DE2255725A1

DE2255725A1 - Sewage treatment - by sedimentation, aeration addn of activated charcoal and further sedimentation

Info

Publication number: DE2255725A1
Application number: DE2255725A
Authority: DE
Inventors: Heinz Hueper
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1972-09-27
Filing date: 1972-11-14
Publication date: 1974-04-04
Also published as: CH545254A

Abstract

The activated charcoal is added esp. at the aeration stage. It is produced by draining, drying and carbonising of the sludge collected from the presedimentation and post sedimentation tanks and mixed esp. with carbonaceous material e.g. sawdust or peat. It is activated by heat and steam and granulated or milled before addition to the aeration phase of the process. The effluent after post-sedimentation passes through activated charcoal filters whose residue is likewise mixed with the sludge. Prod. gases are burnt for heat.

Description

Verfahren zum Reinigen'von Abwässern Die vorlieqende Erfinduna-betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Abwässern, bei dem die Abwässer vorgeklärt, belüftet und nachgeklärt werden, und bei dem den Abwässern im Zuge der Reinigungsstufen Aktivkohle zugesetzt wird. Method for cleaning wastewater The present invention relates to a process for purifying wastewater, in which the wastewater is pre-treated and aerated and are clarified, and in which the wastewater is activated carbon in the course of the purification stages is added.

Die Verwendung von aktivkohle bei der Reinigung von Abwässern ist grundsätzlich bekannt. So beschreibt beispielsweise die britische Patentschrift Nr. 1 176 827 ein Verfahren und ei Vorrichtung zum Reinigen von Abwässern, bei dem die Abwässer im Gec¢en- oder Querstrom durch ein vorwärts bewegtes Filterbett aus Aktivkohle hindurchgeführt werden, Bei diesem Verfahren bzw. bei dieser Vorrichtung ist ein biologischer Abbau der biologisch abbaubaren Schmutzstoffe nicht vorgesehen. Vielmehr muss bei im vorbekannten Verfahren angenommen werden, dass es zum Entfernen der biolocisch abbaubaren Schmutzstoffe ventile, diese mit Aktivkohle in berührung zu bringen. Es hat sich aber gezeigt, dass diese Annahme nur dann etwa zutreffend ist, wenn der Anteil von biologisch abbaubaren Schmutzstoffen in den zu reinigenden Abwässern verhältnismassig gering ist. Darüberhinaus hat es sich gezeigt, dass das Verfahren insofern unwirtschaftlich ist, als ein Vorgang praktisch unberücksichtigt bleibt, den die Natur sozusagen kostenfrei zur Verfügung stellt, und dass dieser Vorgang durch die kostenmässig ins Gewicht fallende Bereitstellung von Aktivkohle zu ersetzen oder zu verbessern versucht wird.The use of activated carbon in wastewater purification is there basically known. For example, the British patent describes No. 1 176 827 a method and a device for purifying waste water, in which the sewage in the Gec ¢ en- or cross-flow through a forward moving Filter bed made of activated carbon are passed through, in this process or in This device is a biodegradation of biodegradable pollutants not provided. Rather, it must be assumed in the previously known procedure, that there are valves to remove the biodegradable pollutants, these with Bring activated carbon into contact. But it has been shown that this assumption is only approximately applicable if the proportion of biodegradable pollutants is relatively low in the wastewater to be treated. In addition, it has It has been shown that the process is uneconomical in that it is a process is practically not taken into account, which nature is available free of charge, so to speak and that this process is due to the cost-relevant provision to replace or improve by activated charcoal.

