DE2118486A1

DE2118486A1 - Verfahren zum Reinigen von Wasser, das organische Stoffe enthält

Info

Publication number: DE2118486A1
Application number: DE19712118486
Authority: DE
Inventors: Yasunao; Kuriyama Mitsuo; Yokohama Kanagawa; Mukai Tsuneo Tokio: Misak (Japan)
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1970-04-10
Filing date: 1971-04-13
Publication date: 1971-10-28
Also published as: US3763038A

Description

Patentanwalt«
ing.W.Meiss

1Berlln33 (Grunewald)

Hetbemtr. 22 Tel. 3 87 72 37 /J₁ A

KUEITA WATER IHDUSTRIES LIMITED 1, Koraibashi 3-chome, Higashi~ku, Osaka, Japan

Verfahren zum Reinigen von Wasser, das organische Stoffe enthält.

Zusammenfassung der Erfindung

Es wird ein Verfahren zum Reinigen von Wasser geschaffen, das organische Stoffe enthält und ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Koagulationsmittel bestehend entweder aus lediglich einem Ferrisalz oder einem Ferrosalz und einem Oxidationsmittel in Abwasser eingemischt wird, das in hoher Konzentration organische Stoffe enthält, sodann daß das Koagulationsmittel enthaltende Abwasser in ein Flockulationsgebiet fließen gelassen wird, zur Flokkenbildung und Wachstum das Wasser in Bewegung gehalten, das flockenförmige Produkt in einem Sedimentationsgebiet in Ausflußwasser und Schlamm getrennt wird unter Erhalten der obenstehenden Flüssigkeit in Form eines Abwassers, das organische Stoffe in geringer Konzentration enthält, sodann Einfuhren des Wassers in einen Belüftungstank, in dem Eisenhydroxidflocken gebildet werden, man sodann sich Mikroorganismen auf den Eisenhydroxidflocken adsorbieren läßt, während das Abwasser in dem Tank belüftet wird.

Die Erfindung betrifft ein Reinigungsverfahren, vermittels dessen verunreinigtes Wasser wie Toilettenabwässer, die in hoher Konzentration organische Stoffe enthalten, in ein sehr reines Wasser gereinigt werden kann.

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Allgemein gesehen erfolgt die Aufbereitung von Abwasser in den meisten Fällen vermittels eines biologischen Verfahrens, d.h. dem sogenannten aktivierten Schlammverfahren. Ueblicherweise jedoch kann das Verfahren das Abwasser schwerlich unter dem B.0.D.-Bereich von 10 bis 30 ppm oder-einem CO.D-Bereich von 50 bis 110 ppm sauberer reinigen. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß zwar der in dem ersten Absetztank ausgefällte Schlamm gut filtrieatoar und verwerf bar ist, der sekundär durch die aktive Schlammbeseitigung ausgebildete überschüssige Schlamm besitzt jedoch einen derartig hohen Feuchtigkeitsgehalt, daß derselbe sehr schlechte Filtrierbarkeit und Verwerfbarkeit " zeigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden kurz umrissen wiedergegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine Kombination aus einem Verfahren dar, das mit Koagulation arbeitet, z.B. für das Entfernen organischer Stoffe aus dem Abwasser sowie einem Verfahren für das Entfernen der restlichen organischen Stoffe durch Einwirkung von Mikroorganismen. Die Erfindung schafft insbesondere ein Wasserreinigungsverfahren, das eine Reihe an Behandlungsschritten des Vermischens eines Koagulationsmittels bestehend aus entweder lediglich einem lerrisalz oder einem Ferrosalz und ^ einem Oxidationsmittel mit einem Abwasser einschließt, das eine hohe Konzentration an organischen Stoffen aufweist, sodann Einführen des das Koagulationsmittel enthaltenden Abwassers in ein Ausflockgebiet, in Bewegunghalten des Abwassers zur Flockenbildung und Wachstum sowie Trennen des Abwassers in einem Sedimentationsgebiet in Ausflußwasser und Schlamm, sowie einer Reihe weiterer Behandlungsschritte des Einführens des sich ergebenden Ausflußwassers, das ein Abwasser mit geringer Konzentration an organischen Stoffen darstellt, in einen Belüftungstank, in dem Eisenhydroxidflocken gebildet werden, und sodann läßt man während des Belüftens des Abwassers darin vorliegende Mikroorganismen sich auf die Eisenhydroxidflocken adsorbieren.

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Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man Ferroionen in dem Abwasser vorliegen läßt, das eine geringe Konzentration an organischen Stoffen enthält, so daß darin Eisenhydroxidflocken ausgebildet werden.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal besteht darin, daß der vermittels Koagulation abgetrennte Schlamm dem Flockulationsgebiet erneut zugeführt wird.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert, die ein schematisches Diagramm darstellt, welches die Anordnung der Einheiten erläutert, die für die erfindungsgemäße Abwasseraufbereitung erforderlich sind.

