DE2246708A1 - Verfahren zum klaeren von abwasser - Google Patents

Verfahren zum klaeren von abwasser

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DE2246708A1 DE19722246708 DE2246708A DE2246708A1 DE 2246708 A1 DE2246708 A1 DE 2246708A1 DE 19722246708 DE19722246708 DE 19722246708 DE 2246708 A DE2246708 A DE 2246708A DE 2246708 A1 DE2246708 A1 DE 2246708A1
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Description

Id America Inc., Wilmington, Del./USA Verfahren zum Klären von Abwasser
Die Erfindung bezieht sich auf ein verfahren zum Klären von Abwasser mit Granulat aus Kohle.
Solches verschmutztes oder verbrauchtes Wasser einschließlich Abwasser rührt im allgemeinen von Haushalten oder Industrieabfällen her.
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Gegenwärtig umfassen die gebräuchlichsten Verfahren der Behandlung oder Reinigung von Abwasser die folgenden Schritte. Zuerst wird das ungeklärte Abwasser durch einen Filter geleitet, um große Stücke von Verunreinigungen oder Überbleibseln, z.B. zerbrochene Äste von Bäumen, zu entfernen, die die folgenden Schritte der Reinigung behindern könnten. Das sich daraus ergebende Abwasser wird dann zu einem oder mehreren Primärsetztanks geleitet, wo sich die schweren Stoffe im Abwasser setzen können. Diese abgesetzte Stoffe sind als Primärschlamm bekannt. Der überstehende Flüssigkeitsanteil der sich oben über dem Primärschlamm in den Primärsetztanks bildet und welcher abgezogen wird, ist als Primärausfluß bekannt. Die Schlämme aus den Primär- und Sekundärsetz tanks werden gemischt und gemäß bekannter aerobischer oder anaerobischer Zersetzungsverfahren zersetzt, welche dazu neigen, die Zersetzung verfaulbarer Anteile zu bewirken. Der aus den Primärsetztanks erhaltene Ausfluß wird meistens durch einen Belebtschlammprozeß oder ein Tropffilterverfahren weiter gereinigt.
Der Belebtschlammprozeß besteht darin, daß das Abwasser in engen Kontakt mit Luft und biologisch aktivem Schlamm gebracht wird, der zuvor durch den Belebtschlammprozeß erzeugt wurde. In diesem Prozeß fließt das Abwasser, das Belebtschlamm enthält, durch Belüftungstanks, wo Luft hinzugefügt wird. Aus den Belüftungstanks wird der Ausfluß in einen letzten Absetztank geleitet, wo sich der Belebtschlamm absetzt. Der größte Teil dieses Schlamms wird in den BeIUftungstank zurückgebracht während ein kleiner Betrag ausgestoßen wird, um die Ansammlung von zu vielen Feststoffteilen im Schlamm zu verhindern. Der überstehende Ausfluß des Absetztanks wird dann entweder in Flüsse oder Ströme geleitet oder einer zusätzlichen Behandlung durch irgendeines von verschiedenen anderen Verfahren unterzogen.
Bei dem Tropffilterverfahren wird der Ausfluß aus den Primärsetztanks durch Sprühen zugeführt. Die gesprühte Flüssigkeit wird so gerichtet, daß sie durch ein Bett von Steinen, Kies oder anderen Stoffen fließt, welche einen FlUssigkeits- bzw. Luft-
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- "3 —
Oberflächenbereich zu den unteren Abflüssen unter solch einem :- Bett bilden. Durch diese unteren Abflüsse wird der sich erge- ..;; bende Ausfluß zu den abschließenden Absetztanks geleitet. Von . \ hler wird der Ausfluß in Flüsse oder Ströme geleitet oder einer zusätzlichen Behandlung durch/ irgendeines von verschiedenen anderen Verfahren unterzogen. _■· "
Aufgrund des starken Anwachsens^ der Bevölkerung und Industrialisierung ist das Volumen an Schmutzwasser, z.B. Abwasser und
anderem verbrauchten Wasser stark angestiegen. Aufgrund dieser Tatsache hat die Verschmutzung unserer Flüsse und Ströme immer stärker zugenommen und die Notwendigkeit verbesserter Abwasser-, behandlungsverfahren liegt klar auf der Hand.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neues verbessertes Verfahren zum Klären von Abwasser mit granulierter
Kohle zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Abwasser mit einem zweckmäßigen Betrag verbrauchten Granulats der Aktivkohle in Berührung gebracht wird, der zu einem Pulver zermahlen wurde.
Dieses Verfahren ist. von denen zu unterscheiden, welche. Kohlenstoff in seiner voll aktiven Form verwenden.
