DE2439603A1 - Verfahren zur behandlung von abfallfluessigkeit, insbesondere abwasser, und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. W. Beyer
Dipl.-Wirtsch.-Ing. B. Jochem

Frankfurt am Main Staufenstraße 56

National Aeronautics and Space Administration (NASA)

Verfahren zur Behandlung von Abfallflüssigkeit, insbesondere Abwasser, und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens'

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Abfallflüssigkeit, insbesondere Abwasser, welche organisches Material in gelöster Form sowie weiteres Material in ungelöster Form enthält, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Schwierigkeiten der Gemeinden mit der Klärung kommunaler und industrieller Abwässer sind allgemein bekannt. Die kommunalen Abwässer sind normalerweise verunreinigt durch organisches und anorganisches Material sowohl in gelöster als auch in ungelöster,

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nämlich suspendierter Form. Die letztgenannten Verunreinigungen lassen sich in zwei Gruppen einteilen, nämlich solche, die sich im Wasser absetzen und solche, die sich nicht absetzen und dazu tendieren, im Wasser aufzusteigen und an der Oberfläche zu treiben. Aufgabe jedes Klär- oder Aufbereitungsverfahrens ist es, im wesentlichen das gesamte im Wasser suspendierte Material zu entfernen und auch das darin enthaltene gelöste organische Material auszuscheiden. Im Zusammenhang damit ergibt sich die weitere Aufgabe, das abgeschiedene Material umweltfreundlich zu beseitigen.

Die abgeschiedenen Verunreinigungen, welche noch mit etwas Wasser gemischt sind und deshalb in breiiger, oft als Schlamm bezeichneter Form vorliegen, sind biologisch aktiv, bis sie durch eine anschließende Behandlung stabilisiert werden. Diese Stabilisierung wird im allgemeinen durch einen biologischen Abbau erreicht. Letzterer wird manchmal dazu benutzt, brennbare Gase, wie z.B. Methan, zu erzeugen, die sich als Energiequelle verwenden lassen. Größte Schwierigkeiten bereitet aber die Beseitigung des zurückbleibenden festen Materials. Dieses wurde bisher teilweise als Düngemittel und zur Bodenverbesserung eingesetzt, eine derartige Verwendung ist jedoch unwirtschaftlich und die anfallenden Mengen übersteigen bei weitem den Bedarf. Für die Gemeinden wird es auch zunehmend schwieriger, die zurückbleibenden festen Schlammbestandteile wegen der ökologischen Belastung der Umwelt in Binnengewässern, dem Meer oder auf Deponien unterzubringen. Die Gesetzgebung tendiert immer mehr dazu, diese Art der Abfallbeseitigung zu verbieten.

Außer den hohen Kosten und den Schwierigkeiten der endgültigen Abfallbeseitigung der Feststoffe haben die bekannten biologischen Abbauverfahren den weiteren Nach-

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teil, daß die Kläranlagen wegen der erforderlichen belüfteten Becken viel Platz beanspruchen und unangenehme Gerüche verbreiten. Die bekannten Anlagen haben schließlich eine verhältnismäßig schwache Leistung und müssen sehr sorgfältig überwacht und gesteuert werden, um die biologischen Aobauprozesse im Gleichgewicht zu halten. Voraussetzung hierfür ist, daß die Arten und/oder Mengen der Verunreinigungen pro Liter Wasser in genau bestimmten Grenzen gehalten werden müssen, damit der biologische Abbau nicht gestört wird.

Ein Versuch, die Menge der am Ende zu beseitigenden Feststoffe zu verringern, ist in der US-PS 3 640 beschrieben. Danach werden die Abwasserschlämme in ein aktives Material verwandelt, welches bei dem Prozess verwendet wird. Das bekannte Verfahren braucht jedoch ebenfalls die biologische Abbaustufe und leidet deshalb unter deren oben beschriebenen Nachteilen. Außerdem ist für die Gewinnung des aktiven Materials die Verwendung eines konditionierenden Mittels erforderlich.