Vermittels des erfindungsgemäßen Verfahrens, siehe die schema_ tische Darstellung der Zeichnung, wird Abwasser, das in hoher Konzentration organische Stoffe enthält, in ein Flockulationsgebiet eingeführt nach Zusatz eines Koagulationsmittels - oder während ein derartiges Mittel zugesetzt wird - und sodann zwecks Ausbilden und Wachstum von Flocken in Bewegung gehalten, und es erfolgt sodann eine Trennung in einem Sedimentationsgebiet in Ausflußwasser und Schlamm. Wenn auch das Verfahren ähnlich herkömmlichen Verfahren ist, handelt es sich doch bei dem erfindungsgemäß zuzusetzenden Koagulationsmittel um eine verbesserte Ausführungsform. Weiterhin wird der Schlamm nach Ausbilden vermittels der oben beschriebenen Arbeitsweise in das Ausflockungsgebiet zurückgeführt unter Erhalten behandelten Wassers, - obenstehende Flüssigkeit - mit einem geringen Gehalt an organischen Stoffen, dieser Rückführungsschritt oder Arbeitsstufe kann jedoch auch in Fortfall kommen.

Aufgrund verschiedener ausgeführter, experimenteller Untersuchungen wurde gefunden, daß die geeignetsten Koagulationsmittel zur Reinigung vermittels Ausflocken von stark verschmutztem Wasser, die Eisensalze sind, und zwar insbesondere die Ferrisalze. Es wurde weiterhin gefunden, daß bezüglich der Eisensalze die Ferroverbindungen, wie Ferrosulfat, das ein handelsgängiges Produkt ist, üblicherweise nur dann das Ausflocken bedingt, wenn

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der puffert alkalisch ist und sich auf 11,5 oder darüber beläuft, und hierdurch kann leicht ein Ausflocken in neutralem und sogar geringfügig saurem Gebiet dann erfolgen, wenn diese Verbindungen in Kombination mit Oxidationsmitteln wie Wasserstoffperoxid oder Chlor angewandt werden. Die Tabelle gibt die CO.D-Werte behandelter Wasser wieder, die durch Zusatz zahlreicher, unterschiedlicher Koagulationsmittel erreicht worden sind, einschließlich der weiter oben erwähnten, zu Abwasserteilen aus Sandbetten, Ausflocken der Proben in entsprechenden Vorrichtungen, zwanzigminütiges Halten der Proben in Euhe und sodann Filtrieren mit Filtrierpapier (50).

Wie anhand der Tabelle ersichtlich, führen Eisensalze, insbesondere Ferriverbindungen - wie durch ein einfaches Kreuzchen (+) gekennzeichnet - zu ausgezeichneten Effekten für die Aufbereitung von Abwasser wie Toilettenabwasser und sogar Ferroverbindungen können sich genau so wirksam wie die Ferriverbindungen in dem neutralen p„-Gebiet erweisen, unter der Voraussetzung, daß dieselben kombiniert mit den oben angegebenen Kombinationsmitteln - wie durch Doppelkreuzchen (++) angezeigt - zur Anwendung kommen.

Tabelle I

Koagulationsmittel	zugesetzte Menge	Ausflok- kungs- Pw-Wert	CO.D - behandeltes Wasser
Ke ins (unbehand e1- tes Wasser)	0 mg/l	7,4	350 mg/1
FeCl₈₃. .6H₈O	200	5,55	35,4
Fe (SO₄ )₅.18H₂ O⁺	200	5,05	34,1
Fe SO₄.7H₃O	200	11,50	56,2
FeS0₄.7H₂0⁺⁺	200
3OjCH₈O₈	0,04 ml/l	6,40	36,5
Al₈(SO₄J-IeH₈O	200	5,90	68,7
Al₈ (SO₄ ^.18H₂O	300	7,00	65,4

Die Zurückführung des durch Ausflocken abgesetzten Schlamms in das Ausflockungsgebiet führt zur Ausbildung größerer Flocken. Hierdurch wird eine vollständigere Abtrennung sichergestellt und macht es möglich ein sehr reines und sauberes behandeltes Wasser zu erhalten. 1 ₀ 9 8 AA / 1 6 5 0

Beispiel 1

Durch ein Ausflock-ITmsetzungsgefäß mit einem Fassungsvermögen von 6 1 - einschließlich 0,51 für das Ausflockungsgebiet und 31 für den Plockenabtrenntank - wird Abwasser aus einem Sedimentationatank kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von 4,2l/h geführt, während eine zehnprozentige Ferrisulfatlösung zugesetzt wird, um so eine Fe^ Konzentration von 40 ppm aufrechtzuerhalten. Die ausgefällte Aufschwemmung wird vermittels einer Lufthebepumpe mit einer Geschwindigkeit von 13/h zum Umlaufen gebracht. Der p^-Wert des Abwassers beläuft sich 7,4 und derjenige des behandelten Wassers auf 5,1. Sodann wird die Lufthebepumpe angehalten und das Umlaufen der Aufschwemmung unterbrochen, ansonsten jedoch unter den gleichen Bedingungen, wie oben erläutert, der Betrieb fortgesetzt. Die Qualitäten der in dieser Weise erhaltenen behandelten Wässer sind in der Tabelle II miteinander verglichen.