Bei einem besonderen Anwendungsfall des erfin3ungsgemäßen Verfahrens zum Behandeln von Abwasser wird ein'wirksamer .Betrag,
verbrauchter, granulatförmiger Aktivkohle, welche zu Pulver
zermahlen wurde,- zu dem überstehenden Primärausfluß der Primärsetztahks hinzugefügt. Dieses Gemisch des Primärausflusses und . die pulverisierte Aktivkohle werden durch einige zweckmäßige.
Verfahren z.B. durch ein Tropffilterverfahren oder einen Belebtschlammprozeß belüftet. Nach dem Belüften wird das bel-üftete
Gemisch zu'- Sekundärsetztanks geleitet, in welchen sich der -sieh. ergebende Schlamm setzen kann und 'der Ausfluß aus den-Sekundär-
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setztanks wird zur weiteren Reinigung durch ein Bett granulatförmiger Aktivkohle hindurchgeleitet. Die granulierte Aktivkohle dieses Betts wird nach dem Verbrauch zu Pulver zermahlen und dem Ausfluß aus den Primärsetztanks zugesetzt.
Für Fachleute 1st hier zu bemerken, daß bei dem vorliegenden Verfahren mit dem Ausdruck "verbrauchte granulatförmige Aktivkohle" wie er hier gebrauchst wird, granulatförmige Kohle gemeint ist, die in ihre Struktur einen solchen Betrag von Schmutz» wasseranteilen aufgenommen hat, daß sie nicht länger in der Lage ist, ein ausfließendes Wasser mit der gewünschten Qualität zu erzeugen. Im einzelnen bedeutet dies, daß der Ausdruck "verbrauchte granulatförmige Aktivkohle" die Definition für granulatförmige Aktivkohle 1st, die in ihren Poren Beträge von Schmutz aufgenommen hat, die typischerweise zwischen ungefähr 0,05 und 0,5 kg/k8 granulatförmiger Aktivkohle liegen.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert.
Gefiltertes Rohabwasser 10 wird in den Primärsetztank 11 geleitet. Überstehender Primärausfluß 12 wird vom Primärsetztank 11 abgezogen und in den Belüftungstank 13 geleitet. Der Belüftungstahk 13 ist von der Art, wie sie für den bekannten Belebtsohlammprozeß verwendet werden und mit einer Zuführung von heftig bewegter Luft oder sauerstoffangereicherter Luft versehen. Verbrauchtes Granulat aus Aktivkohle 22 wird vom Boden der Säule 21 aus Kohlengranulat abgezogen und als Schlamm in die Naßmühle 23 geleitet. Das verbrauchte Granulat aus Aktivkohle wird zu einem wässrigen Pulverschlamm zermahlen und von der Naßmühle 23 zum Belüftungstank 13 geleitet, so daß sie dort sorgfältig mit dem Primärausfluß gemischt und in Berührung gebracht werden kann. Nach ausreichender Verweilzeit wird dae Gemisch 16 des aktivierten Schlamms vom BelUftungstank I3 in den Sekundärsetztank 17 geleitet. Der überstehende Sekundärausfluß lÖ des Sekundärsetztanks 17 wird zum unteren Ende der Säule 21 aus Kohlen-
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granulat geleitet und der Ausfluß 26-verläßt die Säule 21, ■ Frische granulierte Aktivkohle 27 wird am oberen Ende der Säule 21 in einem Betrag zugefügt, der gleich dem des verbrauchten Granulats 22 ist, das von unteren Ende der Säule 21 abgezogen wird. Genügend Belebtschlamm 20 der für den Belebtschlammprozeß .benötigt wirdj, wird zum BeIUftungstank 13 zurückgeleitet. Offensichtlich enthält der Belebtschlamm 20 pulverisierte Aktivkohle. Daher ändert sich die Konzentration der pulverisierten Aktivkohle im Belüftungstank 13 teilweise abhängig von dem Betrag an Belebtschlamm 20 der zum Belüftungsschritt aufgrund der einzelnen verwendeten Vorrichtungen und der Art des zu behandetafen Abwassers zurückgeleitet werden muß. Jedoch enthält der Primärausfluß des Abwassers der z.B. im Tank 13 belüftet wird gemäß der vorliegenden Erfindung zwischen ungefähr 500 und 5000 Teilen pro Million pulverisierter Aktivkohle. Der überflüssige Belebtschlamm 20 wird mit dem Schlamm 14 vom Primärsetztank 12 zusammengefaßt. Dieser zusammengefaßte Schlamm wird im Tank 26 einer Zersetzung und weiteren Behandlung ausgesetzt, wobei die festen Teile getrennt und getrocknet werden. Die Zersetzung kann anaerobisoh oder aerobisch sein. Im .allge- meinen enthält der zersetzte Schlamm einen Betrag an pulverisierter Aktivkohle, der normalerweise im trockenen Zustand zwischen zwei und zwanzig Gewichtsprozenten liegt. Die Tabelle I enthält auf das vorliegende Verfahren land die obige Beschreibung und die Zeichnung anwendbare Daten, wenn sie sich auf eine Abwässerbehandlungsanlage für städtischen Bedarf bezieht. Die in der Ta-
i i
belle I unter Fluß angeführten Zahlen beziehen sich auf die verschiedenen Ausflüsse oder Zuflüsse, wie sie in der schematischen Darstellung gezeigt sind. ' " ' . -.
