Stoffen zu prüfen. Es genügt, einige der verbreitesten Systeme zu erwähnen, wie die Sedimentation, gegebenenfalls ausgelöst mit Hilfe von Flockungsstoffen, die Chlorierung, die Behandlung mit aktiven Schlämmen, die Oxydation auf Perkolationsfiltern usw.It is of course neither possible nor necessary, all different here previously tried and currently used systems of wastewater purification of polluting organic substances to consider. Suffice it to mention some of the most common systems, such as sedimentation, possibly triggered with the help of flocculants, the chlorination, the treatment with active sludge, oxidation on percolation filters, etc.

Bezugnehmend insbesondere auf die Behandlung mit Aktivschlämmen, ist zu bemerken, dass dieselbe eine verhältnismässig lange Verweilzeit des Abwassers in einem stark durchlüfteten Behälter in inniger Berührung mit einem Schlamm vorsieht, der aus Kolonien aerobischer Mikroorganismen besteht'.¹ Diesbezüg-With reference in particular to the treatment with active sludge, it should be noted that this provides for a relatively long residence time of the wastewater in a highly aerated container in intimate contact with a sludge consisting of colonies of aerobic microorganisms'. ¹ related

-2--2-

109837/1497109837/1497

lieh ist es wichtig darauf hinzuweisen, dass das Wasser während der gesamten Zeit in dem Behälter verbleiben muss, die notwendig ist, damit die Bakterienfauna ihre Reinigungswirkung vollständig ausüben kann. Dies führt zu erheblichen Nachteilen, sei es wegen der Notwendigkeit, über eine beträchtliche Anzahl von Behältern zu verfügen, sei es wegen des Platzbedarfes der BehälterV sei es schliesslich wegen der mit der Beseitigung der aktiven Schlämme zusammenhängenden Probleme·It is important to point out that the water is lent during must remain in the container for the entire time that is necessary for the bacterial fauna to have its cleaning effect can exercise fully. This leads to considerable disadvantages, be it because of the need for a considerable amount Number of containers, be it because of the space required by the container ordinance, or finally because of the disposal active sludge related problems

Das zur Behandlung von Wasser mit einem verhältnismässig niedrigem DBOj.- Wert angewandte Verfahren der Oxydation auf Perkola tionsfil tern besteht darin, dass der zu behandelnde Flüssigkeitsstrom durch ein Filterbett geleitet wird, welches aus Steingries, Koks, zerkleinertem Arlhrazit odex* aus Kunstharzgittern (Polyäthylen oder Polypropylen) besteht, während die oxydierende Luft durch natürliche Konvektion im Gegenstrom bezüglich des Wassers durch das Filteifett hindurchströmt. Die Oxydationswirkung wird durch einen, verschiedene Mikroorganismen enthaltenden Pflanzenschieimschleier, Zooglöa genannt, begünstigt, der sich auf den ausgesetzten Oberflächen der Perkolationsbettfüllung ansammelt. Diesbezüglich ist unter den Nachteilen dieses Systems der Umstand hervorzuheben, dass das Filterbett eine sehr grobe Porosität besitzt und dass die Oxydationswirkung unkontrolliert und vor allem auf die ausgesetzten Oberflächen der Füllung beschränkt ist. Dies ist auch der Grund dafür, weshalb dieses System nur auf den Fall von Wasser mit einem sehr niedrigen DBO_- Wert, d.h. auf einen sehr geringen Anteil an verunreinigenden organischen Stoffen beschränkt ist.That used to treat water with a relatively low DBOj.- value applied method of oxidation on percolate tion filter consists in that the liquid flow to be treated is passed through a filter bed, which is made of Stone granules, coke, crushed arlhracite odex * from synthetic resin grids (Polyethylene or polypropylene), while the oxidizing air is related by natural convection in countercurrent of the water flows through the filter fat. the Oxidation effect is promoted by a veil of plant veil, called zooglöa, which contains various microorganisms, which is on the exposed surfaces of the percolation bed filling accumulates. In this regard, one of the disadvantages of this system is the fact that the filter bed has a very coarse porosity and that the oxidation effect is uncontrolled and especially on the exposed surfaces the filling is limited. This is also the reason why this system is only used in the case of water a very low DBO_ value, i.e. a very low one The proportion of polluting organic substances is limited.

Betrachtet man näher den bekannten Stand der Technik, dann istIf one takes a closer look at the known state of the art, then

BAD ORIGINAL -3-BATH ORIGINAL -3-

. 109837/-U97. 109837 / -U97

zu bemerken, dass in der französischen Patentschrift 715 509 ein Wasserreinigungsverfahren zur Entfernung von Verunreinigungen organischer Natur beschrieben ist, bei welchem das zu reinigende Wasser durch ein Filterbett geleitet wird, welches eine aerobische Bakterienfauna enthält und aus einem Material mit grosser aktiver Oberfläche, beispielsweise einer Aktivkohle, besteht (es sei bemerkt, dass alle üblicherweise als Aktivkohlen bezeichneten Kohlen eine aktive Oberfläche in dernote that in French patent 715 509 a water purification process for removing impurities organic nature is described, in which the water to be cleaned is passed through a filter bed, which contains an aerobic bacterial fauna and is made of one material with a large active surface, for example an activated carbon (it should be noted that all usually called activated carbon designated coals have an active surface in the