	Tabelle II	Behandeltes Wasser	Aufschwemmung nicht zurück geführt
Wasserqualität	Abwasser	Aufschwemmung zurückgeführt	14,8
		1,5	48,2 ppm
Trübung		34,5 ppm	30,0 ppm
CO.D.	396 ppm	15,8 ppm
B.O.D.	250 ppm

Anhand der Tabelle ist ersichtlich, daß das Zurückführen der Aufschwemmung während des Ausflockens erheblich die Abtrennung der suspendierten Stoffe erleichtert und gleichzeitig die Fähigkeit des Koagulationsmittels verbessert, die organischen Stoffe von dem Abwasser abzutrennen.

Beispiel 2

Unter Heranziehen der gleichen Vorrichtung sind nach Beispiel 1 die gleichen Abwässer durch dieselbe mit der gleichen Fließgeschwindigkeit hindurchgeführt, wobei kontinuierlich ein Zusatz

1 0 9 8 A U I 1 6 5 0

einer zehnprozentigen ierrosulfatlösung erfolgt, um so eine

2+
Fe Konzentration von 40 ppm aufrechtzuerhalten, und gleichzeitig wird eine dreißigprozentige Wasserstoffperoxidlöaung angewandt unter Aufrechterhalten einer Wasserstoffperoxidkonzentration (H₂O₈) von 12 ppm. Die hierdurch ausgeflockte und abgesetzte Aufschwemmung wird durch den Ausflockungstank vermittels einer Lufthebepumpe mit einer Geschwindigkeit von 1 l/h zurückgeführt. Sodann wird das Zurückführen der Aufschwemmung unterbrochen, der Betrieb aber ansonsten fortgesetzt. Die entsprechenden vergleichenden Ergebnisse sind in der Tabelle III wiedergegeben.

	Tabelle	III	Behandeltes Wasser Aufschwemmung Aufschwemmung zurückgeführt nicht zurück- «eführt	9,4 49,6 ppm 27,0 ppm
Wasserqualität	Abwasser		1.8 38,7 ppm 18,0 ppm
Trübung CO.D. B.O.D.	408 ppm 220 ppm
	Beispiel	3

Die Arbeitsweise nach Beispiel 2 wird mit der Ausnahme wiederholt, daß Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel durch Natriumhypochlorit ersetzt wird, und dasselbe wird zugesetzt unter Aufrechterhalten eines verfügbaren Chlorgehaltes von 5 ppm. Die Ergebnisse sind ähnlich denjenigen,wie sie mit Wasserstoffperoxid erhalten werden, siehe die Tabelle IV.

	Tabelle	IV	Behandeltes Aufs chw emra ung zurückgeführt	Wasser Aufschwemmung nicht zurück geführt
WasserqueOität	Abwasser	1,4 36,9 ppm 18,5 ppm	10,5 47,8 ppm 28,2 ppm
Trübung CO.D. B.O.D.	408 ppm 220 ppm

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Sodann wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren das Abwasser geringer Konzentration an organischen Stoffen, wie es durch Abtrennung von dem Schlamm in der oben beschriebenen Weise erhalten worden ist, in einen Belüftungstank eingeführt, in dem Eisenhydroxidflocken gebildet werden, so daß während des Beliiftens des Abwassers die in dem Wasser vorliegenden Mikroorganismen an den Eisenhydroxidflocken adsorbiert werden.

Diese Behandlungsphase schließt die Arbeitsschritte des Ausbildens von Flocken auf der Grundlage von Eisenhydroxid in dem Beliiftungstank ein, wobei organische Stoffe in geringer Konzentration enthaltendes Wasser in den Tank eingeführt, die Flokken und das Wasser unter aeroben Bedingungen in Bewegung gehalten und vermischt werden, wodurch es möglich wird auf den in dem Wasser vorliegenden organischen Stoffen als Nahrungsquelle Mikroorganismen auszubilden und zu züchten, wobei es möglich wird, daß die Mikroorganismen an den Eisenhydroxxdflocken adsorbiert werden, und sodann wird das Wasser in dem Sedimentationsgebiet in ein klares behandeltes Wasser und die Flockenschicht getrennt. Die die Mikroorganismen enthaltenden Eisenhydroxidflocken, wie sie in dieser Weise erhalten werden, zersetzen nicht nur organische Stoffe in niedriger Konzentration, sondern es wird hierdurch ebenfalls ermöglicht, Ammoniakstickstoff in Salpetersäurestickstoff zu oxidieren. Die die Mikroorganismen aufweisenden Eisenhydroxidflocken setzen sich leicht ab, und da das von der Flokkulationsbehandlung des Wassers kommende Ausflußwasser angewandt wird, liegen nur relativ wenige organische Stoffe vor, so daß die Schlammbildung begrenzt ist. Die Zurückführung des Schlamms braucht somit nicht zu erfolgen, indem, wie gezeigt, ein Sedimentationsbasin 2 in einem Belüftungstank 1 vorgesehen wird, so daß die Feststoff-Flüssigkeits-Trennung in ein und demselben Tank erzielt wird.