Es sind aber auch schon Verfahren der eingangs genannten Art bekannt geworden, bei denen den Abwässern im Zuge der Nachklärung, d.h. nach weitgehend erfolgtem biologischen Abbau, Aktivkohle zugesetzt wurde, um die verbleibenden, nicht abbaubaren Schmutzstoffe gleichzeiticf mit dem Absetzen der Rückstände aus dem biologischen Abbau an der Aktivkohle zu absorbieren. However, methods of the type mentioned at the beginning are also known become, in which the wastewater in the course of the secondary treatment, i.e. after largely biodegradation, activated charcoal has been added to remove the remaining, non-degradable pollutants simultaneously with the settling of the residues to absorb the biological degradation on the activated carbon.

Dass bei diesem bekannten Verfahren die Aktivkohle im Zuge der Nachklärung den Abwässern zugeführt wurde, ist mit dem Bestreben begründet worden, eine Adsorption der den biologischen Abbau bewerkstelligenden Bakterien weitqehend zu vermeiden und damit ihre volle Aktivität ihren der Belüftungsphase nicht durch eine Anlagerung an Kohlepartikel auf verhältnismässig wenige Zentren einzuschränken. That in this known process the activated carbon in the course of the secondary clarification Was added to the sewage, has been justified with the effort to adsorption to avoid the bacteria that bring about the biological degradation as far as possible and thus their full activity is not due to the aeration phase due to an accumulation to restrict the number of coal particles to a relatively small number of centers.

Es wurde nun überraschend festacstellt, dass diese Annahme, wonach die zugabe von Aktivkohle den biologischen Abbau der Schmutzstoffe bzw. die aktivität der den biologischen Abbau bewerkstelligenden Bakterien hemme, nicht in dem Musse zutrifft, wie bisher angenommen wurde. It has now surprisingly been found that this assumption, according to which The addition of activated carbon reduces the biological degradation of the pollutants or the activity inhibiting the biodegradation-bringing about bacteria, not in leisure applies, as previously assumed.

Dementsprechend ist das vorgeschlasene Verfahren erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivkohle den Abwässern in der Belüfgungsphase zugeführt wird.Accordingly, the pre-blown method is according to the invention characterized in that the activated carbon is added to the wastewater in the aerating phase is fed.

Dadurch wird schon in der Belüftungsphase, die bekanntlich mindestens so lange, in der Regel aber bis doppelt so lange dauert wie die Nachklärphase, die Aktivkohle in vorzugsweise fein verteilter Form in innigem Kontakt (infolge der bei der Belüftung aufLretenden Durchwirbelung der Abwässer) mit immer neuen Fraktionen der Abwässer gehalten, und dabei wird ein erheblicher Teil der Stoffe, die am biologischen Pbbauprozess ohnehin nicht teilhaben, an-der Aktivkohle adsorbiert, ohne dass der für die übrigen Schmutzstoffe massgebenden biologische Abbauprozess merkbar gehemmt würde.This is already in the ventilation phase, which is known to be at least as long, but usually up to twice as long, as the final clarification phase Activated carbon in preferably finely divided form in intimate contact (due to the in the case of aeration, resulting turbulence in the wastewater) with ever new fractions the sewage is kept, and thereby a considerable part of the substances that are biological Pbbauprozess does not participate anyway, adsorbed on the activated carbon without the for the other pollutants the decisive biological degradation process is noticeably inhibited would.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens, werden die sich im Zuge der Vor- und der Nachklärung absetzenden Schlämme entwässert, getrocknet und anschliessend unter Ab-.In a particularly advantageous embodiment of the method, the sludge that settles in the course of the preliminary and secondary clarification is dewatered, dried and then under Ab-.

schluss von Luft etwa hei 600 0c verkohlt, und die damit gewonnene Kohle den Abwässern in der Belüftungsphase wieder zugeführt, so dass das Verfahren gewissermassen "autark", d.h. ohne Bedarf an weiteren Rohstoffen durchgeführt werden kann.after the end of air is charred at about 600 ° C, and the resulting Coal fed back to the sewage in the aeration phase, so that the process to a certain extent "self-sufficient", i.e. carried out without the need for additional raw materials can.