2
Grössenordnung von mindestens 1000 m /g besitzen).2
Of the order of at least 1000 m / g).

Dem Filterbett wird ferner Sauerstoff gleichzeitig mit dem zu reinigendem Wasser oder bevor dasselbe das Filterbett erreicht, zugeführt. Auch in der USA-Patentschrift 3 232 434 und in der deutschen Patentschrift 1 250 372 ist die Zugabe von Sauerstoff zu dem zu reinigendem Wasser bevor dasselbe zum Filterbett gelangt, erwäht. Nach der USA-Patentschrift besteht das Filterbett aus Lavaschlacke, d.h. aus einem Material, dessen Porosität derjenigen von Kies und Sand entspricht.Oxygen is also supplied to the filter bed at the same time as the water to be cleaned or before it reaches the filter bed, fed. The addition of oxygen is also mentioned in US Pat. No. 3,232,434 and German Pat. No. 1,250,372 about the water to be cleaned before it reaches the filter bed. According to the USA patent, there is a filter bed from lava slag, i.e. from a material whose porosity corresponds to that of gravel and sand.

Ein biologisches Reinigungsverfahren unter Verwendung einer Mischung von Wasser und Mikroorganismen und mit Belüftung der Mischung zwecks Schaffung einer für das Leben der Mikroorganismen günstigen Umgebung ist in der deutschen Patentschrift 1 279 561 beschrieben. Schliesslich ist in der französischen Patentschrift 333 406 (aus dem Jahr 1903) in äusserst allgemeiner Form die Möglichkeit der Verwendung von aus Torf bituminösen Kohlen erhaltenen Verkohlungsprodukten zur biologischen Wasserreinigung erwähnt.A biological cleaning process using a mixture of water and microorganisms and with aeration of the mixture in order to create one for the life of the microorganisms favorable environment is in the German patent specification 1,279,561 described. Finally, in French patent specification 333 406 (from 1903), the Possibility of using charring products obtained from peat-bituminous coals for biological water purification mentioned.

In allen diesen Vorveröffentlichungen und im allgemeinen in der technischen Fachliteratur wurde somit im wesentlichen auf dieIn all of these prior publications and in general in the technical specialist literature, the

-4-109837/1497-4-109837 / 1497

normale gemeinsame Verwendung einer Bakterienfauna und von Sauerstoff zur biologischen Wasserreinigung hingewiesen, wobei sich die Forschugen hauptsächlich auf die Sauerstoffzufuhr zum Bakterieribett und/oder auf das zu reinigende Wasser konzentrierten. normal joint use of a bacterial fauna and oxygen for biological water purification pointed out, whereby The research mainly concentrated on the oxygen supply to the bacterial bed and / or on the water to be purified.

Wie bereits erwähnt war die Verwendung von Perkolationsbetten aus inertem Material, wie Kies und Sand, d.h. aus einemAs mentioned earlier, the use of percolation beds was made of inert material such as gravel and sand, i.e. from one

2 Material, dessen aktive Oberfläche geringer als 10 ra /g ist, auf den Fall von Wasser mit einem sehr niedrigem DBO-- Wert beschränkt. Diesbezüglich kann die USA-Patentschrift 2 760 643 genannt werden, welche eine Weiterbildung solcher Perkolationsbetten betrifft.2 material with an active surface area less than 10 ra / g, limited to the case of water with a very low DBO value. In this regard, U.S. Patent 2,760,643 be mentioned, which is a further development of such percolation beds regards.

Es ist zweckmässig darauf hinzuweisen, dass sich parallel zur biologischen Reinigung von Industrie- und Stadtabwasser die Technik der chemischen Flockung entwickelt hat. In der österreichischen Patentschrift 286 891 ist ein chemisches Flockungsverfahren beschrieben,mit welchem es möglich ist -wie dies aufgrund von Versuchsdaten nachweisbar ist-, den grössten Teil der im zu behandelnden Wasser in kolloidaler Form suspendierten bzw. vorhandenen Stoffe zu beseitigen und die im Wasser gelösten Phosphate ( Orto- und Polyphosphate) auf äusserst kleine Anteile herabzusetzen. Diese Phosphate sind nämlich die hauptverantwortlichen für die Eutrophisierung der Seen. Ferner ist in der deutschen Patentanmeldung P 17 67 871.6 eine Filtermasse beschrieben und beantsprucht, die aus einer besonderen Aktivkohle besteht (welche nachfolgend als "makroporöse harzige Kohle" bezeichnet wird), die durch Verkohlung von Sägespänen harzigen Holzes, das mit einer geringen Menge einer sehr verdünnten Schwefelsäurelösung imprägniert ist, unter zweckmässigenIt is useful to point out that parallel to the biological treatment of industrial and urban wastewater, the Chemical flocculation technique. In the Austrian Patent specification 286 891 describes a chemical flocculation process with which it is possible -like this is detectable on the basis of test data, most of the suspended in the water to be treated in colloidal form or existing substances and remove the phosphates (ortophosphates and polyphosphates) dissolved in the water to the utmost reduce small proportions. These phosphates are the main responsible for the eutrophication of the lakes. Further is in the German patent application P 17 67 871.6 a filter mass described and claimed, which consists of a special activated carbon (hereinafter referred to as "macroporous resinous Coal "is called), which is made by charring of sawdust of resinous wood, which is diluted with a small amount of a very Sulfuric acid solution is impregnated, under appropriate

rfrrfr

109837/U97109837 / U97

Bedingungen zu__i>ereitet wird. Wie sich aus der Beschreibung und den Beispielen der genanten Patentanmeldung ergibt, hat diese makroporöse harzige Kohle ausgezeichnete Eigenschaften zur Filtrierung von Abwasser erwiesen, nachdem sie nicht nur ein ausgezeichnet klares filtriertes Wasser ergibt, sondern auch gestattet, den beständigen Schaum, auch wenn derselbe von nicht biodegradierbaren Waschmitteln herrührt, zum Grossteil und jedenfalls in zufriedenstellendem Ausmass zu beseitigen und den DBO^-Wert des Wassers zu eniedrigen·Conditions to be prepared. As can be seen from the description and the examples of the cited patent application shows, this macroporous resinous charcoal has excellent properties proven for the filtration of waste water, since it not only gives an excellent clear filtered water, but also allows the permanent foam, even if it comes from non-biodegradable detergents, for the most part and in any case to be eliminated to a satisfactory extent and to lower the DBO ^ value of the water