Tabelle I · = .· : ■ - ■ ... .
Fluß Bezeichnung Einheit Beispielswert Bereich 10 gefiltertes Rohab- 3,79 Mio
wasser l/Tag 10,0 ) Welter Ä'nde-
12 Primärausfluß , " . ; ■ 9,9 ) rungsbereich
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Tabelle I Fortsetzung
l4 Primärschlamm
20 Belebtschlamm
26 End-Ausfluß
27 Kohlenverbrauch
3,79 Mio l/Tag
0,454 kg/Tag
0,1) abhängig von der
o,04) Größe der Stadt;
9,86) Fluß 10 - 0,1 ■*
2,500 1 000
* 10-100 p.p.m. beim Fluß 10 oder
(80-800) .0,454
3,75 kg/1000 1
Bei solch einer städtischen Abwasserbehandlungsanlage wie sie oben beschrieben ist, sind die Verwellzeiten des Abwassers oder der Abwasseranteile folgende:
Primärsetztank 11
normalerweise ungefähr 2 Stundender Ubllesh« Bereich liegt
zwischen einer und vier Stunden. BelUftungstank: 13
die normale Belüftungszeit beträgt drei bis sechs Stunden; der4 Übliche Bereich liegt zwischen zwei und vierundzwanzig Stunden. Die rezyklische Verweilzeit dee Schlamms in diesem
Tank liegt zwischen und 5 und 15 Tagen. Sekundärsetztank 17
normale Verweilzeit ungefähr 2 Stunden. Der Bereich kann
zwischen einer und vier Stunden liegen. Säule 21 aus Aktivkohle
die durchschnittliche Verweilzeit der flüssigkeit beträgt
5 bis 60 Minuten.
In der folgenden Beschreibung werden die Ausdrücke BOO und COD verwendet; Die Definition dieser AusdrUoke ist folgende:
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_ 7 —
BOD = biochemischer Sauerstoffbedarf, d.h.- der Anteil an Sauerstoff, ausgedrückt in p.p.m., der bei der biochemischen Oxydation organischer Stoff-e in 5 Sagen bei 2O0O gebraucht wird.
ÖOD = chemischer Sauerstoffbedarf,' d.h. die Menge an Sauerstoff in-p-.p.m. ι welche unter besonderen Bedingungen bei der Oxydation der organischen und oxydierbaren AnMIe in 'organischen in Wasser und Schmutzwasser enthaltenen" Stoffen, mit Korrektur wegen des Einflusses von Chloriden,, verbraucht werden (siehe Methods for. Examination of Water and Waste Water? 12. Ausgabe, Public Health Association, New York, I.Y., 1965, Seiten 510 bis 514)*
Unter Bezugnahme auf die oben in Tabelle I angegebenen Daten hat das gefilterte Rohabwasser 10 einen GOD innerhalb des Bereiches Von ungefähr 50 bis 1000. Der BOD des Rohabwassers 10 liegt im allgemeinen innerhalb des Bereichs von.ungefähr 300 bis 500. Im allgemeinen hat der ■ Sekundärausfluß 18 einen OOD innerhalb des Bereiches von.ungefähr 15 bis 50. Der BOD des Sekundärausflusses 18 liegt meistens innerhalb des Bereichs von ungefähr 5 bis .30» Der Endausfluß 26 aus der Säule 21 hat im allgemeinen einen GOD von ungefähr 5 bis 25 und einen BOD von ungefähr 1 bis 5. Der Belebtschlamm 20 besteht aus ungefähr 5000 bis 25000 festen Anteilen pro Mio. und die pul- f verisierte Kohle im Belebtschlamm 20 liegt innerhalb des Bereiches von ungefähr 2000 bis 20 000 p.p.m. Offensichtlich können die obigen Werte abhängig von der Art des zu behandelnden Abwassers, der besonderen verwendeten Behandlungseinrichtung und dem Grad der gewünschten Behandlung stark abweichen.
