DE2742085A1

DE2742085A1 - Chemische abwasserbehandlung

Info

Publication number: DE2742085A1
Application number: DE19772742085
Authority: DE
Inventors: Peter Joseph Horvath
Original assignee: CARVALHO ROCKY JACK
Current assignee: CARVALHO ROCKY JACK
Priority date: 1976-07-08
Filing date: 1977-09-19
Publication date: 1979-03-22
Also published as: FR2403300A1; SE7709952L; DE2742085B2; JPS537974A; CA1085979A; DE2742085C3; SE452309B; GB1538662A; FR2403300B1; AU2688677A; US4049545A; AU517002B2

Description

BLUMBACH · WESER . BERGEN · KRAMER ZWIRNER · HIRSCH · BREHM

2 7 h I ü 8 5

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Petentconsult Radedcestraße 43 8000 Mündien 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Paieniconsult Patentconsull Sonnenberger StraCe 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 5629 43/561993 Telex 04-186 237 Telegramme Pjientconsult

Rocky Jack Carvalho

1120 Rafael Street, North Salem, Oregon 97303, U. S. A.

Chemische Abwasserbehandlung

Beschreibung:

Die vorliegende Erfindung betrifft die chemische Behandlung von Abwasser häuslicher, gewerblicher oder industrieller Herkunft, um daraus verschiedene Feststoffe und Verunreinigungen zu entfernen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Entfernung eines relativ hohen Anteils an Verunreinigungen aus städtischen Abwässern und anderen Vorkommen von Abwasser, das einen hohen Gesamtfeststoff-Gehalt (von wenigstens 200 mg/1) aufweist, so daß das gereinigte Abwasser unmittelbar für ge-

München: R. Kramer Dipl.-Ing. . W Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Dipl.-Ing. . H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nal. Wiesbeden: P. G. Blumbach Dipllng^» E. ^iroenI)n>J-Ijg^rHuu ·Α. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl-W.-Ing.

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werbliche Zwecke eingesetzt werden kann oder sogar wieder genießbar gemacht worden ist, sofern dies angestrebt wird.

Für die Reinigung von unreinem oder trübem Wasser von der Art, wie es häufig in Flüssen und Strömen vorkommt, sind bislang zahlreiche chemische Verfahren vorgeschlagen worden, beispielsweise mit den US-Patentschriften 3 577 341 (Keith, Jr. et al), 2 355 564 (Sebald), 2 964 466 (Farnham), 3 017 347 (Kratz) und 1 107 199 (Massatsch). Diese Art von unreinem oder trübem Wasser ist jedoch mit derjenigen Sorte von Wasser, die im Rahmen dieser Unterlagen als "Abwasser" bezeichnet wird, nicht vergleichbar, da die letztere einen Gesamtfeststoff-Gehalt aufweist, der üblicherweise den Gesamtfeststoff-Gehalt des zuerst genannten Wassers uir. einen Faktor von ungefähr 10 übersteigt; weiterhin weist dieses Abwasser einen wesentlich höheren Gehalt an Bakterien auf, als in dem üblichen unreinen oder trüben Wasser gefunden wird. Wegen dieses sehr hohen Feststoff-Gehaltes und Bakterien-Gehalts eines solchen Abwassers sind die Verfahren zur einfachen Wasserreinigung, wie sie mit den oben genannten Patentschriften vorgeschlagen werden, zur Behandlung derartiger Abwasser nicht ausreichend. Dies beruht hauptsächlich darauf, daß bei den Verfahren zur Wasserreinigung die Fällungsmittel üblicherweise in einem Schritt zugegeben werden (vgl. hierzu beispielsweise die US-Patentschriften 3 577 341 und 2 355 564); es sind somit verschiedene Verfahrensstufen zur Abtrennung von Feststoffen