Der Anmelder hat seine Aufmerksamkeit den Ergebnissen der Filtrierung im Hinblick auf die Erniedrigung des DBO-- Wertes zugewandt»The applicant pays attention to the results of the filtration with regard to the lowering of the DBO value »

Nachdem die erwähnte harzige Kohle eine ziemlich makroskopische Porosität besitzt, d.h. im Mittel eine aktive Oberfläche in derSince the aforementioned resinous carbon has a fairly macroscopic porosity, i.e. on average an active surface in the

2
Grössenordnung von 150-200 m /g, und nachdem zunächst angenomen wurde, es handle sich um eine Erscheinung der Oberflächenabsorption, wurden die gleichen Versuche mit handelsüblichen aktivierten Kohlen wiederholt, die eine noch viel grössere aktive Oberfläche besitzen, und zwar eine aktive Oberfläche in2
In the order of 150-200 m / g, and after it was initially assumed that it was a phenomenon of surface absorption, the same tests were repeated with commercially available activated carbons, which have an even larger active surface, namely an active surface in

2 der Grössenordnung von 1000 und mehr m /g, wobei jedoch völlig unzufriedenstellende Ergebnisse erzielt wurden.2 of the order of magnitude of 1000 and more m / g, but completely unsatisfactory results were obtained.

ID ie Tatsache, dass es sich nicht um Erscheinungen der OberflMchenabsorption handelt, wird dadurch bestätigt, dass bei den mit der makroporösen harzigen Kohle durchgeführten Versuchen die Kohle in der Lage ist, aus dem Wasser eine Menge von verunreinigenden organischen Stoffen zu beseitigen, die weitaus grosser als jene ist, welche mit der aktiven Oberfläche der Kohle vereinbar wäre, wenn es sich um Oberflächenabsorption handelnID the fact that these are not phenomena of surface absorption is confirmed by the fact that the experiments carried out with the macroporous resinous charcoal the coal is able to remove a lot of polluting organic matter from the water, which is far greater than that which would be compatible with the active surface of the carbon if it were surface absorption

-6-109837/ U97 -6- 109837 / U97

würde.would.

Im Laufe weiterer Versuche mit der gleichen makroporösen harzigen Kohle wurde in dem austretenden Wasser eine Zunahme des Nitritgehaltes zu lasten der Nitrate festgestellt. Bei der darauffolgenden Gegenstromwaschug der Kohle nach einer gewissen Filtrierzeit wurde sodann im Waschwasser das Vorhandensein eines starken Bakterienanteils festgestellt. Auf Grund dieser Versuchsergebnisse wurden die Nachforschungen sodann auf andere Filtermaterialien ausgedehnt, wie Kohlen, die aus Torf und bituminösen Kohlen', porösen Kunstharzen u.dgl. erhalten werden.In the course of further experiments with the same macroporous resinous charcoal, an increase in the Nitrite content at the expense of the nitrates found. During the subsequent countercurrent washing of the coal after a certain amount of time Filter time, the presence of a high proportion of bacteria was then found in the wash water. Based on these Experimental results were then carried out on other investigations Filter materials such as coals obtained from peat and bituminous coals, porous synthetic resins and the like will.

Auf diese Weise kam man überraschend zu einem Wasserreinigungsverfahren zwecks Entfernung der verunreinigenden organischen Stoffe, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das zu reinigende Wasser durch ein Filterbett geleitet wird, welches aus einem porösen Material mit einer aktiven Oberfläche von höch-This surprisingly resulted in a water purification process for the purpose of removing the polluting organic substances, which is characterized by the fact that the Water is passed through a filter bed, which is made of a porous material with an active surface of

2 2 I2 2 I.

stens 400 m /g und mindestens 10 m /g besteht und inaem eine aerobische Bakterienfauna vorhanden ist, wobei dem in Reinigung befindlichen Wasser eine ausreichende Sauerstoffmenge zugeführt wird, um die Bakterienfauna im aeroben Zustand zu halten.at least 400 m / g and at least 10 m / g and inaem one aerobic bacterial fauna is present, with a sufficient amount of oxygen being supplied to the water being cleaned is used to keep the bacterial fauna in an aerobic state.

Die Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens umfasst eine mechanische Reinigungsstation des zu behandelnden Wasser zwecks Entfernung der suspendierten Teilchen und Fremdkörper und ist dadurch gekennzeichnet, dass auf diese mechanische Reinungungsstation ein aus einem porösen Mittel mit einerThe system for carrying out the method according to the invention comprises a mechanical cleaning station for the one to be treated Water for the purpose of removing suspended particles and foreign bodies and is characterized by being mechanical on this Cleaning station made of a porous medium with a

aktiven Oberfläche zwischen 10 und 400 m /g bestehendes Filterbett, eine Vorrichtung zur Sauerstoffzufuhr zu dem zu behandelnden Wasser und ein Wasserstromkreis zur Gegenstromwaschung des Filterbettes folgt.active surface between 10 and 400 m / g existing filter bed, a device for supplying oxygen to the water to be treated and a water circuit for countercurrent washing of the filter bed follows.