In der Ausgabe vom 22. Februar 1972 der Zeitschrift "Chemical Engineering" ist ein als PACT bezeichnetes, mit pulverisierter Aktivkohle arbeitendes Verfahren beschrieben. Die Aktivkohle wird nicht aus Verunreinigungen im laufenden Prozess gewonnen, sondern muß zusätzlich beigefügt werden und vergrößert so die Betriebskosten. Außerdem wird die Menge der am Ende zu beseitigenden festen Abfallstoffe nicht verringert, so daß auch die Kosten der Abfallbeseitigung hoch und die damit verbundenen Schwierigkeiten nicht gelöst sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche auch ohne Hinzufügung eines Konditio-

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niermittels sehr schnell und wirkungsvoll arbeiten, wobei am Ende, gemessen an der Gesamtmenge der Verunreinigungen, nur eine verhältnismäßig geringe Menge fester, inerter Abfallstcffe zu beseitigen ist.-

Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, bei welchem vom größten Teil der Flüssigkeit abgesetztes un<j/oder abgeschöpftes ungelöstes Material in Aktivkohle und Asche umgewandelt wird, die der Flüssigkeit wieder zugeführt und nach Adsorbtion von organischem Material abgeschieden werden.

Eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen ersten Behälter, in welchen Abfallflüssigkeit einleitbar ist und in welchem sich ungelöstes Material auf dem Boden absetzt, einen Reaktor zur Umwandlung des abeschiedenen ungelösten Materials in Aktivkohle und Asche und einen zweiten Behälter, in welchen die Flüssigkeit, aus welcher ungelöstes Material abgeschieden worden ist, sowie die Aktivkohle und Asche einleitbar sind.

Im zweiten Behälter wird durch die zugeführte Aktivkohle und Asche ein sehr hoher Prozentsatz des im Abwasser enthaltenen organischen Materials adsorbiert. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird der danach durch Absetzen gewonnene sekundäre Kohle- und Ascheschlamm dem ersten Behälter zugeführt, wo er überaschender Weise die vorteilhafte Wirkung zeigt, daß die Ausscheidung des ungelösten Materials ganz wesentlich beschleunigt wird. Außerdem bewirkt die

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Gegenwart der Kohle in der Schlamm-mischung, die über einen Filter dem Reaktor zugeführt wird, eine bessere Filterfunktion, d.h. es wird ein schnellerer Wasserentzug der Mischung und dadurch trockeneres Ausgangsmaterial für eine Pyrolyse im Reaktor erhalten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbei.\:piel des erfindungsgemäßen Verfahrens in eine:.' Darstellung als Block-Schaubild;

Fig. 2 einen vereinfachten Querschnitt durch einen bei dem Verfahren nach Fig. 1 verwendeten Pyrolyse-Reaktor.

In Fig. 1 bezeichnet 10 ein erstes Absetzbecken einer Kläranlage. Hierin wird die Abfallflüssigkeit bzw. das Abwasser eingeleitet, welches durch verschiedene organische und anorganische, gelöste und ungelöste Schmutzstoffe verunreinigt ist. Die ungelösten, suspendierten Materialien sind entweder von der Art, daß sie sich absetzen oder von der Art, daß sie zur Oberfläche aufsteigen und dort treiben. Durch das Reinigungsverfahren sollen die suspendierten Schmutzstoffe und soviel wie möglich von den gelösten organischen Schmutzstoffen aus dem Wasser entfernt werden.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird das Abwasser zunächst einer mechanischen Klärung unterzogen (nicht gezeigt), um die verhältnismäßig groben Verunreinigungen und den meisten Sand zu entfernen..Das mechanisch vorgeklärte Abwasser gelangt dann über eine angedeute- " te Leitung 11 in ein MischgefäB bzw. Ausflockungsgefäß 12, wo es mit einem im Prozess gewonnenen, unten beschriebenen Sekundärschlamm gemischt wird. Der Sekundärschlamm

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enthält Aktivkohle und Asche. Nach genügender Durchmischung gelangt dann das mechanisch vorgerinigte Abwasser zusammen mit dem zugeleiteten Sekundärschlamm in das erste Absetzbecken 10.