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zwischen aufeinanderfolgenden Zugaben an zusätzlichem Fällungsmittel nicht vorgesehen. Es ist weiterhin festgestellt worden, daß die wesentlich größere Masse und die höheren Anteile an Feststoffen in solchem Abwasser dazu führen, daß bei der üblichen Behandlung eine schwerwiegende Verdünnungswirkung für jedes Fällungsmittel auftritt, da die Fällungsmittel neben solchen Feststoffen, für die sie wirksam sind, auch unter einer großen Masse von Feststoffen verteilt werden, für welche sie keine wirksamen Behandlungsmittel darstellen. Deshalb ist die Wirksamkeit jedes Fällungsmittels vermindert, was wiederum den Zusatz einer größeren Menge erfordert, wodurch wiederum höhere Kosten für jedes Mittel anfallen, um die verminderte Wirksamkeit auszugleichen. Darüberhinaus wird hierdurch die zur Abtrennung einer ausreichenden Menge Feststoffe erforderliche Zeitspanne unnötig verlängert. Diese Nachteile treffen insbesondere für eine Verfahrensführung zu, in deren Verlauf das Absetzen zur Entfernung des überwiegenden Anteils an Feststoffen vorgesehen ist; bekanntlich ist das Absetzen bzw. Absitzenlassen der Feststoffe wesentlich weniger kostspielig als das Abfiltrieren.

Weiterhin sind andere chemische Maßnahmen zur Behandlung von Abwässern oder anderen Vorkommen von Abwasser mit relativ hohem Gesamtfeststoff-Gehalt und hohem Bakterienanteil bekannt geworden; vgl. hierzu beispielsweise die US-PatentSchriften 1 672 (Travers), 3 687 646 (Brent et al), 3 171 804 (Rice) und 3 801 499 (Luck). Auch bei diesen Verfahren tritt die oben ge-

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nannte Schwierigkeit auf, denn obwohl mehrere Fällungsmittel dem Abwasser zugesetzt werden, werden diese im wesentlichen auch in einem einzigen Verfahrensschritt zugesetzt, ohne daß zwischen aufeinanderfolgenden Zugaben der Fällungsmittel eine Entfernung von Feststoffen vorgesehen ist. Deshalb tritt auch hierbei der Verdünnungseffekt auf mit einer verminderten Wirksamkeit der Fällungsmittel einschl. der verringerten Wirtschaftlichkeit.

Darüberhinaus enthält keines der bekannten Verfahren Vorschläge, um eine selbsttätige Einstellung des pH-Wertes des fertigen, behandelten, gereinigten Abwassers in den angestrebten neutralen Bereich zu gewaehrleisten, ohne daß eine kostspielige Zugabe weiterer Chemikalien erforderlich ist, deren Zugabe lediglich zum Zwecke der pH-Wert-Einstellung erfolgt. Dieses Problem ergibt sich insbesondere bei der chemischen Behandlung von Abwasser, wenn im Verlauf der Behandlung die Bildung von Nitraten vermieden werden soll, da solche Nitrate lediglich außerordentlich teuer zu entfernen sind, nachdem sie sich einmal gebildet haben. Um die Bildung derartiger Nitrate zu vermeiden, ist bislang vorgeschlagen worden, den pH-Wert des Abwassers unmittelbar zu Beginn der Behandlung auf einen relativ hohen Wert anzuheben, um dadurch die nitrifizierenden Bakterien gleich von Anfang an abzutöten. Mit der US-Patentschrift 3 801 499 (Luck) wird vorgeschlagen, den pH-Wert des Abwassers auf einen Wert oberhalb 11 anzuheben, um die pathogenen Bakterien zu Beginn der Behandlung zu zerstören; es werden jedoch keine Angaben gemacht, wie schließlich ein neutrales, für die Abgabe vorgesehenes gereinigtes Abwasser (d.h.

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mit einem pH-Wert zwischen 6 und 8,5) ohne die Zugabe weiterer Chemikalien erreicht wird, wobei diese Chemikalien lediglich die Aufgabe haben, den pH-Wert einzustellen, was natürlich zusätzliche Kosten bereitet.