Die zur Entwässerung, Trocknung und Verkohlung erforderliche Wärme kann dabei, wenigstens teilweise, durch Verbrennung der beim Trocknen der Schlämme meistens auftretenden Schwelgase erzeugt werden.The heat required for dehydration, drying and charring can thereby, at least partially, by incineration of the drying of the sludge mostly occurring carbonization gases are generated.

Die sozusagen im geschlossenen Kreislauf hergestellte Aktiv kohle wird sich somit selbst unter Berücksichtigung des beim Verkohlen bzw. Wiederverkohlen auftretenden Abbrandes mengen mässig zumindest erhaltene Ein allfälliger Ueberschuss kann aber zur Bildung eines Filterbettes herangezogen werden, durch das der Ueberlauf aus der nachklärphase hindurchgeführt wrce kann, um dadurch eine abschliessende und zusätzliche Filterung des gereinigten Wassers zu bewirken, bevor dieses wieder einem natürlichen Gevasser zugeführt wird.The activated carbon produced in a closed circuit, so to speak is thus itself taking into account the charring or re-charring Any burn-up that occurs is moderately at least preserved but can be used to form a filter bed through which the overflow from the final clarification phase passed through wrce can to thereby a to effect final and additional filtering of the purified water before this is fed back to a natural Gevasser.

In jedem Fall ist es von Vorteil, die verkohlten Schlämme mittels Wasserdumpf bei etwa 9000C zu aktivieren, was deren Adsorptionsvermögen verbessert.In any case, it is beneficial to use the charred sludge To activate water vapor at about 9000C, which improves their adsorption capacity.

Ausführungsbeispiele des vorgeschlagenen Verfahrens sind nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben, wobei in den Fig. 1 und Fig. 2 in Blockdarstellung die einzelnen Verfahrensschritte dargestellt sind.Embodiments of the proposed method are given below is described with reference to the drawing, with FIGS. 1 and 2 in block representation the individual process steps are shown.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsvariante wird das anfallende Abwasser einer Grohreinigungs-Einrichtung, bestehend aus einem Rechen 10 mit nachgeschaltetem Sandfang 11, zugeführt pfeile 12 und 13). Da von dem am Rechen 10 ausgeschiedenen Schmutzanteil angenommen werden kann, erenthalte verkohlbare Anteile, wird dieser enteil einer Entwcisserungsstufe zugeführt (Pfeil 14). Von dem am Sandfang 11 abgeschiedenen Schmutzanteil kann angenommen werden, er besitze praktisch keine verkohlbaren Anteile, weshalb er aus der Verfahrens folge ausgeschieden wird (Pfeil 15).In the embodiment variant shown in FIG. 1, the resulting Waste water from a coarse cleaning device, consisting of a rake 10 with a downstream Sand trap 11, fed arrows 12 and 13). Because of that eliminated on the rake 10 Dirt content can be assumed, if it contains charring parts, this will be enteil fed to a Entcisserungsstufe (arrow 14). From the separated at the sand trap 11 Dirt content can be assumed to have practically no charring content, which is why he is eliminated from the proceedings (arrow 15).

Der vom Sandfang 11 anfallende Ueberlauf wird einer Vorklärstufe th zugeführt (Pfeil 17), in welcher sich der sogenannte Vorklarschlalmm absetzt. Dieser wird, wie noch zu beschreiben sein wird, eingedickt. (Pfeil 21) . Die vorgeklärten Abwässer werden sodann (Pfeil 18) einer Belüftungsstufe 19 zugeführt.The overflow from the sand trap 11 is a primary clarification stage th fed (arrow 17), in which the so-called pre-clear sludge settles. This is, as will be described later, thickened. (Arrow 21). The pre-clarified Wastewater is then fed to an aeration stage 19 (arrow 18).