-7--7-

109837/1h97109837/1 h 97

Die Zwecke und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich klarer aus der folgenden beispielsweisen und nicht einschränkenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung; .The purposes and advantages of the present invention will become more apparent from the following illustrative and non-limiting examples Description with reference to the drawing; .

Fig.l zeigt ein Filterbett nach der Erfindung im senkrechten Schnitt,Fig.l shows a filter bed according to the invention in the vertical Cut,

Fig,2 ist ein analoger senkrechter Schnitt wie Fig.l durch eine andere Ausführungsform des Filterbettes,Fig, 2 is an analogous vertical section as Fig.l through another embodiment of the filter bed,

Fig.3 zeigt zwei erfidungsgemäese Filter in Reihenschaltung,3 shows two filters according to the invention connected in series,

Fig.4 ist ein Schema der gesamten erfiriungsgemässen Reinigungsanlage 'und4 is a diagram of the entire cleaning system according to the invention 'and

Fig.5 ist ein analoges Schema wie Fig.4 einer anderen Version der Anlage.Fig.5 is a schematic analogous to Fig.4 of another version the plant.

Das in Fig.l dargestellte erfirdungsgemässe Filterbett umfasst einen Behälter 10, in dem eine Filtermaterialschicht 11 angeordnet ist, wobei die aktive Oberfläche des Filtermaterials innerhalb der oben angegebenen Grenzen liegt und vorzugsweiseThe inventive filter bed shown in Fig.l comprises a container 10 in which a filter material layer 11 is arranged is, wherein the active surface area of the filter material is within the limits given above and preferably

2
die Grössenordnung von 150-200 m /g besitzt. Die Schicht 11 liegt auf einem Tragrost 12.2
has the order of magnitude of 150-200 m / g. The layer 11 lies on a support grid 12.

Wie bereits erwähnt, besteht die Schicht 11 vorzugsweise aus einer makroporösen harzigen Kohle der oben angegebenen Art. Zufriedenstellende Ergebnisse wurden jedoch versuchsweise auch mit anderen Verkohlungsprodukten ausgehend von Torf und von bituminösen Kohlen, sowie mit porösen Kunstharzen, beispielsweise jenen, die zum Ionenaustausch verwendet werden, erzielt, sofern die angegebene Bedingung der niedrigen Porosität bzw. aktiven Oberfläche eingehalten wird.As already mentioned, the layer 11 preferably consists of a macroporous resinous carbon of the type indicated above. Satisfactory results have, however, also been experimentally obtained with other charring products based on peat and from bituminous coals, as well as porous synthetic resins such as those used for ion exchange, provided that the specified condition of low porosity or active surface is met.

Die bei der Reinigung von mit organischen Stoffen verunreinigtem Wasser erzielten ausgezeichneten Ergebnisse lassen sich amThe excellent results obtained in the purification of water contaminated with organic matter can be seen in the

1098"#7/U971098 "# 7 / U97

wahrscheinlichsten dadurch erklären, dass die Porengrösse der raakroporösen harzigen Kohle genügend gross ist, um es der Bakterienfauna zu gestatten, sich nicht nur an den ausgesetzten Oberflächen der Kohle, sondern auch vor allem im Inneren der einzelnen Kohlenkörner anzusetzen und zu entwickeln·most likely to be explained by the pore size the macroporous resinous coal is large enough to allow the bacterial fauna to not only attack the exposed ones Surfaces of the coal, but also, above all, inside the individual grains of coal to attach and develop

S)S)

Auf diese Weise nimmt die Gesamtmasse der Kohle aktiv an der biologischen Degradierungswirkung der organischen Stoffe teil·· Ferner leuchtet auch die Annahme ein, dass auch die Porenform , welche sich aus den Harzkanälen des Harzholzes ergibt, aus dem die makroporöse harzige Kohle hergestellt wird, auf den Mechanismus der Filtrierung einwirkt. Es wurde -tatsächlich festgestellt, dass die erhaltenen länglichen Poren einen Durchmesser in der Grössenordnung von ungefähr 100U besitzen· Dem Fachmann ist es klar, dass die Wirksamkeit der Bakterienfauna an das Vorhandensein einer ausreichenden Sauerstoffmenge gebunden ist, um aerobische Bedingungen zu schaffen, und dies erklärt die zweite wichtige Bedingung für das erfindungsgemässe Verfahren. Die Sauerstoffzufuhr wird vorzugsweise und wirtschaftlich mittels Luft durchgeführt, obwohl es sich versteht, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung von Luft beschränkt ist.In this way, the total mass of coal actively takes part in the The biological degradation effect of the organic substances also makes sense that the pore shape, which results from the resin channels of the resin wood, from which the macroporous resinous coal is made, on the mechanism the filtration acts. In fact, it has been found that the elongated pores obtained have a diameter in the Of the order of about 100U · It is to the person skilled in the art clear that the effectiveness of the bacterial fauna is linked to the presence of a sufficient amount of oxygen to be aerobic To create conditions, and this explains the second important condition for the method according to the invention. The oxygen supply is preferably and economically carried out by means of air, although it is to be understood that the invention is not is limited to the use of air.