Schließlich ist aus der US-Patentschrift 2 355 564 (Sebald) bekannt, beim dort beschriebenen Wasserreinigungsverfahren die aus dem unreinen Wasser ausgefällten Feststoffe mit weiterem, rohem, nicht behandeltem Wasser zu vermischen, um dadurch eine "vollständigere Vermischung" zu erhalten, bevor das Rohwasser in die Behandlungskammer eingeführt wird; hierbei muß jedoch beachtet werden, daß weder aus dieser Patentschrift noch aus den anderen oben genannten Patentschriften die Maßnahme bekannt ist, die vorher ausgefällten Feststoffe als Ersatz für die zur Behandlung vorgesehenen Chemikalien zu verwenden, insbesondere für die Koagulation fördernden Mittel, wodurch zu Beginn eines Verfahrens eine übliche Menge an zur Behandlung vorgesehener Chemikalien verwendet wird, und anschliessend, nachdem das Verfahren soweit fortgeschritten ist, daß eine ausreichende Menge an ausgefällten Feststoffen erzeugt worden ist, werden diese ausgefällten Feststoffe dazu verwendet, um einen Teil der ursprünglich für die Behandlung von weiterem Rohwasser vorgesehenen Chemikalien zu ersetzen; dadurch kann der zur Erzielung des gleichen Ergebnisses erforderliche Anteil an ursprünglichen, für die Behandlung vorgesehenen Chemikalien, vermindert werden.

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Die oben aufgeführten Unzulänglichkeiten der bekannten Verfahren haben in der Regel für die Behandlung eines vorgegebenen Volumens an Abwasser zu so hohen Kosten für die dazu erforderlichen Chemikalien geführt, daß die entsprechenden Verfahrens führungen wirtschaftlich nicht tragbar waren. Aus diesem Grunde besteht ein starkes Bedürfnis nach einem Verfahren zur chemiechen Behandlung von Abwasser, mit dem die aufgezeigten wirtschaftlichen Nachteile der bekannten Systeme überwunden werden und trotzdem ein gleiches oder besseres Ergebnis
erhalten wird.

Dementsprechend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur chemischen Behandlung von Abwasser anzugeben, das mit relativ kleinen Mengen an preiswerten Chemikalien auskommt und trotzdem eine hohe Wirksamkeit und Zuverlässigkeit gewährleistet.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin,
ein derartiges Verfahren zur chemischen Behandlung von Abwasser anzugeben, nach dessen Durchführung trinkbares Wasser
erhalten wird.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist festgestellt worden, daß ein qualitativ ausserordentlich hochwertiges, gereinigtes Abwasser auf wirtschaftlichem Wege dann erhalten werden kann, wenn die nachstehend aufgeführte Folge von Verfahrensschritten zur Behandlung von Abwasser angewandt wird, nämlich:

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(a) Das rohe Abwasser wird mit einem alkalischen,

die Koagulation fördernden Mittel in einer solchen Menge vermischt, daß die erhaltene Mischung einen pH-Wert von wenigstens ungefähr 9, jedochweniger als 11 aufweist;

(b) der erhaltenen Mischung wird in wenigstens zwei verschiedenen Verfahrensstufen nacheinander ein ansäuerndes Fällungsmittel zugesetzt, womit erreicht wird, daß

(1) bei jeder Zugabe der pH-V.^Tert der Mischung um ungefähr 1 Einheit abgesenkt wird;

(2) die in der Mischung enthaltenen, verteilten Feststoffe bei jeder Zugabe zu Aggregaten zusammengeballt werden; und

(3) nach all diesen Zugaben das gereinigte Abwasser einen pH-Wert von 6,0 bis 8,5 aufweist (d.h. neutral ist);

(c) nach jeder Zugabe von ansäuerndem Fällungsmittel werden die zusammengeballten Feststoffe aus dem Abwasser abgetrennt;

(d) im Anschluß daran wird dem neutralen, gereinigten Abwasser ein oxidierend und desinfizierend wirkendes Mittel in einer solchen Menge zugesetzt, daß wenigstens ein Teil der in dem gereinigten Abwasser verbliebenen

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Feststoffe, insbesondere gelöste organische Feststoffe oxidiert und in eine filtrierbare Form umgewandelt werden;

(e) durch Filtrieren des gereinigten Abwassers werden diese oxidierten Feststoffe aus dem Wasser abgetrennt; und

(f) dem filtrierten Abwasser wird ein weiteres oxidierend und desinfizierend wirkendes Mittel in einer solchen Menge zugesetzt, um den BOD-Wert auf einen Wert unterhalb 20 mg/1, vorzugsweise auf einen Wert von 5 mg/1 oder weniger abzusenken.