In der vorgeschlagenen Anlage wird im wesentlichen das gesamte ungelöste, suspendierte, feste Material im Absetzbecken 10 aus dem Abwasser entfernt. Das sich nicht absetzende Material yird von der Wasseroberfläche abgeschöpft und über eine Leitung 16 unmittelbar einem Pyrolyse-Reaktor 15 zugeführt. Das abgesetzte Material, welches im Allgemeinen als Primärschlamm bezeichnet wird, der einen verhältnismäß hohen Wasseranteil aufweist, wird einer Entwässerungsstufe 17, wie z. B. einem Filter, zugeführt wird. Die Punktion des Filters 17 besteht darin, dem Primärschlamm das Wasser zu entziehen. Danach werden die entwässerten Feststoffe, normalerweise in Form von verhältnismäßig trockenen Stücken, über eine Leitung 18 dem Reaktor 15 zugeführt. Dieser erhält also alles ungelöste, suspendierte Material, sowohl organischer als auch anorganischer Art, welches in dem mechanisch vorgereinigten Abwasser enthalten ist. Dieses wird dann nach dem Absetzbecken 10 über eine Leitung 21 zunächst einem weiteren Mischbehälter 22 und dann einem zweiten Absetzbecken 20 zugeführt. Das am Filter 17 anfallende Wasser, welches im wesentlichen frei von jeglichem suspendierten Material ist, wird vorzugsweise in den Abfluß aus dem Absetzbecken 10, also in die in der Zeichnung mit 21 bezeichnete Leitung, oder in das Mischbecken 22 geleitet, wie durch eine gestrichelte Linie 23 angedeutet ist. \

Normalerweise ist die Absetz-Zeit der für das Absetzen infrage kommenden Verunreinigungen im mechanisch vorgeklärten Abwasser sehr lang. Es hat sich jedoch übe-

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raschend gezeigt, daß die Absetzzeit für alle ungelösten, sich absetzenden Materialien auf weniger als eine Stunde verkürzt werden kann, indem das mechanisch vorgeklärte Abwasser im Mischbehälter 12 mit einem Material, bestehend aus Aktivkohle und Asche in Berührung gebracht und diese Mischung dann in das Absetzbecken 10 eingeleitet wird, wo das Absetzen stattfindet. Die Absetzgeschwindigkeit des ungelösten, sich absetzenden Materials scheint sowohl vom Ascheanteil als auch von der Größe der Aktivkohle- und Ascheteile abzuhängen. Versuche mit einem Aktivkohle- und Aschematerial mit 50 % Asche und einer Teilchengröße im Bereich von ungefähr 0,074 mm (200 mesh) zeigten ein vollständiges Absetzen (im Absetzbecken 10) allen absetzfähigen Materials in 35 Minuten. Im Vergleich dazu zeigte die Verwendung kommerzieller Kohle, die nur wenig oder keine Asche enthielt sehr schlechte Absetzfähigkeiten. In diesem Fall blieb das feinere Material bis zu 24- Stunden suspendiert.

Die aktivierte Kohle hat das Bestreben, in bestimmtem Umfang verschiedene Substanzen, wie z.B. DDT, Phosphate, stickstoffhaltige Substanzen, einige Metallsalze und organische komplexe Verbindungen des Quecksilbers zu adsorbieren, die sonst mit anderen Mitteln kaum vom Wasser zu trennen sind. Es wurde gefunden, daß die Beimengung des Kohle- und Aschematerials die Trübung und das Schäumen verringert und die unangenehmen Gerüche beseitigt.

Wie nachstehend noch näher beschrieben wird, wird im Reaktor 15 Aktivkohle- und Aschematerial aus allen dem Abwasser entzogenen Verunreinigungen hergestellt. Dieses Material wird, nachdem es teilweise dazu benutzt wurde, das meiste gelöste organische Material zu extrahieren, im Mischgefäß 12 mit dem mechanisch geklärten

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Abwasser gemischt und danach zusammen mit diesem in das erste Absetzbecken 10 geleitet, um dort das Absetzen und die Trennung der ungelösten, absatzfähigen Verunreinigungen vom Wasser zu erleichtern. Dasjenige Material, welches dem Filter 17 zugeführt wird, ist demnach nicht nur Primärschlamm (ungelöstes, abgesetztem Material), sondern vielmehr eine Mischung aus Primärschlamm und dem „ugeführten Kohle- und Ascheschlamm. Anders ausgedrückt, handelt es sich um einen Schlamm in Form einer Mischung von Kohle- und Ascheteilchen und Primärschlamm. Die Anwesenheit von Kohle in dieser Mischung ist zur Unterstützung des Filtervorgangs nützlich. Die Kohle wirkt als Filterhilfe. Sie führt zu einer schnelleren Filterung und einem höherem Wasserentzug der Mischung. Somit kann trockeneres Material vom Filter 17 zum Reaktor 15 gelangen.