In dieser Stufe 19, mit zeitlich in der Pegel am längsten dauerden Verweilzeit, wird durch Rückführung eines Teiles des bakterienreichen Nachklärschlamtne.q (Pfeil 20) und durch Zufuhr von Luftsauerstoff der biologische Abbau der abbaubaren Schmutzstoffe in Gang gesetzt und es wird (Pfeil 22) in dieser Stufe den Abwässern Aktivkohle zugesetzt, um - unter Ausnützung der bei der Belüftung auftretenden kräftigen Durchwirbelung des Abwassers - hauptsächlich die biologisch nicht abbaubaren Schmutzstoffe, zXB. Farbstoffe, zu absorbieren.At this stage 19, with the level lasting the longest in terms of time Dwell time is achieved by returning part of the bacteria-rich Nachklamtne.q (Arrow 20) and by supplying atmospheric oxygen the biological degradation of the degradable Pollutants are set in motion and there is (arrow 22) in this step Activated charcoal is added to the wastewater - taking advantage of the aeration occurring strong turbulence of the wastewater - mainly the biological non-degradable contaminants, e.g. Dyes, to absorb.

Aus der Belüftungsstufe 19 werden die Fhwäsger (Pfeil 23) sowie die darin praktisch aufgeschlenmte Aktivkohle (Pfeil 24) einer Nachklärstufe 25 zugeführt. In dieser Stufe setzen sich ,die.~absetzbaLen Stoffe, nämlich die biologisch abgebauten Schmutzstoffe als Nachklärschlamm und die Aktivkohle als "beladener" .Adsorbens ab, worauf die verbleibenden Wässer einem natürlichen Gewässer zugeführt werden können (Pfeil 26).From the ventilation stage 19, the Fhwäsger (arrow 23) and the activated carbon (arrow 24) practically suspended therein is fed to a secondary clarification stage 25. In this stage, the Pollutants as secondary sludge and the activated carbon as "laden" adsorbent from, whereupon the remaining water is fed to a natural body of water can (arrow 26).

Ein Teil der in der Nachklärstufe anfallenden Schlämme wird, wie bereits erwähnt, in die Belüftungsstufe 19 (Pfeil 20) zurückgeführt, im übrigen aber einer Eindickstufe-27 (Pfeile 28), wo ihnen, z.B. durch Schwereeinwirkung, so viel Wasser entzogen wird, bis sie eine schlickerartige, breiige Konsistenz aufweisen, wonach sie (Pfeile 29) - gegebenenfalls zusammen mit den Rückständen aus dem Rechen 10 (Pfeil 14)-einer weiteren Entwässerungsstufe 30 zugeführt werden. In dieser Stufe erlangen die Schlämme eine teigige Konsistenz und gelangen mit dieser Konsistenz in eine Trocknungs- und Konfektionierstufe 31 (Pfeile 32), wo sie zu Formlingen gepresst, z.B. brikettiert, oder zu einem Granulat verpresst und vom grössten Teil des verbleibenden Wassergehaltes befreit werden.A part of the sludge arising in the secondary clarification stage is, as already mentioned, returned to the ventilation stage 19 (arrow 20), but otherwise one Thickening level-27 (arrows 28), where they have so much water, e.g. due to gravity is withdrawn until they have a slurry-like, pulpy consistency, after which they (arrows 29) - possibly together with the residues from the rake 10 (Arrow 14) -a further dewatering stage 30 are fed. At this stage the sludge acquire a doughy consistency and arrive with this consistency in a drying and finishing stage 31 (arrows 32), where they become moldings pressed, e.g. briquetted, or pressed into a granulate and from the largest part the remaining water content can be freed.