Dieses erfindungsgemäße,grundlegende Verfahren bringt verschiedene bemerkenswerte Vorteile über die oben angegebenen bekannten Verfahren. Dank der nacheinander erfolgenden Zugabe der Behandlungschemikalien mit dazwischen vorgesehenen Schritten zur Abtrennung der angefallenen Feststoffe vor der nächsten Zugabe wird die Wirksamkeit der einzelnen Behandlungschemikalien stark erhöht. Im Ergebnis wird damit erreicht, daß verschiedene entsprechende Behandlungschemikalien, die höchst wirksam sind, um verschiedene entsprechende Feststoffe zu entfernen, auf die entsprechenden Feststoffe einwirken, ohne daß es zu einer Verdünnung der einzelnen Chemikalien durch andere Feststoffe aus dem Abwasser kommt; dadurch wird der zur Behandlung einer vorgegebenen Menge Abwasser erforderliche Anteil an jeder Behandlungs chemikalie auf einen minimalen Anteil herabgesetzt; gleich-

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zeitig wird die zur Entfernung der Feststoffe erforderliche Zeitspanne sehr stark verringert.

Darüberhinaus gewährleistet die oben angegebene besondere Abfolge von Behandlungsschritten die Einstellung eines am Anfang hohen pH-Wertes, gefolgt von mehreren anschließenden Schritten zur Ausfällung von Feststoffen, wozu Fällungsmittel verwendet werden, die außer ihrer Fähigkeit zur Entfernung von Feststoffen auch zur schrittweisen Verminderung des pH-Wertes bis in den neutralen Bereich dienen. Damit ist gewährleistet, daß nach Beendigung der Entfernung der Feststoffe der pH-Wert des fertigen, gereinigten Abwassers automatisch in dem angesti'ebten neutralen Bereich liegt, ohne daß hierzu eine besondere pH-Wert-Einstellung ist, so daß auch die Zugabe weiterer Chemikalien, die lediglich dem Zweck der pH-Wert-Einstellung dienen, nicht erforderlich ist.

In wirtschaftlicher Hinsicht besteht ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung darin, daß ein Anteil der aus dem Abwasser abgetrennten Feststoffe als Ersatz für eine oder mehrere Behandlungschemikalien eingesetzt werden kann, insbesondere als Ersatz für einen Teil des die Koagulation fördernden Mittels (Flockungsmittel), indem derartige Feststoffe zusammen mit einem verringerten Anteil an der Behandlungcchemikalie einem neuen Anteil an unbehandeltem Abwasser zugesetzt wird, während der verbleibende Anteil an diesen Feststoffen aus dem System abgetrennt undbeseitigt wird. Dank

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dieser Verwendung von Feststoffen kann ein beträchtlicher Anteil an Flockungsmitteln weggelassen werden, der ansonsten erforderlich wäre, wodurch im Ergebnis die Kosten des Verfahrens weiter stark gesenkt werden.

Weiterhin ist der Hinweis wichtig, daß die oben angegebene Abfolge von Verfahrensschritten beim erfindungsgemäßen Verfahren, welche eine Verringerung des Anteils und der Kosten an Behandlungschemikalien erlauben, auch die günstige Auswirkung haben, daß das beim Verfahren anfallende Schlammvolumen verringert wird, das nachfolgend entwässert und schließlich gelagert werden muß; da derartige Schlämme nicht nur die aus dem Abwasser abgetrennten Feststoffe sondern auch die zur Behandlung benutzten Chemikalien enthalten.

Weitere Aufgaben, Besonderheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung. Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen auch zwei Blatt Abbildungen mit den Fig. 1 und 2; im einzelnen zeigen:

Fig. 1 ein Fließschema mit den Verfahrensschritten der Behandlung von Abwasser und Zurückführung von abgetrennten Feststoffen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 2 in echematischer Darstellung eine beispielhafte Ausführungsform einer Anlage zur Durchführung der Abwasserbehandlung nach der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. 90981 2/0515

