DE2430848C2 - Verfahren zur chemischen Reinigung von Abwässern - Google Patents

Description

Die Reinigung von Abwässern, die einen hohen Gehalt organischer Schmutzstoffe aufweisen, ist, nach dem gegenwärtigen Stand der Technik, oftmals schwierig, in jedem Fall jedoch kostspielig sowohl in bezug auf die Anlagekosten als auch auf die Aufgabe für Chemikalien und elektrische Energie. Dies gilt zum Beispiel insbesondere für die Behandlung von Abwässern aus Tierhaltungsbetrieben (Rinderzuchtanstalten, Schweinemästereien, Hühnerfarmen), bei der, im Gegensatz zum städtischen Abwasser, selbst bei hohem finanziellen Aufwand, noch keine oder nur teilweise zufriedenstellende Ergebnisse erzielt worden sind.

So können zwar Abwasser aus dem Beispiel Schweinemästereien biologisch so gereinigt werden, daß der Abbau organischer Stoffe im Wirkungsgrad der Behandlung städtischer Abwasser entspricht, sie enthalten jedoch, infoige der hohen Ausgangskonzentration, immer noch Restverschmutzungen, die weit über den Werten liegen, die unbehandeltes häusliches Abwasser kennzeichnen.

Wie nach dem gegenwärtigen Stand der Technik aus der Literatur und aus Anwendungsfällen in der Praxis bekannt ist, bieten die bisher zur Behandlung von Abwässern aus Tierhaltungsbetrieben verwendeten Verfahren und Anlagen wie anaerobische Ausfaulanlagen, aerobische Belebtschlammanlagen, chemischphysikalische Verfahren, die unter Anwendung von Flockungsmitteln wie Eisen- und Aluminiumsalzen, Kalkhydrat und Polyelektrolyten und Absetzbecken arbeiten, und mechanische Apparaturen wie Zentrifugen, Filterpressen usw., nicht die notwendige dauernde Sicherheit in der Erzielung der geforderten Qualität des aufbereiteten Wassers, weil entweder die Verfahrenstechnik kompliziert ist, weil das Rohabwasser Stoffe enthält, die zum Beispiel die biologischen Prozesse hemmen, oder weil die aufzuwendenden Mittel wirtschaftlich nicht tragbar sind.

Aus der DE-PS 4 35 570 ist es bekannt, organische Stoffe enthaltende Abwässer in alkalischem Milieu durch eine Elektrolyse zu reinigen, wobei Hypochlorite oder naszierender Sauerstoff entsteht, welche beide bakterientötend sind. Die Elektroden sind zwangsläufig unangreifbar.

Aus der DE-OS 22 19 095 ist demgegenüber das Aufbereiten von Abwasser mittels eines galvanischen Elementes bekannt Hierbei werden anorganische Lösungen einem Redox-Verfahren im sauren Milieu unterworfen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, da es ermöglicht, jedes auch stark organisch verschmutzte Abwasser aus häuslicher Herkunft, aus Tierzuchtbetrieben, aus Schlachthöfen, aus der Konserven-ίο Industrie usw. so aufzubereiten, daß es den gestellten Anforderungen hinsichtlich der Beschaffenheit des behandelten Wassers auch dann entspricht wenn das Rohwasser zum Beispiel Abbaustoffe aus vorhergegangenem Fermentationsprozessen, Konservierungsmittel, Desinfektionsmittel oder Antibiotika enthält

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man nach Zuführung von Oxidationsmitteln eine elektrochemische Behandlung im alkalischen Milieu in einem Gefäß durchführt das als Elektroden metallische Füllkörper beliebiger geometrischer Form aus nicht umweltschädlichen Metallen, welche unedler als Wasserstoff sind, enthält

Im Unterschied zum Stand der Technik werden also nach dem vorliegenden Vorschlag die Oxidationsmittel nicht durch die Elektrolyse erzeugt sondern für die elektrochemische Behandlung zugesetzt, die wiederum im alkalischen Milieu stattfindet, wobei die Elektroden elektrolytisch löslich sind.
Bevorzugt werden als Oxidationsmittel Kaliumpcrmanganat, Kaliumdichromat, Ozon oder Chlor verwendet.