Vergleichsversuche, die mit einem erfidungsgemässen Filterbett (d.h. mit einem Material, dessen Wirksame Oberfläche zwischen 10 und 400 m /g liegt-) und einem aus einer herkömmlichen Aktivkohle bestehenden Filterbett durchgeführt wurden, haben ergeben, dass bei dem erstgenannten Filterbett, insbesondere im Fall dass die genannte makroporöse harzige Kohle verwendet wird, eine einfache Gegenstromwaschung ausreicht, um die Wirksamkeit des Filterbetteg·: wieder herzustellen· Bei Verwendung eines aus einer herkömmlichen Aktivkohle bestehenden Filterbettes geht hin-Comparative experiments with a filter bed according to the invention (i.e. with a material with an effective surface area between 10 and 400 m / g-) and one made from conventional activated carbon existing filter bed have been carried out, have shown that in the first-mentioned filter bed, especially in the case that the said macroporous resinous coal is used, a simple countercurrent washing is sufficient to the effectiveness of the Filterbetteg ·: to restore · When using one of a conventional activated carbon existing filter bed goes

10983⁹7"/U9710983 ⁹ 7 "/ U97

gegen die Relnigungswirksamkeit in kurzer Zeit zu ende und zur Regeneration ist es notwendig, die Aktivkohle aus dem Filterbett zu atnehraen und sie einer zweckmässigen und bekannten Wärmeregenerationsbehandlung zu unterwerfen.against the effectiveness of the remedy to end in a short time and for regeneration, it is necessary to atnehraen the activated carbon from the filter bed and to use it in an appropriate and known way Subject to heat regeneration treatment.

Sowohl die grössere Wirksamkeit des erfiriungsgemässen Reinigungsverfahrens, als auch die rasche und einfache Regenerierungsmöglichkeit können dem Umstand zugeschrieben werden, dass die Reinigung mit einem porösen Material, dessen aktive Oberfläche zwischen 10 und 400 m /g beträgt, über einen physikalischen Absorptionsmechanismus erfolgt, bei dem die in den Poren des Filterbettes sitzende Bakterienfauna interveniert. Im Fall eines aus einer, herkömmlichen Aktivkohle bestehenden Filterbettes handelt es sich hingegen im wesentlichen um einen chemischen Absorptionsmechanismus, bei dem die sogenannten aktiven Zentren rasch verbraucht werden·Both the greater effectiveness of the cleaning process according to the invention, as well as the quick and easy regeneration option can be attributed to the fact that cleaning with a porous material, its active surface is between 10 and 400 m / g, takes place via a physical absorption mechanism in which the in the pores bacterial fauna sitting in the filter bed intervenes. In the case of a filter bed consisting of a conventional activated carbon it is, however, essentially a chemical absorption mechanism in which the so-called active Centers are consumed quickly

Zurückkehrend zu dem in Fig.l dargestellten Filterbett, ist ersichtlich, dass dasselbe an eine mit einem Regulier- und/oder Absperrventil 14 versetme Speiseleitung 13 für das zu reinigende Wasser angeschlossen ist. Das gereinigte Wasser fliesst hingegen durch eine; Leitung 15 ab, die ebenfalls mit einem Regulier- und/oder Absperrventil 16 versehen ist.Returning to the filter bed shown in Fig.l is it can be seen that the same is connected to a feed line 13 for the to be cleaned with a regulating and / or shut-off valve 14 Water is connected. The purified water, however, flows through a; Line 15, which is also equipped with a regulating and / or shut-off valve 16 is provided.

Zur Luftzufuhr ist ein Rohr 17 mit Absperrventil 18 vorgesehen, an welches innerhalb des Behälters 10 zweckmässige Diffusoren 19 angeschlossen sind. Diese an sich wohlbekannten Diffusoren gewährleisten, dass die Luft in Form zahlreicher und äusserst kleiner Blasen in die sich oberhalb des Bettes 11 befindliche Schicht 20 des verunreinigten Wassers eintritt und mit dem gesamten zu behandelnden Wasser in Berührung kommt. Die Sauerstoffzufuhr zu der in der Filtermasse 11 enthaltenen Bakterienfauna erfolgt somit durch das der Reinigung unterworfene Wasser.A pipe 17 with a shut-off valve 18 is provided for the air supply, to which useful diffusers 19 are connected within the container 10. These diffusers, which are well known per se ensure that the air in the form of numerous and extremely small bubbles into the one above the bed 11 Layer 20 of the contaminated water enters and comes into contact with all of the water to be treated. The oxygen supply to the bacterial fauna contained in the filter mass 11 thus takes place through the water subjected to the purification.

109837/U97
-10- 109837 / U97
-10-

Die Metabolisierung der verunreinigenden organischen Stoffe durch die Wirkung der Bakterienfauna benötigt, obwohl sie beispielsweise gegenüber der Behandlung mit Aktivschlämmen sehr beschleunigt ist, trotzdem eine gewisse Zeit, welche an die Filtrierungsgeschwindigkeit und an die Höhe der Filtrierschicht gebunden ist. Die besten Ergebnisse werden mit Filterbetten aus makroporöser harziger Kohle erzielt, die eine Höhe von 1-2 ra besitzen und durch die das Wasser mit einer Geschwindig-The metabolism of polluting organic matter required by the action of the bacterial fauna, although it is very much compared to treatment with active sludge, for example is accelerated, but a certain amount of time, which depends on the filtration speed and the height of the filter layer is bound. The best results are obtained with filter beds made of macroporous resinous charcoal that have a height of 1-2 ra and through which the water moves at a speed

3 23 2

keit in der Grössenordnung von 4-10 m /h je m Filterbettoberfläche hidurthfliesst.speed in the order of magnitude of 4-10 m / h per m of filter bed surface hidurth flows.