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu behandelnde Abwasser kann irgendein beliebiger Abwasserstrom sein, der einen pH-Wert unter 9 aufweist. Damit können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nahezu alle in Industrie- oder Gewerbebetrieben, in Gemeinden oder Städten oder in der Landwirtschaft anfallenden Abwasser behandelt werden, da es überhaupt nur sehr wenige Verfahren gibt, bei denen ein Abwasser mit einem pH-Wert über 8 anfällt. Zu Beispielen für solche Abwässer gehören das übliche Abwasser eines Haushaltes, einer Konservenfabrik, oder das bei der Nahrungsmittelherstellung oder Fleischverpackung anfallende Abwasser, das bei der Haltung von Wassergeflügel anfallende Abwasser und sonstige bei der Tierhaltung anfallende Abwässer und dgl*. Das Abwasser kann in verteilter, kolloidaler oder gelöster Form Feststoffteilchen in weiten unterschiedlichen Konzentrationsbereichen enthalten, ohne daß dadurch die Eignung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Behandlung derartiger Abwässer beeinträchtigt wäre. Im Rahmen dieser Unterlagen soll die Bezeichnung "verteilte Feststoffe" sowohl grobe und absetzbare Feststoffe wie feinverteilte Feststoffe mit einer Teilchengröße bis zu ungefähr 0,1 ^un umfassen. Im großen und ganzen ist keine Temperatursteuerung erforderlich, da die Temperatur des Abwassers keinen kritischen Parameter für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt. Es ist lediglich erforderlich, daß das Abwasser in flüssigem Zustand vorliegt, d.h., bei einer Temperatur oberhalb seines Gefrierpunktes; darüberhinaus sind die jeweiligen Umgebungstemperaturen für das Abwasser zufriedenstellend.

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Die erste Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, das einfließende Abwasser mit einem die Koagulation fördernden Mittel, das nachfolgend auch ale Flockungsmittel bezeichnet wird, zu vermischen. Unter einem solchen, die Koagulation fördernden Mittel, bzw. Flockungsmittel, wird ein Material verstanden, das die Flockenbildung zu beschleunigen vermag und das die Wirkung hat, daß die Flocken größer, dichter und/oder fester werden. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Flockungsmittel vorzugsweise Portland-Zement eingesetzt; darüberhinaus können auch Kalk, Natrium-Silikat, Diatomaen-Erde und andere für diesen Zweck bekannte Materialien oder Gemische dieser Materialien eingesetzt werden, welche sich an die festen Abfallstoffe anlagern und deren Koagulation bzw. Flockung und die nachfolgende Ausfällung fördern. Eine andere Wirkung dieser Verfahrensstufe besteht da-

rin, die in dfem Abwasser vorhandenen, nitrifizierenden Bakterien abzutöten, das Wasser weich zu machen und die Phosphate zu entfernen. Diese Wirkungen sind im wesentlichen eine Folge der Einstellung des pH-Wertes auf einen hohen Wert im Verlauf

dieses Verfahrensschrittes.

Sofern das erfindungsgemäß zu behandelnde Abwasser einen pH-Wert yon 8,0 oder darunter aufweist, soll das Flockungsmittel ausreichend alkalisch sein und soll in einer solchen Menge zugegeben werden, damit der pH-Wert des Abwasserstromes auf einen Wert von wenigstens ungefähr 9,0 und vorzugsweise auf einen Wert von 9,5 bis 10,5 angehoben wird. Für eine Entfernung der

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Phosphate muß der pH-Wert wenigstens auf einen Wert von ungefähr 10 eingestellt werden. Eine so weitgehende pH-Wert-Einstellung bis auf einen Wert von 11 ist zur Erzielung der oben genannten Wirkungen nicht erforderlich und soll vermieden werden, da dann die in den nachfolgenden Verfahrensschritten erforderlichen Chemikalien, um den pH-Wert wieder nach unten in den neutralen Bereich (von 6 bis 8,5) zu bringen, zu groß und damit unnötig teuer wird. Sofern Abwasser mit einem niedrigen pH-Wert behandelt werden soll, ist der nach dem Vermischen vorliegende pH-Wert das einzige Kriterium für die Festlegung der Menge an zuzusetzendem Flockungsmittel. Portland-Zenient ist für diese Zwecke besonders wirksam, da er einen relativ hohen pH-Wert (von angenähert 12,5) aufweist.