Das vermittels einer Reihe der oben beschriebenen Behandlungen behandelte Wasser, und das durch das aktivierte Schlammverfahren behandelte Wasser werden bezüglich der B.O.D und G.0.D.-Werte verglichen. Die Ergebnisse in der Tabelle V zeigen, daß das erstere eine wesentlich bessere Qualität aufweist.

1098U/165Q " ⁸ "

Tabelle V

Wert Wasser in der erfin- Wasser behandelt

(ppm) dungsgemäßen Weise vermittels des akti-

biologisch behandelt vierten Schlammverfahrens

B.O.D. unter 1-3 10-30

CO.D. 1,6 -25 50 -100

Beispiel 4

(1) Ein Belüftungstank mit eingebautem Sedimentationsgebiet (Fassungsvermögen: Belüftungsgebiet 8 1 und Sedimentationsgebiet 4 1) wird mit Wasser gefüllt, Ferrisulfat in einer derartigen

3+

Menge zugesetzt, daß eine Fe Konzentration von 400 ppm aufrechterhalten wird, der p^-Wert wird auf 6,0 mit Natriumhydroxid eingestellt und Eisenhydroxidflocken ausgebildet. Während das in dieser Weise ausgebildeten Eisenhydroxidflocken enthaltende Wasser mit einem ruhigen Luftstrom belüftet wird, wird das nach dem Beispiel 1 vermittels Flockulation behandelte Wasser durch den Tank mit einer Geschwindigkeit von 2 l/h hindurchgeführt.

Nach einer Woche zeigte sich eine Beschleunigung der Oxidation des Ammoniaks und der Wirksamkeit bezüglich der Zersetzung der organischen Stoffe. Nach Ablauf von zwei Wochen wird ein stabilisierter Portschritt der Umsetzung beobachtet. - Die Ergebnisse des Fortschritts der Behandlung während der Zeitspanne ab Ende der zweiten Woche bis zum 30. Tage sind in der Tabelle 6 (l) wiedergegeben.

(2) Gleichzeitig wird durch einen Belüftungstank mit der gleichen Bauart wie er nach (l) angewandt wurde, Wasser für ein Belüften mit einer Fließgeschwindigkeit von 2 l/h hindurchgeführt, und zwar ohne Ausbilden der Eisenhydroxidflocken. Einen Monat später wird wenig Zersetzung der organischen Stoffe und Ammoniakoxidation festgestellt. Selbst wenn Mikroorganismen in dem Belüftungstank gebildet werden, werden dieselben entweder auf der Tankwand niedergeschlagen oder fließen in suspendiertem Zustand heraus so daß dieselben nicht in der Lage waren eine konstante Schlammmenge aufrechtzuerhalten.

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(3) Sodann wird aktivierter Schlamm des behandelten Abwassers dem Belüftungstank zugesetzt unter Aufrechterhalten einer Konzentration von 2000 ppm, und es wird mit Eisenhydroxid versehenes Wasser durch den Tank mit der gleichen Fließgeschwindigkeit, wie oben angegeben, einen Monat lang hindurchgeführt.

In diesem Fall wird eine ausreichende Oxidation des Ammoniak-Stickstoffes beobachtet, jedoch wird der Schlamm dispergiert und das behandelte Wasser zeigt zusätzliche Trübung, und weiterhin fällt die Zersetzungsgeschwindigkeit der organischen Stoffe ab.

Die Ergebnisse dieser Untersuchungen (l) bis (3) sind in der Tabelle VI mit einander verglichen. Es versteht sich, daß die Belüftung unter Zusatz der Eisenhydroxidflocken zu einer entsprechenden Verbesserung der B*O.D. und G.0.D-Werte führt und daß, sobald Eisenhydroxidflocken zugesetzt worden sind, ein Ersatz oder Auffüllen des Eisens einen Monat lang oder sogar noch länger nicht erforderlich ist, und während dieser Zeitspanne wird ein stabilisiertes Schlammflockenverhältnis aufrechterhalten.

Tabelle VI

Wasser- nicht be- ________________

qualität handeltes Mit Eisenhy-Abwasser droxid (l)

Behandeltes Wasser

Ohne Eisenhydroxidflocken
(2)

Aktiviertes Schlammverfahren (3)

Trübung
B.O.D.
CO.D.

