DE2724254A1

DE2724254A1 - Verfahren zur entfernung von geloestem phosphat aus abwaessern, mittel zur durchfuehrung des verfahrens und verfahren zur herstellung des mittels

Info

Publication number: DE2724254A1
Application number: DE19772724254
Authority: DE
Inventors: Karl H Dr Phil Gerber; Luciano Dipl Chem Pelloni; Leo Widmer
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1977-05-05
Filing date: 1977-05-28
Publication date: 1978-11-09

Description

Verfahren zur Entfernung von gelöstem Phosphat aus Abwässern,
Mittel zur Durchführung des Verfahrens und Verfahren zur Herstellung des Mittels Es sind bereits verschiedene Verfahren bekannt, welche gelöstes Phosphat aus Abwässern beseitigen. Die gegenwärtigen Verfahren in Abwasserreinigungsanlagen erfüllen lediglich die Aufgabe einer groben Vorreinigung. Der Abfluss dieser Anlagen enthält noch Phosphat in Konzentrationen, welche immer noch eine Ueberdüngung und damit die unerwünschte Eutrophierung der Gewässer unterstützt.
In Process Design Manual for Phosphorus Removal" (U.S.
Environmental Protection Agency) April 1976, Seite 4-13 bis 4-17, Tabelle Seiten 4-6/4-7, ist ein derartiges Verfahren beschrieben. Bei einer sogenannten Vorfällung wurden laut Tab. 4-1, Seite 4-6 0,5 ppm Gesamt-Phosphat nach der Vorfällungsstufe gemessen. Bei der Vorfällung handelte es sich hierbei um eine Zugabe von Eisenchlorid in einem molaren Verhältnis von 1,7 zum Phosphor im Zulauf, und um eine anschliessende Mischstufe mit 10 Min. Verweilzeit, danach eine Zugabe von 0,3 ppm Polymer-Flockungshilfsmittel.
Im anschliessenden Vorklärbecken wurde das als Eisenphosphat ausgefällte Phosphat mit den anderen absetzbaren Stoffen des Zulaufs abgetrennt. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt insbesondere darin, dass im besten Fall die Grenz#:erte von 0,5 ppm Gesamt-Phosphat erreicht werden und dass ein Polymer-Flockungshilfsmittel (sog. Polyelektrolyt) notwendig ist. Erfahrungsgemäss beträgt der Ortho-Phosphat-Gehalt ca. 80 bis 100 % vom Gesamt-Phosphat-Gehalt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Entfernung von gelöstem Phosphat aus Abwässern z schaffen, das eine ausreichende und wirtschaftliche Entfernung des gelösten Phosphats ermöglicht.
Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die gelöstes Phosphat enthaltenden Abwässer mit einem porösen Stoff mit adsorptiven und ionentauschenden Eigenschaften, vorzugsweise mit Aktivkohle oder mit Mineralien, vorzugsweise Grünerde oder Bims, oder mit Adsorberharzen, vorzugsweise porösem Phenolharz oder Polyamid, vermengt werden, wobei der poröse Stoff für die Fällung von Phosphat geeignete Kationen, vorzugsweise Eisen (+III) oder Aluminium (+III), enthält.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit dem genannten Verfahren sehr gute Ergebnisse erreicht werden, wobei der als Ortho-Phosphat vorliegende Phosphor-Gehalt auf unter 0,01 mg Phosphor/Liter reduziert wird.
Einige poröse Stoffe, z.B. Bims oder Grünerde, weisen zumindest zu einem Anteil die Eigenschaft als adsorptiver und ionentaschender Stoff ohne weitere Vorbehandlung auf.
Es ist vorteilhaft, wenn die Abwässer durch wenigstens eine Filterschicht vor und/oder nach dem Vermengen mit dem porösen Stoff mit adsorbtiven und ionentauschenden Eigenschaften geführt wird. Das Mittel zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem porösen Stoff mit adsorptiven und ionentauschenden Eigenschaften, vorzugsweise aus Aktivkohle oder aus Mineralien, vorzugsweise aus Grünerde oder Bims, oder aus Adsorberharzen, vorzugsweise porösem Phenolharz oder Polyamid, wobei der poröse Stoff für die Fällung von Phosphat geeignete Kationen, vorzugsweise Eisen (+III) oder Aluminium (+III), enthält. Der Vorteil dieses Mittels liegt insbesondere darin, dass damit sehr günstige Ergebnisse bei der Entfernung von gelöstem Phosphat aus Abwässern erreicht werden, wobei das Mittel ohne Leistungsschwund regenerationsfähig ist.