Sofern allerdings das einströmende Abwasser bereits einen pH-Wert oberhalb 8,0 aufweist, ist der nach dem Vermischen sich einstellende pH-Wert nicht das einzige Kriterum für die zuzusetzende Menge Flockungsmittel. In jedem Falle der pH-Wert der nach dem Vermischen erhaltenen "Mischung im Bereich von 9,0 bis 10,5 liegen; die auf jeden Fall zuzugebende Menge an Flockungsmittel soll jedoch ausreichen, um die Flockungsbildung wirksam zu beschleunigen. Sofern zum Beispiel das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu behandelnde Abwasser bereits einen pH-Wert von 8,7 aufv/eist, ist lediglich sehr wenig Flockungsmittel erforderlich, um den pH-Wert auf einen Wert im Bereich von 9,0 biß 10,5 einzustellen, da das Abwasser bereits einen pH-Wert nahe an diesem Bereich aufweist; andererseits ist jedoch eine

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Mindestmenge an Flockungsmittel erforderlich, um die Flokkungsbildung zu beschleunigen, da ansonsten die nachfolgende Ausfällung eine untragbar lange Zeitspanne erfordern würde, und nicht wirksam genug erfolgen würde. Die für einen solchen Fall erforderlichen Mindestmengen an verschiedenen üblichen Flockungsmitteln sind den Fachleuten gut geläufig und sollen hier nicht im einzelnen dargelegt werden; für Portland-Zement beträgt die wirksame Menge etwa 240 bis 480 kg auf 1 Million Liter einströmendes Abwasser (2000 bis 4000 pounds per million gallons). Sofern jedoch eine Schlammrückführung vorgesehen ist, ist in Abhängigkeit von den zurück- bzw. im Kreislauf geführten Schlammanteilen ein wesentlich geringerer Anteil an Flockungsmittel erforderlich, wie das nachfolgend erläutert wird. Weiterhin ist zu beachten, daß für Abwasserströme mit einem hohen pH-V/ert es manchmal unerwünscht sein kann, ein hoch alkalisches Flockungsmittel wie etwa Portland-Zement, zu verwenden, da dann die notwendige Menge an einem derartigen Flockungsmittel den pH-Wert auf einen Wert oberhalb des vorgesehenen Bereichs von 9,0 bis 10,5 erhöhen könnte. In einem solchen Falle soll ein weniger alkalisches Flockungsmittel, wie etwa Diatomaen-Erde, eingesetzt werden.

Der mit der Zugabe des Flockungsmittel verbundene Mischvorgang kann in irgendeiner beliebigen, üblichen Mischeinrichtung durchgeführt werden. Vorzugsweise wird die Mischung langsam mit einer solchen Geschwindigkeit gerührt, die ausreicht, das Wachstum der Flockenteilchen durch häufige Kollision dieser

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Teilchen zu beschleunigen, wobei jedoch ein Absetzen der Flocken verhindert wird.; andererseits soll die Rührge-Bchwindigkeit nicht so hoch sein, daß die Flocken zerbrochen werden. Wie bereits ausgeführt, ist die Temperatur bei diesem Verfahrensschritt nicht von besonderer Bedeutung; dies trifft auch auf die restlichen Verfahrensstufen zu. Die Mischdauer beträgt vorzugsweise wenigstens 5 min, um eine ausreichende Flockenbildung zu erzielen; andererseits gibt es nach oben keine Beschränkung der Mischdauer; besonders bevorzugt wird eine Mischdauer von 10 bis 20 min.

Zum nächsten Verfahrensschritt gehört die Behandlung des Abwassers mit einem oder mehreren Fällungsmitteln, um den pH-Wert des Abwassers schrittweise abzusenken; d.h., mit jeder Zugabe des Fällungsmittels soll der pH-Wert der Abwassermischung um ungefähr 1 Einheit, beispielsweise von 9 auf 8, abgesenkt werden; der Ausdruck "Absenkung des pH-Wertes um ungefähr 1 Einheit" kann auch eine Absenkung um 0,75 bis 1,5 pH-Wert-Einheiten bedeuten. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden als Fällungsmittel solche Chemikalien bezeichnet, die wenigstens eine Zueammenballung des verteilten Materials zu losen Aggregaten von ausreichender Größe bewirken, damit sich diese Aggregate in einer Absetzkammer absetzen oder mittels einem Filter entfernt werden können. Zu diesen Fällungsmitteln gehören hauptsächlich saure Fällungsmittel, die gegebenenfalls auch andere Funktionen haben können, wie etwa Beeinflussung des Algenwachstums, oder desinfizierende Wirkung, oxidierende Wirkung und dgl.,