SO₈-N

konzentrierter
Schlamm
ppm

1,0-50 (2,0) 158-364 (23,6) 34,4-72,8(58,3 11-21(17,3)
0 (0)

anfänglich
30. Tag

26-28 (1,6)

) 16,0-26,3 unbekannt* 10-22 (17,5

1,320 2,330

26-83 (42) 7,5-11,5 (82)

13,9-35,8(24,6) 8,6-23,5 (13,2) !30,3-70,6(50,2) 25,9-58,5(39,8) ] 10-21 (16,5) tr-8,7(3,2) 0 (0) 4,5-20,5 (13,4)

10,8
40,3

2,050 1,320

- 10 -

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Die Ausbildung von Eisenhydroxidflocken bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann dadurch bewerkstelligt werden, daß man Ferroionen in dem organische Stoffe enthaltenden Wasser in niedriger Konzentration im Verlaufe der oben beschriebenen Behandlungen vorliegen läßt.

Genauer beschrieben ist es vermittels Belüften des Eisenhydroxidflocken enthaltenden Wassers, das Ferroionen enthält möglich, in den Belüftungstank ein Eisenhyäroxid-Mikroorganismen-Flockenprodukt auszubilden, das sich sehr leicht absetzen läßt und ist in der lage, organische Stoffe in stabilisierter Weise zu zersetzen. Die Bildung des Eisenhydroxid-Mikroorganismen-Flockenproduktes } führt zu einer Reinigung des Abwassers aufgrund der Verringerung des B.0.D.-Wertes auf einen nicht feststellbaren Wert.

Das Eisenhydroxid-Mikroorganismen-Flockenprodukt verbindet die Fähigkeit Ferroionen zu Ferriionen zu oxidieren mit der Fähigkeit, organische Stoffe zu zersetzen.

In Tabelle VII sind die Ergebnisse der Untersuchungen aufgezeigt,die unter Anwenden eines synthetischen Substrates aus drei Teilen Glukose und einem Teil Pepton durchgeführt worden sind zwecks Herausfinden der Eigenschaften des Eisenhydroxid-Mikroorganismen-Flockenproduktes. In der Tabelle werden die Untersuchungen A, B und G durchgeführt unter Anwenden des Eisenhydroxid-Mikroorga— nismen-Flockenproduktes, wie es vermittels der in dem Beispiel V W beschriebenen Untersuchungen erhalten wird. Die Flocken oder das Flockenprodukt der Untersuchung 0 wird 15 Minuten auf 80⁰C erhitzt, um die bakterielle Wirksamkeit abzutöten. Dem Flockenprodukt nach der Untersuchung 0 wird Ferrosulfat zugesetzt, um so die Eisenionenkonzentration von 10 ppm in jedem Flockenprodukt aufrechtzuerhalten. Bei der Untersuchung D wird aktivierter Abwasserschlamm dem gleichen synthetischen Medium in Gegenwart von Eisenionen zugesetzt.

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Tabelle 7

Be-	CO.D.	A	Fe²⁺	CO.D.	B	Fe²⁺	CO.D.	C	Fe²⁺	CO.D	D
lüf- tungs-								. Fe²⁺
zeit	ppm	ppm	ppm	ppm	ppm	ppm	ppm
h	83	10,5	81	<0,l	81	10,8	85	ppm
O	68	0,2	78	•<o,i	78	10,5	62	10,7
0,5	55	^0,4	77		79	10,5	48	10,4
1	32	<0,l	53		76	10,2	35	10,6
2	21		31		78	9,7	33	10,4
3	16		24		78	9,1	30	9,9
5	16		23		75	7,9	29	9,3
8	17		23					9,4
20

Die gesamten Zahlenwerte geben die Ergebnisse der Belüftung wieder, wobei die Flockenkonzentration bei 3000 ppm und der p^-Wert bei 6,5 erhalten werden.

Bei dem Eisenhydroxid-Mikroorganismen-Flockenprodukt A verschwinden die Ferroionen schnell, jedoch wird die Konzentration der Ferroionen in dem wärmebehandelten Flockenprodukt C und dem aktivierten Schlamm D praktisch konstant gehalten. Anhand dessen wird angenommen, daß die Ferroionen in Ferriionen oxidiert und in eine unlösliche Ferriverbindung durch die Einwirkung der in dem Eisenhydroxid-Mikroorganismen-Flockenprodukt vorliegenden Mikroorganismen überfuhrt worden sind. Eine nicht biologische Oxidation aufgrund der Belüftung kann als praktisch vernachläßigbar betrachtet werden.

Es versteht sich weiterhin, daß die Verringerung des CO.D.-Wertes auf die Aktivität der Mikroorganismen zurück zuführen ist. In den Fällen A und B, wo das Eisenhydroxid-Mikroorganismen-Flockenprodukt angewandt wurde, ist der Zersetzungswirkungsgrad größer als bei G, wo mit dem aktivierten Schlammverfahren gearbeitet wird. Zwischen A und B ergibt es sich, daß das erstere

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unter Zusatz von Ferroionen größere anfängliche Verringerung des CO.D-Wertes durch Zersetzung der organischen Stoffe zeigt und auch einen niedrigeren CO.D.-Wert fünf Stunden später als dies bei D der Fall ist. Dies läßt sich als ein Hinweis auf die Tatsache deuten, daß das Vorliegen von Ferroionen wesentlich zur Verringerung des 0.0.D.-Wertes beiträgt.