Der Reaktor 15 erhält die verhältnismäßig trockenen Feststoffe vom Filter 17 und die nicht-absetzfähigen Abwasserverunreinigungen aus dem ersten Absetzbecken 10. Im Reaktor 15 wird das gesamte zugeführte Material bei gesteuerter Temperatur*und gesteuertem Druck durch Pyrolyse in aktives Material umgewandelt, welches aus Aktivkohle und Asche besteht. Dies wird ohne Zugabe irgendwelcher Konditioniermittel erreicht. Bei der Pyrolyse entstehen verschiedene Gase, darunter auch brennbare Gase, wie z.B. Methan und Eohlenstoff-Monoxid. Diese Gase können dazu ausgenutzt werden, wenigstens einen Teil der für den Betrieb der Kläranlage erforderlichen Energie zu erzeugen.

Der Ascheanteil stellt das pyrolysierte anorganische Material dar, dessen wichtigste Bestandteile vermut-' lieh Kalzium, Magnesium, Eisen, Phosphate, Sulfate und Oxyde sind. Die Kohle entsteht aus dem pyrolysierten

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organischen Material. Eine sorgfältige Untersuchung des Materials enthüllt, daß es nicht aus,einer Mischung

und

getrennter Kohle-vAscheteilchen, sondern vielmehr aus Teilchen besteht, die eine Kombination von Kohle und Asche sind. Es wurde festgestellt, daß das aktivierte Kohle- und Aschematerial, -/elches aus typischem häuslichen, mechanisch vorgekl :irten Abwasser gewonnen wird, einen Ascheanteil von unge 'ähr 50 % hat, der bei der Trennung der absetzfähigen Feststoffe vom Wasser im ersten Absetzbecken 10 äußerst nützlich ist. Es verdient hervorgehoben zu werden, daß das im Reaktor 15 erzeugte Material eher aktivierte statt nicht aktivierte Kohle und Asche sind. Aktivierte Kohle und verschiedene Herstellungstechniken sind in einem Buch mit dem Titel "Activated Carbon" von John W. Hassler, erschienen 1965 bei Chemical Publishing Company, Inc., New York, beschrieben.

Die frische aktivierte Kohle und Asche aus dem Reaktor 15 wird mit sauberem Wasser zu einem primären Kohle-Asche-Schlamm gemischt, welcher dem Mischgefäß 22 über eine Leitung 24 zugeführt wird. An der letzteren kann eine Pumpe 25 angeordnet sein, welche den Schlamm zum Mischgefäß 22 pumpt. Die Pumpe kann z. B. in der Form einer Zentrifugalpumpe., auch dazu benutzt werden, die Durchschnittsgröße der Kohle- und Ascheteilchen zu steuern. Im Mischgefäß 22 wird die frisch aktivierte Kohle und Asche mit dem Abwasser, aus welchem vorher alles ungelöste Material entfernt.wurde, und welches jetzt nur noch gelöstes Material sowohl organischer als auch anorganischer Art enthält, gemischt. Diese Mischung gelangt dann in das zweite Absetzbecken 20, wo die aktivierte Kohle und Asche einen hohen Prozentsatz des gelösten organischen Materials adsobiert und sich auf dem Boden des Absetzbeckens 20 absetzt.

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Es wurde eine verhältnismäßig hohe Adsorbtionsfähigkeit festgestellt, und zwar infolge der Tatsache, daß die adsobierende Kohle die frische Kohle aus dem Reaktor ist· Da außerdem das Wasser im Absetzbecken 20 keine ungelösten Verunreinigungen wie z.B. Fette mehr enthält, die im ersten Absetzbecken 10 entfernt worden sind, werden die Kohle- Asche- Teilchen nicht mit anderem Material bedeckt, welches öle Adsorbtionsfähigkeit für organisches Material behindern könnte. Die Aktivkohle und Asche ist fähig, sogar bei verhältnismäßig geringer Konzentration des organischen Materials dieses zu adsorbieren. Es wurde gefunden, daß sehr gute Resultate erzielt werden, wenn der Primärschlamm eine solche Menge, gemessen in Gewicht, an Kohle enthält, daß diese der Gesamtmenge des organischen Materials im vorgeklärten Abwasser, welches in das exste Absetzbecken 10 geleitet wird, gleich ist. Nach einer geeigneten Kontaktzeit, z.B. 20 Minuten, wird die aktivierte Kohle und Asche, welche das organische Material adsorbiert hat, als sekundärer Kohle- und Ascheschlamm aus dem Absetzbecken 20 entfernt und über eine Leitung 26 zum Mischbehälter 12 geführt, dem das mechanisch vorgeklärte Abwasser zugeführt wird.