Als stark wirkende Fällungsmittel werden vorzugsweise Salze von Aluminiumionen oder Eisen(lll)ionen eingesetzt; darüberhinaus sind auch andere Fällungsmittel geeignet, wie etwa Kupfersulfat, Schwefelsäure, Salzsäure und dgl.. Nach jeder Zugabe des Fällungsmittels werden die zusammengeballten Feststoffe aus dem Abwasser abgetrennt, bevor eine erneute Zugabe erfolgt; vorzugsweise erfolgt die Abtrennung durch Absetzen. Die wesentlichen Ergebnisse dieser Verfahrensschritte bestehen darin, daß nahezu der gesamte Anteil an verteilten Feststoffen aus dem Abwasser vollständig entfernt und der pH-Wert des Abwassers bis in den neutralen Bereich abgesenkt wird. Unter einem neutralen pH-Wert wird ein pH-Wert des gereinigten anfallenden Abwassers im Bereich von 6,0 und 8,5, vorzugsweise im Bereich von 6,5 bis 7»5 verstanden.

Die Schrittfolge, in der besondere Fällungsmittel zugesetzt werden, ist für das erfindungsgemäße Verfahren nicht von kritischer Bedeutung; in den aufeinanderfolgenden Fällungsschritten kann jeweils das gleiche Fällungsmittel eingesetzt werden; es wird jedoch bevorzugt, in der ersten Fällungsstufe ein stark wirkendes Fällungsmittel, wie etwa Aluminiumsulfat, einzusetzen. Die Ursachen hierfür liegen darin, daß

(1) starke Fällungsmittel eine höhere Wirksamkeit bei der Entfernung von gröberen verteilten Teilchen aufweisen, als andere Mittel; und

(2) starke Fällungsmittel wirken mit den Flockungsmitteln wirksamer zusammen als das andere Fällungsmittel tun.

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Sofern in der ersten Fällungsstufe ein starkes Fällungsmittel zugesetzt wird, sollen vorzugsweise in der zweiten Fällungsstufe (und in der dritten Fällungsstufe, sofern eine solche vorgesehen wird) woniger starke Fällungsmittel zugesetzt werden; andererseits sollen die in diesen nachfolgenden Fällungsstufen zugesetzen Mittel andere Eigenschaften wie etwa desinfizierende und oxidierende Wirkung aufweisen. Dies beruht darauf, daß die Fällungsmittel in diesen nachfolgenden Fällungsstufen notwendigerweise auf leichtere Feststoffteilchen einwirken, welche durch das starke Fällungsmittel nicht wirksam ausgefällt worden sind; diese nach der ersten Fällung zurückbleibenden Teilchen bestehen hauptsächlich aus feiner verteilten koloidalen Teilchen und aus größerem gelöstem Material. Daher sollen die in den nachfolgenden Fällungsstufen zugesetzten Fällungsmittel hauptsächlich im Hinblick auf die Behandlung dieser Sorten von Feststoffen ausgev/ählt werden. Bei der besonders bevorzugten Folge von Fällungsstufen wird zuerst Aluminiumsulfat (als starkes Fällungsmittel, das insbesondere in Verbindung mit Portland-Zement sehr wirksam ist) und anschließend Kupfersulfat (ein schwächeres Fällungsmittel, das jedoch stark oxidierend und desinfizierend wirkt und das Algenwachstum beeinflußt) in dieser Reihenfolge eingesetzt.