Wie weiter oben angegeben, besitzt das Eisenhydroxid-Mikroorganismen-Flockenprodukt die Fähigkeit, Ferroionen zu oxydieren und dient der Behandlung des Ferroionen enthaltenden Wassers. Natürlich ist der Eisengehalt des Flockenproduktes hoch, und das Eisen mach^O bis 40$ der Menge des Flockenproduktes aus. Aufgrund des hohen Eisengehaltes setzt sich das Flockenprodukt gut ab und der sich ergebende Schlamm weist eine hohe Dichte auf. So beläuft sich z.B. der S.V.I.-Wert des vermittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildeten Eisenhydroxid-Mikroorganismen-Flockenproduktes auf 20 bis 30, während derjenige des aktiven Schlamms gewöhnlich bei 100 liegt. Dies stellt ein weiteres, wichtiges Merkmal des erfindungsgemäßen Flockenproduktes dar.

Die ausgezeichnete Leistungsfähigkeit des Eisenhydroxid-Mikroorganismen-Flockenproduktes kann für das Anwenden der herkömmlichen Koagulationsmittel, wie Aluminiumsulfat und Kaiziumhydroxid, bei der Flockulation in der ersten Stufe gerechtfertigt sein. Es wurde jedoch gefunden, daß ein Koagulationsmittel, welches entweder aus Ferrisalz als solchem oder einem Ferrosalz und einem Oxidationsmittel besteht, eine größere Flockulationswirkung als irgendein derzeitiges Koagulationsmittel besitzt, "und dasselbe ist über einen breiten ρττ-Bereich wirksam und vorteilhaft. Dies wurde bestätigt bei kontinuierlichem Einführen von Toilettenabwasser in einen 20 l-Flockulations-Sedimentationstank mit einer Geschwindigkeit von 15 l/h und es worden verschiedene Arten von Koagulationsmitteln zu Vergleichszwecken zugesetzt, wie in den folgenden Beispielen angegeben.

Die Flockulation von Abwassern vermittels Anwenden von Ferrisalzen führt zur' Bildung einiger Ferroionen, da das in dem Sedimentationsund Abtrenntahk' behandelte Wasser verringert wird. Somit können Ferroionen dem biologischen Behandlungstank in einer Menge zugesetzt

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werden, die lediglich ausreichend ist, um den Unterschuß aufzufüllen* Als eine wahlweise Maßnahme ist es geboten, ein Ferro— salz dem Flockulations-Behandlungstank zuzusetzen, die für die Flocculation erforderlichen Ionen mit einem Oxidationsmittel wie Wasserstoffperoxid zu oxidieren, und dieselben sodann in Form von Ferriionen zu flockulieren, wie sie bei der Flockulation und Sedimentation angewandt werden, und das flockulierte Wasser, das die ]?erroionen enthält, direkt einer biologischen Behandlung zu • unterwerfen. Für praktische Zwecke sind besonders zweckmäßig ein Ferrisalz und Kombinationen aus einem Ferrosalz und Wasserstoffperoxid oder dgl.

Wie anhand der folgenden Beispiele aufgezeigt, ist es vermittels des oben beschriebenen Bs&aaälungsverfahrens möglich, ein behandeltes Wasser zu erhalten, das eine Irübung von 0,5 bis 2,0 einen CO.D.-Wert von 10 bis 20 ppm, einen Eiseniongehalt von 0,1 ppm oder darunter, einen Phosphationgehalt von 0,1 ppm oder darunter oder einen B.O.D.-Wert von 1 ppm oder darunter aufweist. Somit erweist sich das erfindungsgemäße Verfahren als außerordentlich wichtig, um eine Anreicherung an Nährstoffen in Flüssen zu verhindern und die durch Aufarbeitung der Abwässer erhaltenen Abwässer einer erneuten Verwendung zuzuführen.

Beispiel 5

Das Abwasser aus einem ersten Absetzbasin aus Sandbetten wird mit einer Fließgeschwindigkeit von 20 l/h durch einen Flockulations-Sedimentationstank hindurchgeführt, der aus einem 4 1 Flokkulations-r und einem 20 1 Sedimentationstank besteht. Das Abwasser wird kontinuierlich unter Zusatz von Ferrisulfat auf einen Anteil γόη 200 ppm ausgeflockt und der p_ß-Wert bei 5,5 bis 6,5 gehalten. Sodann werden drei Beltiftungstanks - im folgenden Belüftungstanks A, B und C - Seite—an-Seite angeordnet. Jeder Tank besteht aus einem 24 1 Belüftungsgebiet und einem 12 1 Absetzgebiet und ist eo aufgebaut, daß der abgesetzte Schlamm zurück zum Belüftungsgebiet fließen kamt. Durch jeden dieser Belüftungstanks wird da« ausgeflockte Wasser mit einer Fließgeschwindigkeit von 6 l/h geführt.