Die Gründe für das Zusetzen des sekundären Kohle- Asche-Schlamms zum mechanisch vorgeklärten Abwasser sind bereits oben dargelegt worden. Obgleich das Kohle- und Aschematerial des Sekundärschlamms durch Einsatz im zweiten Absetzbecken 20 bereits teilweise verbraucht ist, kann es doch noch Wirksamkeit entfalten. Es erleichtert die Abtrennung des ungelösten, suspendierten Materials aus dem Abwasser und adsorbiert außerdem einige Materialien, welche sonst sehr schwer vom Wasser zu trennen sind. Es wird schließlich angenommen, daß die teilweise verbrauchte aktivierte Kohle und Asche im ersten Absetzbecken 10 einiges

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anorganische und organische gelöste Material adsorbiert. Die Hauptfunktion besteht jedoch darin, das Absetzen bzw. die Ausscheidung des ungelösten Materials aus dem Abwasser zu erleichtern.

Aus dem Voranstehenden geht hervor, daß aus -den Verunreinigungen des mechanisch vorgeklärten Abwassers ohne Verwendung von Konditioniermitteln ein aktives Kohle- und Aschematerial gewonnen wird. Dieses wird zunächst dazu benutzt, das meiste i.i dem Abwasser, aus welchem das ungelöste Material vorher entfernt worden ist, enthaltene organische, gelöste Material zu adsorbieren. Danach wird das teilweise verbrauchte Kohle- und Aschematerial mit dem hereinkommenden mechanisch vorgeklärten Abwasser gemischt. Die Anwesenheit des Materials fördert die Trennung des ungelösten, absetztfähigen Materials aus dem Abwasser, indem die Absetzzeit beträchtlich reduziert wird. Die Mischung des nassen, ungelösten, absetzfähigen Materials, welches den Primärschlamm darstellt, mit dem bereits gebrauchten Kohle- und Aschematerial wird dann dem Filter 17 zugeführt, dessen Aufgabe es ist, den Wassergehalt der Mischung zu verringern. Die in dieser enthaltene Kohle unterstützt den Filtervorgang, indem sie die Filtergeschwindigkoit vergrößert und den Wassergehalt des Feststoff materials herabsetzt, welches danach dem Reaktor zur Pyrolyse zugeführt wird.

is der vorstehenden Beschreibung gehen mehrerer deutliche Vorteile der Erfindung hervor. Als erstes ist wichtig , daß eine biologische Abbaustufe, welche für die meisten bekannten Klärverfahren typisch ist, nicht erforderlich ist. Dadurch werden die Größe der Kläranlage, ihre Kompliziertheit und Kosten verringert. Zweitens wird das gesamte Material, welches für die Durchführung des Verfahrens erforderlich ist, d.h. die aktivierte. Kohle

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und Asche, unmittelbar und ohne zusätzliche Konditioniermittel aus den Verunreinigungen des Abwassers gewonnen. Versuche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit üblichem, mechaniscu vorgeklärtem Abwasser zeigen, daß bei der Pyrolyse genügend brennbares Material und Gase gewonnen werden, die fast den gesamten Energiebedarf zur Unterhaltung und für den Betrieb der Kläranlage decken. Somit braucht gegebenenfalls keine Energie von äußeren Energiequellen bezogen werden. Die Versuche zeigen weiterhin, daß die Materialmengen, welche em Ende noch beseitigt werden müssen,nur ungefähr 1/10 des gesamten im Abwasser enthaltenen Schmutzmaterials beträgt, wodurch das Problem der Abfallbeseitigung weitgehend verringert wird.