Nach einiger Zeit, im allgemeinen nach 12-24 Stunden je nach dem Verunreinigungsgrdd des Wassers, ist eine Verringerung der Wirksamkeit des Filters bemerkbar, der leicht durch Regenerierung der Filtermasse mittels Gegenstromwaschung mit nicht verunreinigtem Wasser begegnet werden kann. Es hat sich gezeigt, dass eine Wassermenge von 3-5% für eine Zeit von einer Stunde ausreicht«, Zu diesem Zweck ist bei der Vorrichtung nach Fig.l eine Leitung 23 mit Ventil 24 zum Einlass des Waschwassers vorgesehen, welches durch eine obere Leitung 25 mit Ventil 26 austritt. Während des Waschens hat es sich als zweckmässig erf wiesen, Druckluft durch eine mit Ventil 22 versehene Leitung 21 einzulassen, welche Druckluft bei der Abfuhr der sich in der Masse 11 angesammelten Ablagerungen mitwirkt.After some time, generally after 12-24 hours, depending on the level of contamination of the water, there is a reduction in the Effectiveness of the filter noticeable, which can easily be achieved by regenerating the filter mass by means of countercurrent washing with uncontaminated Water can be encountered. It has been shown that an amount of water of 3-5% for a period of one hour sufficient «, For this purpose, in the device according to Fig.l a line 23 with valve 24 is provided for the inlet of the washing water, which exits through an upper line 25 with valve 26. During washing, it has proven expedient to pass compressed air through a line provided with a valve 22 21 admit which compressed air contributes to the removal of the accumulated in the mass 11 deposits.

Es versteht sich, dass die Menge und der Druck der zur Sauerstoffzufuhr eingeleiteten Luft von verschiedenen Parametern abhängen, wie die Menge und die Geschwindigkeit des zu behandelnden Wassers, die mit Sauerstoff zu versorgende Bakterienfauna und somit die Höhe der makroporösen harzigen Kohlenschicht usw. Schliesslich ist zu bemerken, dass die für denIt is understood that the amount and pressure of the oxygen supply introduced air depend on various parameters, such as the amount and speed of the to be treated Water, the bacterial fauna to be supplied with oxygen and thus the height of the macroporous resinous carbon layer etc. Finally, it should be noted that the

-11-109837/1497 -11-109837 / 1497

Betrieb des Filterbettes notwendige Bakterienfauna im allgemeinen im verunreinigtem Wasser selbst enthalten ist, so dass das erste in die Masse des Reinigungsmaterials eintretende Wasser die Bakterienkolonien in die Poren der makroporösen harzigen Kohle einführt. Andernfalls muss die Bakterienfauna unmiti-elbar in das zu reinigende Wasser oder in das Filterbett eingeimpft: werden, wenn das Filter eine Betriebsperiode beginnt. Diesbezüglich wird vorzugsweise das Waschwasser des Filters verwendet, indem dasselbe zur Speisung des zu reinigenden Wasser rückgeführt wird.Operation of the filter bed necessary bacterial fauna in general is contained in the contaminated water itself, so that the first to enter the bulk of the cleaning material Water introduces the bacterial colonies into the pores of the macroporous resinous charcoal. Otherwise the bacterial fauna must directly in the water to be cleaned or in the filter bed inoculated: are inoculated when the filter begins a period of operation. In this regard, the washing water is preferably the Filter used by recycling it to feed the water to be purified.

In den Fig.2 und 3 sind die gleichen Bezugszeichen wie in Fig.l für entsprechende Teile verwendet.In FIGS. 2 and 3, the same reference numerals are used as in FIG used for corresponding parts.

Bei der in Fig.2 gezeigten Ausführungsform ist zusätzlich zu den bereits in Fig.l gezeigten Teilen eine mit einem Absperrventil 41 versehene Abzweigleitung 40 vorgesehen, durch welche ein Teil des gereinigten Wassers zur Zufuhrleitung 13 des verunreinigten Wassers zurückgeführt werden kann. Diese Rückleitung kann in dem Fall notwendig sein, dass der Abteil der Verunreinigungen ilusserst hoch ist, so dass die Oxygenierung der Bakterienfauna nicht ausreicyend wäre, um den Betrieb des Filters unter aeroben Verhältnissen sicherzustellen und um eine ausreichende Reinigung des Wassers zu erzielen.In the embodiment shown in Figure 2 is in addition to the parts already shown in Fig.l a branch line 40 provided with a shut-off valve 41 is provided by which a part of the purified water to the supply line 13 of the contaminated water can be recycled. This return line may be necessary in the event that the compartment the impurity is extremely high, so that the oxygenation of the bacterial fauna would not be sufficient to keep the plant running of the filter under aerobic conditions and to achieve sufficient purification of the water.

Das Problem eines äusserst hohen Anteils an organischen Verunreinigungen in dem zu reirigendem Wasser kann auch wie in Fig.3 angegeben gelöst werden, indem zwei Filter in Reihe geschaltet werden, wobei der Ablass 15 des ersten Filters zu einer Pumpe 50 führt, welche das weiter zu reinigende Wasser über das Filterbett 11 des zweiten Filter pumpt. Auf diese Weise wird der Na ch-The problem of an extremely high proportion of organic impurities in the water to be cleaned can also be dissolved as indicated in Fig. 3 by connecting two filters in series The outlet 15 of the first filter leads to a pump 50 which carries the water to be further purified over the filter bed 11 of the second filter pumps. In this way, the night

-12-109837/1497 -12-109837 / 1497

21Ü902221Ü9022

teil von zu hohen Filterbetten 11 vermieden, welche hinsichtlich des Betriebes und der Instandhaltung der Vorrichtung schwerwiegende Probleme mit sich bringen würden.Part of too high filter beds 11 avoided, which in terms of the operation and maintenance of the device would cause serious problems.