Ein Verfahren zur Herstellung des genannten Mittels besteht darin, dass ein poröser Stoff mit adsorptiven Eigenschaften einer Oxidation der Oberfläche und einer anschliessenden Hydrolyse unterzogen wird, sodass eine Oberflächenschicht mit saurer Eigenschaft entsteht, und dass danach der poröse Stoff mit einer konzentrierten, wässrigen Lösung der Salze von zwei- oder mehrweltigen Metallen, vorzugsweise Fe(+III)-Chlorid oder A?-Sulfat, beschickt wird. Die Oxidation der Oberfläche wird zweckmässig mit Ozon oder Sauerstoff oder Wasserstoffperoxid oder Schwefelsäure mit Sauerstoff oder Salpetersäure durchgeführt.
Beispiel 1 Es wurden 2,5 kg einer technischen Aktivkohle mit einer spezifischen Oberfläche von ca. 1000 m /g in einer Kolonne von 25 cm Durchmesser und 7 1 Inhalt mit 1,5 kg Ozon behandelt und 50 h stehen gelassen. Nach einer Hydrolyse mit 1 Bettvolumen destilliertem Wasser wurde die Kolonne mit 100 Liter einer Eisen-III-Chlorid-Lösung von 10 g FeCl .6H 0/ 3 2 Liter und einem Durchsatz von 1 Bettvolumen/h beschickt.
Hierbei konnten ca. 60 g Fe3+ ausgetauscht werden. Anschliessend wurde eine Lösung mit 1 mg P/Liter (in Form von Na2HPO4) bei einem Durchsatz von 5 Bettvolumen/h durch die Kolonne behandelt.
Nach 200 Bettvolumen lag die P-Konzentration immer noch unter 0,01 mg P/Liter. Nach 3000 Liter Behandlungsvolumen (= ca.
400 Bettvolumen), entsprechend 3 g P, betrug die Konzentration am Auslauf 0,09 mg7/Liter, womit der Beginn des Durchbruchs angezeigt war.
Nach einer Regeneration mit 100 1 einer Lösung mit 10 g FeC13.6H20/Liter konnten wiederum ca. 60 g Fe3 fixiert 3 2 werden und gleichzeitig das bei der Behandlung entstandene Eisen-III-Phosphat als Suspension rückgespült werden.
Beispiel 2 Es wurden 2,5 kg einer technischen Aktivkohle mit einer 2 spezifischen Oberfläche von ca. 1000 m /g in einer Kolonne von 25 cm Durchmesser mit 7 1 Inhalt mit 2 kg Sauerstoff bei 300 0C behandelt und 50 h stehen gelassen. Nach einer Hydrolyse mit 1 Bettvolumen destilliertem Wasser wurde eine Kolonne mit 100 Liter einer Aluminiumsulfat-Lösung von 25 g Al2(SO#)3.l8H20/Liter und einem Durchsatz von 1 Bettvolumen/h beschickt. Hierbei konnten ca. 30 g A13 ausgetauscht werden. Anschliessend wurde eine Lösung mit 1 mg P/Liter (in Form von Na2HP04) bei einem Durchsatz von 5 Bettvolumen/h durch die Kolonne behandelt.
Nach 200 Bettvolumen lag die P-Konzentration immer noch unter 0,01 mg P/Liter. Nach 3000 Liter Behandlungsvolumen (= ca. 400 Bettvolumen), entsprechend 3 g P, betrug die Konzentration am Auslauf 0,07 mg P/Liter, womit der Beginn des Durchbruchs angezeigt war.
Nach einer Regeneration mit 100 1 einer Lösung mit 25 g A12(S04)3.18H20/Liter konnten wiederum ca. 30 g A13 fixiert werden und gleichzeitig das bei der Behandlung entstandene Aluminiumphosphat als Suspension rückgespült werden.
Beispiel 3 Es wurden 2,5 kg Bimssand mit der Körnung 0,5 bis 2,0 mm und einer Porosität von 0,5 in einer Kolonne mit 7 1 Inhalt und 25 cm Durchmesser mit 100 1 einer Eisen-III-Chlorid-Lösung von 10 g FeC13.6H20/Liter und einem Durchsatz von 5 Bettvolumen/h beschickt. Hierbei wurden ca. 10 g Fe3 ausgetauscht. Anschliessend wurde eine Lösung mit 1 mg P/Liter (in Form von Na2HPO4) bei einem Durchsatz von 5 Bettvolumen/h durch die Kolonne behandelt.
Nach 50 Bettvolumen lag die P-Konzentration noch unter 0,05 mg P/Liter. Nach 200 Bettvolumen betrug die Konzentration am Auslauf 0,12 mg P/Liter, womit der Beginn des Durchbruchs angezeigt war. Nach einer Regeneration mit der erwähnten Eisen-III-Chlorid-Lösung konnten wiederum ca. 10 mg Fe3 ausgetauscht werden und gleichzeitig das bei der Behandlung entstandene Eisen-III-Phosphat als Suspension rückgespült werden.
Das beschriebene Verfahren kann man vorzugsweise in einem Festbettreaktor realisieren, der mit dem erfindungsgemässen, vorbehandelten Mittel gefüllt ist. Es kann ebenfalls ein Zweischichtfilter Verwendung finden, wobei z.B. eine Schicht aus dem erfindungsgemässen Mittel zur Entfernung von grösstem Phosphat aus Abwässern besteht und die andere aus einer Schicht Filterkörner. Die Filterkörnerschicht kann vor und/ oder nach dein Vermengen der Abwässer mit dem hochporösen Stoff angeordnet sein. Die Vorrichtungen sind bevorzugt mit einem automatischen Rückspül- und Regenerationssystem auszustatten. Während dieser Arbeitsperioden kann ein Pufferbecken oder ein parallel geführter Reaktor das anfallende Abwasser auffangen bzw. aufbereiten, falls eine kontinuierliche Betriebsführung erwünscht ist.