109844/1650 - H -

Gleichzeitig wird Ferrosulfat kontinuierlich dem ausgeflockten Wasser in dem Belüftungstank A zugesetzt, um so einen Eiaeniongehalt von 10 ppm aufreehtzuerhalteH,. In dem Belüftungstank B wird das Ferrlhydroxidflockenprodukt zuvor auf eine Konzentration von 500 ppm suspendiert, und das ausgeflockte Wasser wird ohne Zusatz von Ferroionen hindurehgeführt» Durch den Belüftungstank Ö wird das Wasser nicht hindurchgeführt, sondern vielmehr wird das nicht behandelte Abwasser eingeführt und vermittels des üblichen aktivierten Sehlammverfahrens behandelt - Verweilzeit beläuft sich; auf 4 h und das Schlammvolumen auf 3000 bis 4000 ppm. Hach einer Aklimationsperiode von zwei Wochen wird die kontinuierliche Behandlung für eine Zeit von 30 !Tagen ' ausgeführt« Die Ergebnisse sind in form von Durchschnittswerten in der labelIe VIII angegeben·

Anhand dieser Ergebnisse ergibt sich, daß die Behandlung A entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren dem Aktivierten Schlammverfahren C weit überlegen ist bezüglich der Entfernung der Trübung, des ö*ö*D.~Wertes, des B,Ö,B»-Wertes und der Phosphorsäure. Weiterhin ergibt sich im Vergleich mit dem Fall B, wonach man die Flocken der Ferr!hydroxide zuvor vorliegen hat, jedoch keine Ferroionen zugesetzt werden, daß bezüglich des Verfahrens A, wonach ein kontinuierlicher Zusatz von Ferroionen zu dem Ausflockungswasser erfolgt, eine weitere Verringerung des CO.D.-Wertes erhalten werden kann.

	BO₄	Tabelle	VIII	Tank	Behandeltes	Wasser
Wa sserqualität	nicht be	flockuliertes	1,2	A Tank B	Tank C
	handeltes Wasser	Wasser	14,5	1,8	9,2
Trübung		10,2		21,1	39,6
C * Q-. Bv	250	98,2	<l,0
ppm				<L,0	16,0
E. O.D.	111	32,0	^0,1
ppm				Ό,Ι	7,2
10,5	Ir2

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Beispiel 6

Unter Anwenden der gleichen Vorrichtung nach Beispiel 5 wird die gleiche Wassermenge hindurchgeleitet. Zu dem eingeführten, nicht behandelten Abwasser wird Ferrosulfat zugesetzt unter Aufrechterhalten eines Eiseniongehaltes von 40 ppm und die Wasserstoffperoxidkonzentration wird bei 10 ppm gehalten. Das diese Zusatzmittel enthaltende Wasser wird sodann einem Flockulations-Umsetzungtank zugeführt. Die Qualität des flockulierten Wassers, siehe Tabelle IX, macht es möglich, praktisch die gleiche Wirkung wie bei der Flockulation mit Ferrisulfat, wie unter Beispiel 5 beschrieben, zu erwarten. In gleicher Weise wird das flockulierte Wasser dem Belüftungstank zugeführt. Nach zweiwöchiger Belüftung wird ein stabiles, behandeltes Wasser erhalten. Die erhaltene mittlere Wasserqualität zwischen der dritten und der fünften Woche ist in der Tabelle IX aufgezeigt, und für den Fachmann ergibt sich, daß vermittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine ausreichend stabile Behandlung möglich ist.

Tabelle IX

Wasserquäätät nicht behandel- Flockuliertes Behandeltes

tes Abwasser Wasser Wasser

CO.D. ppm 248 96,3 16,2

B.O.D. ppm 113 33,4 unter 1,0

PO₄ ppm 9,8 1,2 unter 0,1

Bezugsbeispiele und Untersuchungen mit Koagulationsmitteln

Es wird nicht behandeltes Wasser mit einer Fließgeschwindigkeit von 15 l/h durch einen 20 1 Flockulations-Sedimentationstank hindurchg-eführt, und es werden zahlreiche unterschiedliche Koagulationsmittel nacheinander zum Vergleich der Flockulationswirkungen zugesetzt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle X wiedergegeben.

- 16 1 0 9 8:4;4i 16.5 Q ,.