In Fig.4 ist schematisch eine vollständige Anlage zur Reinigung von Wasser, insbesondere von Abwasser, zwecks Entfernung der verunreinigenden organischen Stoffe dargestellt. Die gezeigte Anlage umfasst einen Gitterrost 60, der geeignet ist, Fremdkörper und/oder grosse Teile zurückzuhalten. Das den Gitterrost 60 durch eine Leitung 61 verlassende Wasser gelangt in ein Dekantierbecken 62, in welchem sich die suspendierten Teilchen absetzen, welche dann durch eine Leitung 61 abgeführt werden.A complete system for cleaning is schematically shown in FIG of water, especially sewage, for the purpose of removing the polluting organic substances. The one shown The system comprises a grating 60 which is suitable for holding back foreign bodies and / or large parts. That the Grating 60 through a line 61 leaving water reaches a decanting basin 62 in which the suspended Particles settle, which are then discharged through a line 61.

Das geklärte Wasser gelangt sodann in die Filtrier- und Reinigungsvorrichtung 64, die gemäss einer der in den Fig.1-3 gezeigten Ausführungsformen verwirklicht ist, wobei natürlich die Wahl der besonderen Vorrichtung von örtlichen Faktoren und hauptsächlich von Verunreinigungsgrad des Wassers abhängt. Die Luftzufuhr zur Verrichtung 64 ist durch den Pfeil 69 angedeutet..The clarified water then enters the filtering and cleaning device 64, which is realized according to one of the embodiments shown in FIGS. 1-3, with the choice of course the particular device of local factors and mainly depends on the degree of contamination of the water. The air supply to the device 64 is indicated by the arrow 69.

Das gaaeinigte Wasser wird durch die Leitung 65 abgeführt, während mit 66 die Rückflussleitung des gereinigten Wassers zum Waschen der Filtermasse angedeutet ist. Mit 67 ist das Dekantiergefäss des Waschwassers angedeutet, von dem das Wasser durch die Leitung 68 zur Zuflussleitung 61 des zu reinigenden Wassers zurückgeleitet wird, während der sich im Dekantiergefäss 67 absetzende Schlamm zusammen mit dem aus dem Dekantiergefäss 62 kommenden Schlamm durch die Leitung 63 abgeführt wird· Die in Fig.5 scheraatisch dargestellte Anlage sieht einen mechanischen Rost 70 zur Abtrennung der Fremdkörper und/oder grossenThe gaaeinigte water is discharged through line 65 while with 66 the reflux line of the purified water for washing the filter material is indicated. The decanter is at 67 of the washing water indicated, from which the water through the line 68 to the inflow line 61 of the to be cleaned Water is returned, while the sludge settling in the decanter 67 together with that from the decanter 62 incoming sludge is discharged through the line 63 · The system shown schematically in Fig.5 sees a mechanical one Grate 70 for separating foreign bodies and / or large ones

-13-109837/1497 -13- 109837/1497

21U902221U9022

Teile vom zu reinigenden Wasser, sowie eine an sich bekannte Zerkleinerungsvorrichtung 71 vor, in welcher die seitens des Rostes 70 nLcht zurückgehaltenen noch verhältnismäesig groasen Verunreinigungen zerkleinert werden. Das die Zerkleinerungsvorrichtung 71 verlassende Wasser gelangt durch eine Leitung 72 in ein Flockungs- und Dekantiergefäss 73, in welches -wie durch den Pfeil 74 angedeutet- chemische Flockungsmittel vorzugsweise der in der deutschen Patentanmeldung P 17 67 869.2 beschriebenen Art eingeführt werden. Auf diese Weise wird wie bereits erwähnt nicht nur der Niederschlag der suspendierten Stoffe, sondern im wesentlichen auch die Entfernung der im zu reinigenden Wasser enthaltenen Phosphate erzielt. Das sedimentierte Material wird durch die Leitung 75 abgeführt, während das Wasser in das Filter 76 aus makroporöser harziger Kohle gelangt, wobei auch in diesem Fall je nach den jeweiligenParts of the water to be cleaned, as well as a known one Crushing device 71, in which the Grate 70 not withheld nor relatively large Impurities are crushed. The water leaving the comminution device 71 passes through a pipe 72 in a flocculation and decanting vessel 73, in which -as indicated by the arrow 74- chemical flocculants preferably of the type described in German patent application P 17 67 869.2 are introduced. That way will As already mentioned, not only the precipitation of the suspended substances, but also essentially the removal of the achieved in the water to be cleaned phosphates. The sedimented material is discharged through line 75, while the water enters the macroporous resinous charcoal filter 76, also in this case depending on the particular

derthe

Verhältnissen eines/in den Fig.1-3 gezeigten Filter gewählt wer den kann. Die Luftzufuhr zu dem Filter ist durch den Pfeil angedeutet. Das gereinigte Wasser tritt aus dem Filter 76 durch die Leitung 77 aus, während zum Waschen des Filters gereinigtes Wasser durch die Leitung 78 zurückgeführt werden kann.Ratios of a filter shown in Fig. 1-3 can. The air supply to the filter is through the arrow indicated. The purified water exits the filter 76 through line 77 while purified for washing the filter Water can be returned through line 78.