Die unten folgende Tabelle II eeigt ein besonderes Ausführungsbeispiel der Konzentration von Schmutz, die in verschiedenen Flüss-en des in Tabelle I dargestellten Verfahrens vorhanden Bind» ·
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- 8 -■
Tabelle II COD BOD feste Bestandteile -
Fluß Bezeichnung (p.p.m.) -
250 150 -
10 gefiltertes Rohab 10 000
wasser 120 80 7 000
12 Primärausfluß 25 10
18 Sekundärausfluß 10 2
26 End-Ausfluß - -
20 Belebtschlamm - -
20 Kohlenpulver im
Belebtsehlamm
Erfindungsgemäß kann die verbrauchte granulatförmige Aktivkohle, die zu einem Pulver zermahlen ist, ebenfalls zum rohen verbrauchten oder Abwasser hinzugefügt werden. Normalerweise wird dieser Zusatz vorgenommen, nachdem das Eohabwasser gefiltert ist, aber vor jeder anderen Behandlung. Durch das Hinzufügen der pulverisierten Aktivkohle zum Rohabwasser, werden beschleunigte Zersetzungs- und Absetzraten im Primärsetztank erzielt. *
Die vorliegende Erfindung umfaßt auch das In-Berührung-Bringen von rohem Schmutzwasser oder Rohabwasser mit jedem der allgemein bekannten Flockenbildner und/oder anorganischen Chemikalien, welche zum Entfernen gelöster Peststoffe, Phosphate oder anderer Schmutzstoffe zweckmäßig- sind. Im allgemeinen werden solche Flockenbildner oder anorganische Chemikalien dem Rohabwasser direkt nach dem Filtern zugefügt. Zu den Plockenbildnern, welche verwendet werden können, gehören z.B. anionische, kationische und nichtionische Polyelektrolyte. Zum Beispiel können Polyacrylamide und ihre Copolymere, Carboxyalkyl-Zellulose oder Sulfoalkyl-Zellulose verwendet werden. Andere geeignete Flockenbildner können der US-Patentschrift 3 455 820 entnommen werden.
Daher kann dan Rohabwasser erfindungsgemäß nach dem Filtern
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mit (a), der verwendeten pulverisierten Aktivkohle, ("b) Polyelektrolyten oder Phosphat en,, ,welche Chemikalien entfernen oder (c) einer Kombination von beiden, d*h. (a) und (b),behandelt werden,
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Behandlung des' Sekundärausflusses mit Aktivkohle vollständig mit frischer granulatförmiger Aktivkohle durchgeführt,, welche die. höchst« , mögliche Absorptionskapazität aufweist» Nach dem- die granulatförmige Aktivkohle verbraucht ist, wird sie zu einem Pulver zermahlen, wodurch zusätzliche Öberflachenbereiche und relativ unzugängliche Poren freigelegt werden, die unzugänglich gerblieben wären, wenn die Kohle im granulatförmigen Stadium geblieben wäre. So wird dadurch, daß die granulatförmige Aktivkohle zuerst zum Absorbieren der restlichen Feststoffe aus dem Sekundärausfluß verwendet und dann die verbrauchte .granulatförmige Aktivkohle zum Zusatz zu dem Primärausfluß oder Schlamm oder Rohabwasser, wenn es notwendig ist, zermahlen wird, eine viel größere Gesamtverwendung der Aktivkohle ohne Regenerierung entweder der granulatförmigen oder pulverförmi'gen Form erzielt. Zusätzlich wird aufgrund des Vorhandenseins pulverisierter Aktivkohle während des Belüf- tens, des Absetzern und der Zersetzung bei der Abwasserbehandlung eine verstärkte biologische Degradation erreicht* Ferner unterstützt die vorhandene pulverisierte Aktivkohle, in den Setztanks die Absetzrate und verringert während aller Behandlungsstufen des Abwassers den Geruch. Deshalb 1st mit dem. Ausdruck "zweckmäßiger Betrag" wie er hier benutzt wurde, ' eine genügende Konzentration von Aktivkohle gemeint, um einige, oder alle der oben beschriebenen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erzielen. ■
Jede Art im Handel erhältlicher granulatformiger Aktivkohle ist für das erfinduhgsgemäße Verfahren" geeignet.; Diese gra-_ nulatförmigen Kohlen werden typisch'aus Braunkohle, To'rf o;der mittelflüchtiger Steinkohle hergestellt und sollten zweok-
If 21 ;■■·
-to—
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- ίο -
mäßig billig und mahlbar sein, damit sie im vorliegenden Verfahren wirtschaftlich verwendet werden können. Solche granulatförmige Aktivkohlen haben typisch Oberflächenbereiche von 400 bis 1500 m /Gramm, Porenvolumina von 0,6 bis 1,2 mml/Gramm und ein Schüttgewioht von 0,35 bis 0,55 Gramm/mml. Solch eine granulatförmige Kohle würde eine Korngröße (US Standard mesh) -innerhalb des Bereiches von 4|76 mm (4mesh) bis 0,24 mm ( 40 mesh) haben. Typische Bruchziffern solch einer Kohle würden θ χ 30, 8 χ 35 und 12 χ 40 sein.