Tabelle 10

Koagulationsmittel ί	Zugesetzte Menge	Flocken- p Jj- Wert	G.O. des ten	D.-Wert behandel- Wassers DDm
keins (nicht behan deltes Abwasser	0	7,1		260
FeGl₃. 6H₂O	200	5,5		79,1
Fe₂(SO₄J₃.18H₂O	200	5,3		73,5
FeSO₄.7H₂O	200	11,8		98,2
FeSO₄.7H₂O + 30$ H₂O₂	200 0,04ml/l	6,2		76,5

Al₂ (SO₄ )₃ .18H₂O

200

5,9

103,1

Anhand der Tabelle ergibt sich, daß bei der Behandlung vermittels Ausflocken von Toilettenabwasser oder dgl., Eisensalze und zwar insbesondere Ferriverbindungen, besonders wirksam für das Ausbilden der Flocken sind, und selbst beim Anwenden einer Ferroverbindung kann eine ähnlich zufriedenstellende Flockulation in dem neutralen p-rr-Gebiet erzielt werden unter der Voraussetzung, daß die Ferroverbindung zusammen mit einem Oxidationsmittel angewandt wird.

Unter Heranziehen der oben beschriebenen Zusammensetzungen ergeben sich dann erfindungsgemäß die folgenden Vorteile:

1. Bei der Stufe der erfindungsgemäßen Flockulation ist das Anwenden eines Eisensalzes, insbesondere .entweder eines Ferrisalzes oder einer Kombination aus einem Ferrosalz und einem Oxidationsmittel, wirksam, einen größeren Flockulationseffekt zu erzielen, als dies bei irgendeinem anderen Koagulationsmittel der Fall ist. Besonders zu beachten ist

die Tatsache, daß ein Ferrosalz und ein Oxidationsmittel kombiniert angewandt werden können anstelle eines Ferrisalzes, das gewöhnlich kostspielig und schwer zugänglich ist, zum Erzielen der gleichen Wirkung.

2. Die Trübungsbestandteile und die organischen Stoffe werden in einem sehr hohen Ausmaß abgetrennt, da das Flockenprodukt (Aufschwemmung), daß durch ein Koagulationsmittel im Verlaufe der oben beschriebenen Behandlung abgesetzt worden ist, in das Flockulationsgebiet zurückgeführt werden wird.

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3. Im Verlaufe der biologischen erfindungsgemäßen Behandlung wird das Eisenhydroxid-Floekenprodukt, das in einem Belüftungstank ausgebildet worden ist, in das behandelte Wasser mit niedriger Konzentration eingemischt, das während des Flockulationsverfahrens erhalten wurde, so daß Mikroorganismen gezüchtet werden, wodurch die in dem Wasser vorliegenden organischen Stoffe zersetzt und die Mikroorganismen an dem Eisenhydroxid-Flockenprodukt adsorbiert werden. Als Ergebnis hiervon ergeben sich extrem gute Werte bezüglich der Sauberkeit und der Reinheit des behandelten Wassers.

4. Da ..das Flockenprodukt sich sehr gut absetzt, ist es z.B. möglich, innerhalb des Belüftungstanks ein Sedimentationsbasin vorzusehen und die Anordnung für das Zurückführen des Schlammes in Portfall kommen zu lassen.

5. Die biologische Behandlung des durch die Flockulation vorbehandelten Wassers führt zu einem behandelten Wasser, das sehr sauber und klar ist.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Reinigen von Wasser, das organische Stoffe enthält, dadurch gekennzeichnet, daß ein Koagulationsmittel bestehend entweder aus lediglich einem 3?errisalz oder einem jperrosalz und einem Oxidationsmittel in Abwasser eingemischt wird, das in hoher Konzentration organische Stoffe enthält, sodann daß das Koagulationsmittel enthaltende Abwasser in ein Flockulationsgebiet fließen gelassen wird, zur Flockenbildung und Wachstum das Wasser in Bewegung gehalten, das flockenförmige Produkt in einem Sedimentationsgebiet in Ausflußwasser und Schlamm getrennt wird unter Erhalten der obenstehenden Flüssigkeit in Form eines Abwassers, das

ψ organische Stoffe in geringer Konzentration enthält, sodann Ein*· führen des Wassers in einen Belüftungstank, in dem Eisenhydroxidflocken gebildet werden, man sodann sich Mikroorganismen auf den Eisenhydroxidflocken adsorbieren läßt, während das Abwasser in dem Tank belüftet wird.'

2. Verfahren zum Reinigen von Wasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Stoffe in geringer Konzentration enthaltende Abwasser bei Vorliegen von Ferroionen so belüftet wird, daß ein Eisenhydroxid-jflockenprodukt gebildet wird.

3. Verfahren zum Reinigen von Wasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Flockulation abgetrennte Schlamm in das Flockulationsgebiet zurückgeführt wird.

4. Verfahren zum Reinigen von Wasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ferrisalz ein Salz ist, das aus der Gruppe bestehend aus Ferrichlorid und Ferrisulfat ausgewählt ist.

5. Verfahren zum Reinigen von Wasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ferrosalz ein Salz ist, das aus der Gruppe bestehend aus Ferrosulfat und Ferrochlorid ausgewählt ist, und ein Oxidationsmittel aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoffperoxid und Ohlor ausgewählt ist.

Die Patentanwalt Dipl.- Ing.

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4ΥΪ.4. Nr. 107/71 {§45 Pot. AQ)