Die nach dem erfindungsgem'.ßen Verfahren arbeitenden Anlagen sind prinzipiell zweistufig, da sie nur das beschriebene erste und zweite Absetzbecken im Weg des Abwassers haben. Laborunte suchungen zeigen, daß damit zwischen 87 und 93 % allen organischen Materials aus dem Abwasser entfernt werden kann. Bei bekannten zweistufigen Anlagen, bei denen die eine Stufe eine biologische Abbaustufe ist, werden nur ungefähr 80 bis 85 % des organischen Materials entfernt. Somit ist das vorliegende System deutlich leistungsfähiger.

Es wird angenommen, daß das im Wasser des Absetzbeckens 20 nach der Behandlung mit der frischen aktiven Kohle und Asche verbleibende organische Material solches mit hohem Molekulargewicht ist, welchem im Allgemeinen von Kohle nicht adsorbiert wird. Durch Hydrolyse des Abwassers im ersten Absetzbecken oder davor kann das Molekulargewicht dieses Materials gesenkt werden, so daß sogar ein höherer Prozentsatz des organischen Materials

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von der Kohle adsorbiert wird. Die Hydrolyse ist also geeignet, die Wirksamkeit und Leistungsfähigkeit des Systems zu steigern.

In der Praxis setzt sich die meiste aktivierte Kohle und Asche, welche in das zweite Absetzbecken 20 eingeführt wird, darin ab und wird als sekundärer Kohle- und Ascheschlamm entfernt. Teilweise liegt die Kohle und Asche jedoch in sehr kleinen Partikeln vor_t welche die Tendenz zeigen, im Wasser des zweiten Absetzbeckens suspendiert zu bleiben. Sie können entfernt werden, indem der Wasserabfluß aus dem zweiten Absetzbecken · 20 über ein geeignetes Filter geleitet wird, welches in der Zeichnung mit 30 bezeichnet ist. Die von Filter 30 zurückgehaltenen Kohleteilchen können vom Filter. in Form eines feinen Kohleschlamms enfernt und danach mit dem sekundären Kohle- und Ascheschlamra zur nachfolgenden Verwendung im ersten Absetzbecken 10 benutzt werden. Alternativ kann auch der feine Kohleschlamm vom Filter 30 unmittelbar zum Filter 17 geleitet werden, wie dies durch eine gestrichelte Linie 32 angedeutet ist, um dort zusammen mit dem Material,'welches vom ersten Absetzbecken 10 dorthin gelangt,- weiter verarbeitet zu werden.

Es verdient Beachtung, daß zur selbsttätigen Unterhaltung des Systems, wenigstens was die Gewinnung aktivierter Kohle und Asche anbetrifft, das behandelte Abwasser eine ausreichende Menge organischer Verunreinigungen enthalten sollte. Normalerweise ist dies bei Abwässern von Haushalten der FaLl. Deren durchschnittliche Zusammensetzung ist in der Literatur beschrieben und allgemein bekmnt. Die vorliegende Erfindung ist in der Lage, Abwasser auch mit einem höheren als normalen Anteil an Verunreinigungen zu verarbeiten.

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Der höhere Gehalt an Verunreinigungen führt lediglich zur Gewinnung von mehr aktivierter Kohle und Asche, was in keiner Weise für den Betrieb der Anlage schädlich ist. Die zusätzliche Kohle und Asche kann z.B. als Energiequelle genutzt werden.

Bei Kläranlagen herkömmlicher Art mit biologischer Abbaustufe sind dem/gegenüjer die Verhältnisse anders. Dort dürfen die Verunreinigungen ihrer Art (man denke z.B. an giftige Chemikalien) und Menge nach bestimmte Grenzen nicht überschreiten, denn sonst wird der biologische Abbauprozess gestört, was oft zum Abschalten des gesamten Prozesses führt. Es ist insbesondere die hohe Empfindlichkeit der bekannten Kläranlagen mit biologischer Abbaustufe gegenüber zu stark verunreinigten Abwässern oder Abfallflüssigkeiten, die bestimmte Schadstoffe enthalten, wie z.B. Chrom, Säuren· und alkalische Materialien, welche die Gemeinden zwingt, Betrieben zu verbieten, ihre Abwasser in die öffentliche Kanalisation zu leiten.