Da, wie erwähnt, bei dem beschriebenen Verfahren sich mit der Zeit ein Ueberschuss an Schlamm- Kohle- Gemenge einstellen wIrd, wird der Trocknungs- und Konfektionierstufe 31 mit Vorteil mengenmässig nur so viel dieses Gemenges zugeführt, als zur Herstellung einer ausreichenden Menge von Aktivkohle für das Reinigungsverfahren erforderlich ist was; unter anderem von der Zusammensetzung der rohen, anfallenden Abwässern abhängig ist. Allfallige, sich mit aer Zeit einstellende Ueberschüsse an Schlanun- Kohle- Gemenge werden mit Vorteil vor der Trochnunas-und konfektionierstufe 31 abgezweigt (Pfeil 33) und einer Vorbrennungsstufe 34 zugeführt und scheiden danach als Asche oder Schlacke aus dom Prozess aus (Pfeil 35). Bei der Verbrennung wird indesse Wärme erzeugt, (Pfeil 36) die, wenigstens zum Teil, zur Unterstützung des Wärmebedarfes der Stufen a7, 30, 31 sowie der nachfolgenden Stufen herangezogen werden kann. (Pfeile 37).Since, as mentioned, the method described changes over time an excess of sludge-coal mixture is set, the drying and assembly stage 31 with advantage only so much of this mixture is added in terms of quantity, than to produce a sufficient amount of activated carbon for the cleaning process what is required; among other things on the composition of the raw, accruing Dependent on sewage. Any that arise over time Excesses of Schlanun coal mixtures are advantageous over the Trochnunas and Preparation stage 31 branched off (arrow 33) and fed to a pre-combustion stage 34 and then excrete as ash or slag from the process (arrow 35). at the combustion, however, generates heat (arrow 36) which, at least in part, to support the heat demand of levels a7, 30, 31 and the following Levels can be used. (Arrows 37).

Nach der Stufe 31 wird das getrocknete, brikettierte oder zu --Granulat verpresste Gemenge einer Verkohlungsstufe 38 zugeführt (Pfeil 39), wo das Gemenge unter Luftabschluss auf 550-650 °C, vorzugsweise auf etwa 600°C, erhitzt wird. Dabei verkohlt das Gemenge und es entwickeln sich, ebenso wie in den Stufen 30, 31 Schwelgase, die meistens brennbar sind uhnd ebenfalls (durch Verbrennung) zur Deckung des Wärmebedarfes einer oder mehrerer Stufen herangezogen werden können (Pfeil 40>.After step 31, the dried, briquetted or granulate is made The pressed mixture is fed to a charring stage 38 (arrow 39), where the mixture heated in the absence of air to 550-650 ° C, preferably to about 600 ° C. Included charred the mixture and, just like in stages 30, 31, carbonization gases develop, which are mostly combustible and also (through combustion) to cover the heat demand one or more stages can be used (arrow 40>.

Das nun als Kohlegranulat aus der Stufe 38 anfallende Gut wird sodann einer Aktivierungsstufe 41 zugeführt (Pfeil 42), wo es einer gesteuerten Oxydation unterworfen wird. Dies geschient z.B. mittels Wasserdanpf bei einer Temperatur von etwa 800-900 Oc Das aus der Stufe 41 anfallende Produkt kann als Aktivkohle bezeichnet werden, deren spezifische Adsorptionsfähigkeit zwar in den seltensten Fällen an jene handelsüblicher Aktivkohlen herankommt. Dies ist aber in vorliegendem Falle von vernachlässigbarer Bedeutung, weiJ infolge der sehr geringen -Gestehungskosten die geringere?dsorptionsfhigkeit durch eine mengenmässig grössore Zugabe kompensiert werden kann. Vorversuche haben beispielsweise gezeigt, dass durch Zugabe von 6 g/1 einer handelsüblichen Aktivkohle die Konzentration von Methylenblau von einem Anfangswert von 1000 mg/l auf o,68 mg/1 gesenkt werden kann, während eine Zugabe von 25 g/l aus kläraschlämmen gewonnener Aktivkohle diese Konzentration auf o,3 mg/l gesenkt werden konnte. The material now obtained as coal granules from stage 38 is then an activation stage 41 is fed (arrow 42), where there is a controlled oxidation is subjected. This is done e.g. by means of steam at a temperature of about 800-900 Oc The product obtained from stage 41 can be referred to as activated carbon are, their specific adsorption capacity in the rarest of cases that of commercially available activated carbons. But this is the case in the present case of negligible importance, because of the very low production costs the lower absorption capacity is compensated by a larger addition can be. Preliminary tests have shown, for example, that by adding 6 g / l a commercially available activated carbon, the concentration of methylene blue from an initial value can be reduced from 1000 mg / l to 0.68 mg / l, while an addition of 25 g / l Activated carbon obtained from sewage sludge reduced this concentration to 0.3 mg / l could be.