Die verbrauchte granulatförmige Aktivkohle wird zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren zu einem feinen Pulver mit einer Korngröße von.0,149 mm ( 100"BMBh) oder weniger zermahlen. Typisch besteht eine solche pulverisierte Kohle aus 50 bis 100 t welohe durch 0,044 Hm Maschenweite (325 mesh) hindurchgehen. Jedoch ändern sich die verschiedenen Bruchzahlen der Partikelgrößen innerhalb des allgemeinen Bereiches abhängig davon, welche besondere Vorrichtung zum Mahlen verwendet wird«, Zum Beispiel werden mit einigen Mühlen Bruchzahlen von weniger als 0,149 bis 0,037 mm (100 bis 400 US Standard mesh) erreicht. Bei anderen Mühlen gehen 5 bis 20 °ß> der pulverisierten Kohle durch eine Maschenweite von 0,037 mm (400 mesh) hinduroh, Jedoch werden, wie oben festgestellt wurde, die gewünschten Ergebnisse erhalten, wenn die vorhandene pulverisiert© Aktivkohle eine Korngröße von 0,149 mm (100 mesh) oder weniger
Erfindungsgemäß wurde bestimmt, daß beim vorliegenden Verfahren die Ladung oder Menge granulierter Aklivkohle, welche benötigt wird, sich zu einem großen Teil abhängig von der Art des Schmutzwaesers und der Wirksamkeit der verwendeten spezifischen Reinigungsanlage ändert. Im allgemeinen werden ungefähr 1 bis 5 kg granulatförmiger Aktivkohle für jedes Kilogramm von zu entfernendem COD benötigt. Jedooh werden in den meisten Fällen nur 1 1/2 bis 3 kg granulatförmiger Aktivkohle pro kg
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zu entfernendem GOD benötigt.
Im Hinblick auf die verwendete pulverisierte Aktivkohle, wenn sie im Belebtschlammverfahren verwendet wird, wurde bestimmt, daß zwischen ungefähr 0,2 bis ungefähr-1,0 kg· pulverisierter Aktivkohle für jedes kg zu entfernendem GOD benötigt werden, wobei der normalere Bedarf innerhalb des. Bereiches von 0,5 bis kg pulverisierter Aktivkohle pro kg zu entfernendem GOD liegt· , '
■ ~ 12 -
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Claims (8)

Patentansprüohe
1. Verfahren zum Klären von Abwasser mit Granulat aus
Kohle, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser mit einem zweckmäßigen Betrag verbrauchten Granulate der Aktivkohle in Berührung gebracht wird, der zu einem Pulver zermahlen wurde.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverisierte Aktivkohle aus verbrauchtem Granulat von Aktivkohle zubereitet ist, das zuvor als Filter und Absorptionsmittel in derselben Kläranlage verwendet wurde.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser mit der pulverisierten Aktivkohle während der Belüftung des Belebtschlaminprozesses in Berührung gebracht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 biß J, daduroh gekennzeichnet, daß das teilweise behandelte Abwasser nach dem Berühren der Kohle von dem sich daraus ergebenden Kohlensohlamm aus pulverisierter Kohle getrennt wird, und durch ein Bett von Granulat aus Aktivkohle geleitet wird, und das Granulat aus Aktivkohle nach dem Verbrauch zur Berührung mit dem Abwasser zermahlen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, daduroh gekennzeichnet, daß der sich ergebende Schlamm aus pulverisierter Kohle aerobisoh oder anaerobisch zersetzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß die verbrauchte granulfttfömiige Aktivkohle zu dem überstehenden Ausfluß aus einem Primärsetztank hinzugefügt wird. 309813/1127
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7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch ge k e. η η-zeichnet, daß die pulverisierte Aktivkohle und der überstehende Ausfluß in einen Belüftungstank oder einem Sickerfilter-system aufgegeben werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8* dadurch gekennzeichnet, daß die Kohle in 500 bis 50Q0p,p.m. zugefügt wird.
3 I) I) B } 3 / 1 I 2 7
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