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Entfernung von gelöstem Phosphat aus Abwässern, dadurch gekennzeichnet, dass die gelöstes Phosphat enthaltenden Abwässer mit einem porösen Stoff mit adsorptiven und ionentauschenden Eigenschaften, vorzugsweise mit Aktivkohle oder mit Mineralien, vorzugsweise Grünerde oder Bims, oder mit Adsorberharzen, vorzugsweise porösem Phenolharz oder Polyamid, vermengt werden, wobei der poröse Stoff für die Fällung von Phosphat geeignete Kationen, vorzugsweise Eisen (+III) oder Aluminium (+III), enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwässer durch wenigstens eine Filterschicht vor und/ oder nach dem Vermengen mit dem porösen Stoff mit adsorptiven und ionentauschenden Eigenschaften geführt werden.
3. Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem porösen Stoff mit adsorptiven und ionentauschenden Eigenschaften, vorzugsweise aus Aktivkohle oder aus Mineralien, vorzugsweise Grünerde oder Bims, oder aus Adsorberharzen, vorzugsweise porösem Phenolharz oder Polyamid, besteht, wobei der poröse Stoff für die Fällung von Phosphat gev eignete Kationen, vorzugsweise Eisen (+III) oder Aluminium (+III), enthält.
4. Verfahren zur Herstellung des Mittels nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein poröser Stoff mit adsorptiven Eigenschaften einer Oxidation der Oberfläche und einer anschliessenden Hydrolyse unterzogen wird, sodass eine Oberflächenschicht mit saurer Eigenschaft entsteht, und dass danach der poröse Stoff mit einer konzentrierten, wässrigen Lösung der Salze von zwei-oder mehrwertigen Metallen, vorzugsweise Fe (+III)-Chlorid oder Al-Sulfat, beschickt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidation der Oberfläche mit Ozon oder Sauerstoff oder Wasserstoffperoxid oder Schwefelsäure mit Sauerstoff oder Salpetersäure durchgeführt wird.