Das in Fig. 2 dargestellte Verfahren unterscheidet sich von -demjenigen der Fig. 1 dadurch, dass die aus der Aktivierstufe 41 anfallende Aktivkohle nicht nur der Belüftungsstufe 19 zugefürt wird, sondern auch einer der Nachklärstufe nachgeschalteten Filterstufe 43 zur Bildung eines Filterbettes. Dieser Filterstufe wird der Ueberlauf aus der Nachklärstufe 25 zugeführt (Pfeil 26) und dabei wird aus diesem Ueberlauf auch der Rest der bioDoaisch nicht abbaubaren und in der Belüftungsphase noch nicht adsorbierten Verschmutzung grpsstenteils adsorbiert bzw. ausgefiltert. Die aus der Filterstufe 43 anfallenden Rückstände können, zusammen mit dem Filterbett selbst, entweder wieder dem Kreislauf der Stufen 30, 31, 38 und 41 oder aber direkt-der Verbrennungsstufe 34 zugeführt werden.The method shown in Fig. 2 differs from that of FIG. 1 in that the activated carbon obtained from the activation stage 41 is not only the ventilation stage 19 is fed, but also to a downstream clarification stage Filter stage 43 to form a filter bed. This filter stage becomes the overflow from the secondary clarification stage 25 (arrow 26) and this becomes overflow also the rest of the bioDoaisch not degradable and not yet in the aeration phase adsorbed pollution is mostly adsorbed or filtered out. The ones from the Filter stage 43 residues can, together with the filter bed itself, either again to the cycle of stages 30, 31, 38 and 41 or directly to the Combustion stage 34 are supplied.

In beiden beschriebenen Verfahren kann den zu verkoÆhlenden Schlammrückständen zur Verbesserung des dsorptionsvermögens der aktivkohle ein geringer Prozentsatz (z.B. 10%) ver};ohlbarer Zuschlagstoffe, z.B. Torf, Holz- oder Sägeinehl,zugesetzt werden, was vorzugsweise vor der Stufe 31 geschieht.In both of the methods described, the sludge residues to be carbonized can be removed a small percentage to improve the absorption capacity of the activated carbon (e.g. 10%) powderable aggregates, e.g. peat, wood or sawmill, added which is preferably done before step 31.

Claims

EXPECTATIONS

Process for the purification of wastewater, in which the wastewater is pre-treated, ventilated and clarified, and in the case of the wastewater in the course of the purification stages Activated charcoal is added, characterized in that the activated charcoal is in the ventilation phase is fed to the wastewater.

.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Recovered sludge accumulating in the purification stages, dried, concluding carbonized by air and then returned to the ventilation phase as activated carbon.

3. The method according to claim 2, characterized in that the dehydrated Beats before charring with charring aggregates, e.g. peat or Ilolzmehl, be mixed up.

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the charred sludge is activated with the addition of heat by means of steam.

5. The method according to claim 4, characterized in that the activated carbon TO powder or granulate is crushed before being fed to the aeration phase will.

6. The method according to claim 2, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t, oass the carbonization gases that develop during the treatment of the sludge collected and burned to generate heat.

7. The method according to claim 1 or 2, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the clarified wastewater is filtered through activated carbon, and that the filter residues fed to the dried sludge, carbonized with them and can then be returned to the cleaning process.