Die Erfindung ist vorstehend am Beispiel einer Kläranlage für mechanisch vorgeklärtes Abwasser erläutert worden. Es leuchtet jedoch ein, daß sie für die Behandlung JederArt von Abwasser, welches durch organische und anorganische Materialien verunreinigt ist, anwendbar ist. Außerdem kann die Erfindung zur Behandlung jeder durch organische und anorganische Stoffe verschmutzten Flüssigkeit aus industriellen oder landwirtschaftlichen Prozessenfverwendet werden. So ist der hier gebrauchte Ausdruck "Abfallflüssigkeit" als irgendeine verunreinigte Flüssigkeit zu verstehen, die zwar Wasser sein kann aber nicht darauf beschränkt ist. So könnte die Erfindung z.B. auch dazu benutzt werden, die in einem industriellen oder landwirtschaftlichen Prozess anfallende Abfallflüssigkeit zu behandeln, um

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sie erneut verwenden zu können. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch dazu dienen, den Anteil der Verunreinigungen einer Abfallflüssigkeit soweit zu ■ verringern, daß die Erlaubnis erhalten wird, die Flüssigkeit in die Kanalisation einer Gemeinde oder in einen natürlichen Ablauf zu leiten.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel wurde sehr befriedigende aktivierte K>hle undAsche in einem Reaktor 15 gewonnen, welcher bei einer Temperatur zwischen 660°und 982⁰C (1200 und 1800° P) unter einer Atmosphäre aus einer Mischung von Gasen arbeitete. Diese Mischung von Gasen mit einem Druck, der etwas über dem Atmosphärendruck lag, war bei der Pyrolyse entstanden und bestand im wesentlichen aus Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Wasserstoff und überhitztem Wasserdampf. Der Pyrolyse-Reaktor 15 wies drei Hauptzonen auf, nämlich eine erste Zone der Wasserverdampfung oder Trocknung, eine zweite Zone der Umwandlung oder Karbonisierung und eine dritte Zone der Aktivierung oder selektiven Oxidation, wie es in vereinfachter Form in Fi.2 dargestellt ist, Das dem Reaktor über die Leitungen' 16 und 18 zugeführte Material gelangte durch ein Ventil 40 in die erste Zone. Das Material wurde dann im Reaktor durch an einer drehbaren Welle (nicht gezeigt) angebrachte Rechen von Zone zu Zone bewegt. Erhitzt wurde durch eine Brennkammer 42. Die Mischung der gebildeten Gase diente dazu, das Material in der ersten Zone zu trocknen, und auch dazu, die Kohle in der dritten Zone zu aktivieren. Es versteht sich, daß einige der Gase, wie z.B. Methan und Kohlenmonoxid, die brennbar sind, auch als Engiequelle benutzt werden können. Obgleich der überhitzte Dampf dazu diente, eine ausreichend aktivierte Kohle xind Asche zu erzeugen, könnte auch aus reinem Wasser hergestellter Dampf zum gleichen Zweck verwendet werden. 5 ₀ 9 8 1 0/ 0 7 B 2

Die Verweildauer in der dritten Zone war maßgebend für den Grad der Aktivierung und schwankte von 15 Minuten bis zu 1 Stunde.Die Verweildauer hängt von der Auslegung des Reaktor- Heizofens ab und kann schwanken zwischen einer so kurzen Zeit wie 5 Sekunden und einer so langen Zeit wie 5 Stunden. Längere Verweilzeiten führen zu einer größeren Aktivierung der Kohle, verringern jedoch den Anteil der Kohle und vergrößern den Anteil derAsche· Kürzere Verweilzeiten für die Aktivierung führen dageger zu einem verringerten Aktivierungsgräd und einei Vergrößerung des Anteils der Kohle sowie gleichzeitig einer Verringerung des Anteils der Asche. Die Verweilzeiten für die Aktivierung zwischen 15 Minuten und 1 Stunde haben sich als geeignet erwiesen, den richtigen Aktivierungsgrad der Kohle und das richtige Verhältnis von Kohle zu Asche für einen befriedigenden Ablauf des Prozesses zu erhalten.

Je nach Ausgangsmaterial sind im Rahmen der Erfindung verschiedene Abwandlungen möglich. So kann z.B., wenn das mechanisch vorgeklärte Abwasser von der Art ist, daß sich das darin enthaltene ungelöste, absetzfähige Material sehr schnell auch ohne Zugabe von Kohle und Asche absetzt, der Sekundärschlamm aus Kohle und Asche vom Absetzbecken 20 direkt zum Filter 17 statt zum Mischgefäß 12 und von dort zum ersten Absetzbecken 10 geleitet werden, wie dies in der Zeichnung durch eine gestrichelte Linie 44 angedeutet ist.