Zweckmäßig wird außerdem ein Teil des elektrochemisch behandelten Abwassers in die Oxidationsstufe zurückgeführt.

Gemäß der Erfindung wird dem Abwasser zunächst ein Oxidationsmittel, zum Beispiel Kaliumpermanganat, Ozon, Chlor oder eine chlorabspaltende Chemikalie zugegeben und darauf, nach kurzer Einwirkungszeit, dieses vorbehandelte Abwasser durch einen Behälter geleitet, der eine metallische Füllung enthält. Die Füllung kann aus Körpern beliebiger geometrischer Figuren, zum Beispiel Körnern, Kugeln, Ringen, Rohren usw., bestehen. Als Material kann jedes Metall in elementarer oder legierter Form verwendet werden, mit dem, eingetaucht in einen Elektrolyten, eine Potentialdifferenz gegen eine Bezugselektrode erreicht wird. Anfallender Schlamm kann aus dem der Oxidationsstufe zugehörigen und einem der zweiten Behandlungsstufe nachgeschalteten Absetz- und Klärbehälter abgezogen werden. Nach der vorbeschriebenen Behandlung enthält das gereinigte Abwasser nur noch einen geringen Prozentsatz der im Roh-Abwasser enthaltenen organischen Verschmutzungen.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in F i g. 1 dargestellt.

Das in Becken 1 anfallende Abwasser wird mit Pumpe 2 über Leitung 3 in den Reaktions- und Klärbehälter 4 gefördert.

In diesen Behälter wird Qxydationsmittel 5 gegeben.

Nach Durchmischung mittels Rührwerk 6 können sich Schwebestoffe aus dem vertikal strömenden Wasser absondern.

Das vorgeklärte Wasser fließt über Leitung 7 in den Behälter 8, der mit metallischen Füllkörpern 9 ausgcrüstet ist. Zur abschließenden Klärung wird das Abwasser über Leitung 10 in das Becken 11 geleitet und fließt von dort über Leitung 12 gereinigt ab.

Es wurde fernerhin gefunden, daß eine Betricbsko-

steneinsparung und eine weitere Verbesserung der Abwasserbeschaffenheit gegenüber dem vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Basisverfahren dadurch erreicht wird, daß zusätzlich zur Änderung des Redox-Potentials auch eine mehrfache Abwandlung der Wasserstoffionen-Konzentration erfolgt

Durch geeignete, stufenweise Chemikalienzugabe wird der Säure- oder Alkalitätsgrad des Abwassers in Bereiche verlegt, in denen optimale Verhältnisse für eine Ausflockung und Ausfällung der entsprechenden Schwebestoffe organischer oder anorganischer Art vorliegen.

Die Ausfällungsprodukte werden in Klärbehältern oder sonstigen Einrichtungen wie zum Beispiel Zentrifugen, Füterpressen oder Vakuumfiltern oder Kombinationen derselben abgeschieden.

Auch das Rohabwasser kann durch Abscheideeinrichtungen von ungelösten Feststoffen befreit werden, wenn deren wirtschaftliche Nutzung in konzentrierter, beispielsweise als Düngemittel in stichfester Form, möglich ist.

In F i g. 2 ist dieses erweiterte erfindungsgemäße Verfahren schematisch dargestellt.

Die Zugabe des Oxydationsmittels und die darauffolgende Sedimentation ausgeschiedener Schwebestoffe erfolgt im pH-Bereich 6,5—7,5. Es schließt sich eine Dosierung von Alkali wie zum Beispiel Kalkhydrat oder Ätznatron 13 an. Der pH-Wert wird hierbei auf 9 bis 11 erhöht Es folgt, wie bei der vorhergehenden Oxydationsstufe, eine Klärung in Behälter 14.

Das unbehandelte Abwasser kann in Vorrichtung 15 dekantiert werden.