Nachdem die chemischen Flockungsmittel wie bereits erwähnt auch eine Hemmungswirkung auf die an sich im verunreinigtem Wasser enthaltene Bakterienfauna besitzen können, ist es zweckmässig, die aus der makroporösen harzigen Kohle bestehende Filtermasse mit einer mikrobiologischen Ladung zu impfen, was auf verschiedene wohlbekannte Weisen erf.olgen kann. Auch bei dieser Anlage ist ein Dekantiergefäss 79 für das Waschwasser vorgesehen, welches sodann zur Zufuhr 72 des zu behandelnden Wassers zurückgeführt wird, während das Sedimentationsmaterial durch die Leitung 75 abgeführt wird.After the chemical flocculants, as already mentioned, also have an inhibiting effect on the in itself in the contaminated water Bacterial fauna contained in it, it is expedient to use the macroporous resinous charcoal Inoculating filter media with a microbiological charge, which can be done in various well known ways. Also at this system is a decanter 79 for the wash water provided, which is then returned to the supply 72 of the water to be treated, while the sedimentation material is discharged through line 75.

10983T>Ya9710983T> Ya97

Absehliessend kann gesagt werden, dass der mit dein erfindungsgemässen Verfahren und der entsprechenden Anlage erzielte wesentliche Vorteil darin besteht, dass die unmittelbare Reinigung von mit organischen Stoffen verunreinigtem Wasser ermöglicht wii'd, ohne dass lange Behandlungen in biologischen Reinigungsstationen nötig wären. Wird die Behandlung mit dem
Filter aus makroporüser harziger Kohle mit der Flockungsbehandlung der oben erwähnten Art kombiniert, dann erzielt man eine vollständige Reinigung des Wassers, welche Reinigung im Vergleich zu herkömmlichen Behandlungen weitaus ra~.scher durchführbar ist.Finally, it can be said that the essential advantage achieved with the method according to the invention and the corresponding system consists in the fact that water contaminated with organic substances can be cleaned directly without the need for long treatments in biological cleaning stations. Will treatment with the
Filters made of macroporous resinous charcoal combined with the flocculation treatment of the type mentioned above, then one achieves a complete purification of the water, which purification can be carried out much more quickly than conventional treatments.

-15--15-

BAO OWGtNAL
10983 7/14 9 7 BAO OWGtNAL
10983 7/14 9 7

Claims

1.) A method for cleaning water contaminated by organic substances, characterized in that the water to be cleaned is passed through a Filteitett, which consists of a porous material filling, the active surface of which

2 2

is at most 400 m / g and at least 10 m / g and in the an aerobic bacterial fauna is present, according to which in the filter bed degradation phenomena of the contaminating develop organic substances, whereby a sufficient amount of oxygen is supplied to the water during cleaning, in order to determine the aerobic bacterial fauna in question with the respective amount of pollution and the amount of water to be purified To keep state.

2. The method according to claim 1, characterized in that

2 the porous material has an active surface area of 150-200 m / g owns.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the porous material is a macroporous resinous Coal is produced by the carbonization of sawdust from a resin wood obtained with a dilute sulfuric acid solution is impregnated.

4. The method according to claim 1, characterized in that the oxygen is supplied in the form of compressed air.

5 t ^ '. Ti nhron nadi claim 1, thereby [* c? K oxindole hnc-t., Dries ih τ' huwii. i · d i Λ- >_; m roi ni <u ^: n <l · "'!» Uas ^ ci? U «', stirs: becomes« bovor;! ·. <>''Τ ί · ^! '";:.»"Ι 1 f f-vbf-l 1 in Rei'ülli un« · 1 nn>; it «

8AI> ORIGINAL

ί 0 <1 H Ί '{, / 1 / ^f i 7

6. The method according to claim 1, characterized in that the filter bed periodically in countercurrent with uncontaminated Water is washed and that the wash water is added to the water to be cleaned before it enters the filter bed will.

7. The method according to claim 1, characterized in that the water to be purified has already been purified with an appropriate amount of the water before it is passed through the filter bed Water is diluted, this amount depending on the concentration of the organic impurities contained in the water to be purified depends.

8. Water purification plant for carrying out the process according to the preceding claims with a mechanical cleaning station for separating the water to be cleaned suspended particles and foreign bodies, characterized by a porous medium with an active surface 10 and 400 m / g existing filter bed, a device for supplying oxygen to the water to be treated and a Washing water circuit for countercurrent washing of the filter bed

9. Plant according to claim 8, characterized in that the mechanical cleaning station of the water to be treated a grate for separating the foreign bodies and large parts as well as a sedimentation vessel for the suspended particles includes.

10. Plant according to claim 8, characterized in: that the mechanical cleaning station of the water to be treated a R.ost to separate the foreign bodies and large parts as well as a vessel for chemical flocculation and sedimentation both the dissolved substances and the suspended and im

1 0 9 0«0l7^ I 4 9 7 ^mQ original.1 0 9 0 «0l7 ^ I 4 9 7 ^mQ original.

colloidal state in the water to be treated includes particles.

11. Plant according to claim 8, characterized in that the device for supplying oxygen is one in the directly Above the Filtabett layer of polluted water includes submerged pipe, which with compressed air is fed and is provided with diffusers, which are suitable for the surrounding water in the form of compressed air of extremely small bubbles to be supplied.

12. Plant according to claim 8, characterized in that a compressed air supply line is provided below the filter bed which is put into operation during the countercurrent washing of the filter bed.

10 9 8 37/14 97 -18-10 9 8 37/14 97 -18-

Le e rs e iIeLe e rs e iIe