Wenn andererseits das Abwasser hoch verschmutzt ist, so daß eine grobe Menge aktivierter Kohle und Asche er zeugt wird, kann ein bestimmter Anteil dieses Materials unmittelbar in das Mischgefäß 10 statt über das zweite Absetzbecken 20 geleitet werden, während der Rest, wie oben beschrieben, dazu dient, im Absetzbecken

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da3 gelöste organische Material zu adsorbieren.

Wahrend vorstehend die verschiedenen Teile der beschrie benen Anlage als Mischgefäße oder Mischbehälter, Absetzbecken usw. bezeichnet wurden, können hierfür in äqivalenter Funktion auch andere Behälter mit anders lautenden Bezeichnungen verwendet werden.

16.8.197VN 34-29

5 Π Π 0 1 0 / Ü 7' ü 2

Claims (16)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Behandlung von Abfallflussigkeit, insbesondere Abwasser, welche organisches Material in gelöster Form sowie weiteres Material in ungelöster Form enthält, dadurch gekennzeichnet, daß vom größten Teil der Flüssigkeit abgesetztes und/oder abgeschöpftes ungelöstes Material in Aktivkohle und Asche umgewandelt wird, die der Flüssigkeit wieder zugeführt und nach Adsorbtion von organischem Material abgeschieden werden.

2. Verfahren nach Anspruch "!,dadurch gekennzeichnet , daß zur Beschleunigung des Absetzens des ungelösten Materials aus der Abfallflussigkeit dieser Aktivkohle und Asche zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Abfallflüssigkeit die nach Adsorbtion von organischem Material abgetrennte Aktivkohle und Asche zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das abgeschöpfte und/oder abgesetzte ungelöste Material durch Pyrolyse und Aktivierung in aktive Kohle und Asche umgewandelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Absetzen gewonnene ungelöste Material vorder Pyrolyse durch Filtern getrocknet wird.

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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohle und Asche vor dem Zusetzen zur Adsorbtiondes gelösten organischen Materials mit sauberem Wasser zu einem Brei vermischt werden.

7. Verfahren nach einem der Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von dei Flüssigkeit nach dem Abscheiden des ungelösten Materials zugeführter Kohle zu in der Abfallflüssigkeit enthaltenem organische! Material etwa 1:1 beträgt*

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit nach der Adsorbtion des organischen Materials und dem Abscheiden der Kohle und Asche zur Absonderung auch kleiner Kohle- und Aschepartikel gefiltert wird. . .

9- Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten Behälter (10)»'in welchen Abfallflüssigkeit einleitbar ist und in welchem sich unglöstes Material auf dem Boden absetzt, einen Reaktor (15) zur Umwandlung des abgeschiedenen, ungelösten Materials in aktivierte Kohle und Asche und einen zweiten Behälter (20), in welchen die Flüssigkeit,aus welcher ungelöstes Material abgeschieden worden ist, sowie die Aktivkohle und Asche einleitbar sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9» gekennzeichnet durch eine Verbindungsleitung (25, 26) vom zweiten zum ersten Behälter (10), über welche im zweiten Behälter (20) abgesetzte Aktivkohle und Asche nach Adsorbtion von gelöstem organischen Material zum ersten Behälter (10) zurückleitbar sind.

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11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet , daß den Behältern (10, 20) Mischgefäße (12, 22) vorgelagert sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 his 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Behälter (10) und dem Reaktor (15) eine Vorrichtung (17) zur trocknung des aus' der Abfallflüssigkeit abeschiedei en ungelösten, abgesetzten Materials angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Trocknungsvorrichtung (17) ein Filter enthält.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß am ersten Behälter (10) eine Vorrichtung zum Abschöpfen von ungelöstem, sich nicht auf dem Boden aufsetzenden Material angebracht ist, welches unmittelbar zum Reaktor (15) leitbar ist.

15· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14,

dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem zweiten Behälter (20) ein Filter (30) angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß der Reaktor (15) eine Pyrolyse- und eine Aktivierungszone enthält.

16.8.1974/N 3429

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