Je nach Wahl des Materials der Füllung 9 in Behälter 8 kann zur Erzielung besonders niedriger Restgehalte der Verunreinigungen des Abwassers eine Säuerung auf pH-Werte von 1 bis 4 mittels Dosierung 16 von zum Beispiel Schwefelsäure zweckmäßig sein.

In diesem Fall wird zwischen Behälter 8 und Becken 11 eine weitere Dekantiervorrichtung 17 geschaltet. Die erforderliche Neutralisation des gereinigten Abwassers wird durch Zugabe eines Alkalis 18 in Becken 11 erreicht.

Da das aus Behälter 8 abfließende Wasser Metallionen enthält, die sich als Flockungsmittel eignen, kann ein Teil des Abwassers über Leitung 19 in Behälter 1 rückgeführt werden, um die Behandlung des Wassers in Behälter 4 zu unterstützen.

Besonders gute Resultate werden erzielt, wenn mindestens eines der zur elektro-chemischen Wasserbehandlung verwendeten Metalle unedler als Wasserstoff wie zum Beispiel Al, Zn, Mg, Cr, Fe, Ni usw. ist

Die Säuerung des Abwassers ist nur dann erforderlich, wenn eine Reaktion der verwendeten Elemente im alkalischen Bereich unter Wasserstoffentwicklung licht möglich ist.

Im Falle der Behandlung des Abwassers aus Tierhaltungsbetrieben ist gefunden worden, daß als Elektrodenmetalle Aluminium und Eisen vorteilhaft eingesetzt werden können. Dieses System ist in alkalischem wie auch saurem Bereich anwendbar.

Im alkalischen Bereich löst sich Aluminium, in Abhängigkeit vom Alkaligehalt des Elektrolyten, unter Bildung von Aluminaten oder Aluminiumhydroxyd. Im sauren Bereich, bei pH-Wert 4, lößt sich Aluminium und bei pH-Wert 1 das Eisen als Folge einer Passivierung der Al-Oberfläche.

Die Darstellung und Beschreibung der Vorrichtung gemäß F i g. 1 und 2 ist nur beisDielhaft.

Unter Anwendung der elektro-chemischen Verfahrensstufe, die, nach Vorschaltung der Oxydation, mit zwei oder mehreren metallischen Elementen ausgerüstet, im sauren, neutralen oder alkalischen Bereich arbeitet, können die übrigen Verfahrensschritte wie Dekantation, Alkalisierung, Säuerung und Neutralisation den praktischen Erfordernissen gemäß den vorbeschriebenen oder ähnlichen Varianten angepaßt werden.

Das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren wird unter Verwendung an sich bekannter Vorrichtungen wie Misch-, Reaktions- und Klärbehältern, Füllkörper-Säulen, Zentrifugen, Füterpressen, Vakuumfilter, Dosiereinrichtungen, Redox- und pH-Kontroll- und -Regelgeräten durchgeführt.

Der Reinigungseffekt ist bedeutend.

Das gereinigte Abwasser ist färb- und geruchlos. Es reagiert neutral bis schwach alkalisch.

Bei Abwasser aus Tierhaltungsbetrieben wurden folgende Restgehalte gegenüber dem Rohabwasser festgestellt:

Schwebestoffe

Chemischer Sauerstoff-Bedarf
Biologischer Sauerstoff-Bedarf
Phosphate

0,13%
0,67%
0,64%
5.00%

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Reinigung von Abwässern, die mit organischen Stoffen natürlicher Herkunft verunreinigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß man nach Zuführung von Oxidationsmitteln eine elektrochemische Behandlung im alkalischen Milieu in einem Gefäß durchführt, das als Elektroden metallische Füllkörper beliebiger geometrischer Form aus nicht umweltschädlichen Metallen, welche unedler als Wassei-stoff sind, enthält

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Oxidationsmittel Kaliumpermanganat Kaliumdichromat Ozon oder Chlor verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß ein Teil des elektrochemisch behandelten Abwassers in die Oxidationsstufe zurückgeführt wird.