In der ersten Fällungsstufe wird das Fällungsmittel der Mischung aus Abwasser und Flockungsmittel zugesetzt, und langsam für eine weitere Zeitspanne von ungefähr 10 min gerührt, um durch gesteigerte Kollisionen der Teilchen die

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Flockenbildung zu fördern, ohne die gebildeten Flocken zu zerbrechen. Das Fällungsmittel soll in einer solchen Menge zugesetzt werden, die ausreicht, um den pH-Wert der Mischung um ungefähr 1 pH-Einheit abzusenken. Anschließend wird die Mischung vorzugsweise in einen Absetztank überführt oder in eine Flockungskammer eingebracht; dort wird eine Verweildauer von wenigstens 30 min vorgesehen, vorzugsweise eine Verweildauer von 1 bis 2 Std., damit sich die flockenförmigen Feststoffe am Boden der Einrichtung absetzen können. Als Ergebnis dieser Verfahrensstufe wird eine Trennung der schwereren verteilten Feststoffe und einiger leichterer Feststoffe von der flüssigen Phase erreicht.

Im Anschluß daran wird das teilweise gereinigte Abwasser von den abgesetzten Feststoffen getrennt. Üblicherweise erfolgt dies dadurch, daß das Abwasser langsam an der Oberseite der Einrichtung abgezogen wird, ohne daß die abgesetzten Feststoffe aufgewirbelt werden. Dieses abgezogene Abwasser wird anschließend in der folgenden Verfahrensstufe mit einem Fällungsini ttel in einer solchen Menge behandelt, daß der pH-Wert des Abwassers erneut um eine weitere Einheit abgesenkt wird. Daraufhin wird das Abwasser zum Absetzen für 1 bis 2 Std. in ein Klärbecken geführt; alternativ kann auch eine Filtration vorgesehen werden. Sofern dies erforderlich ist, kann diese erneute Behandlung mit Fällungsmittel gefolgt von einer entsprechenden Absetzbehandlung, ein drittes Mal durchgeführt werden, obwohl dies normalerweise nicht erforderlich ist. In

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der zweiten Fällungsstufe werden die leichteren verteilten Feststoffe und einige der kolloidalen und gelösten Stoffe aus dem Abwasser entfernt. Nach der letzten Fällungsstufe soll der pH-Wert des Wassers soweit vermindert worden sein, daß er nunmehr im neutralen Bereich zwischen 6 und 8,5 liegt.

Das neutrale Abwasser wird daraufhin von den abgesetzten Feststoffen in dem Klärbecken getrennt; vorzugsweise wird hier wiederum das Abwasser an der Oberseite des Klärbeckens abgezogen; dieses abgezogene Abwasser wird in eine weitere Kammer überführt, wo dem Wasser ein oxidierend und desinfizierend wirkendes Mittel zugesetzt wird, um die Entfernung der noch in dem Wasser verbliebenen verteilten Feststoffe sowie der kolloidalen und gelösten Stoffe zu fördern; insbesondere handelt es sich hierbei um organisches Material. Die Verweildauer in dieser weiteren Kammer beträgt wenigstens 30 min bis 1 Std.. Vorzugsweise wird als oxidierend und desinfizierend wirkendes Mittel Kaliumpermanganat eingesetzt; wenn Kaliumpermanganat das im V/asser gelöste organische Material oxidiert, tritt eine Braunfärbung des Wassers auf; diese Farbänderung erleichtert die Feststellung, obrach Beendigung dieser Verfahrensstufe noch oxidierte Feststoffe in dem Wasser zurückgeblieben sind. Darüberhinaus stellt Kaliumpermanganat ein starkes Desinfektionsmittel dar, das die Abtötung der Bakterien fördert; weiterhin hilft es, Eisen und Mangan aus dem Wasser zu entfernen. Weiterhin stehen eine Reihe gut bekannter Oxidationsmittel zur Verfügung, die alternativ eingesetzt werden können; hierzu gehören Chlor, Chlordioxid, Natriumchlorit und dgl..

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Andererseits führt die Verwendung dieser chlorhaltigen Oxidationsmittel zur Bildung von Chloraminen in dem Abwasser, was wiederum unerwünscht ist. In dieser Kammer tritt eine vergleichsweise geringe Ausfällung auf, obwohl trotzdem Einrichtungen zur Beseitigung des ausgefällten Materials vorgesehen werden sollen. Trotzdem besteht der hauptsächliche Zweck dieser Verfahrensstufe darin, die noch in dem Abwasser verbliebenen verteilten Feststoffe und kolloidales und gelöstes Material (hauptsächlich organische Stoffe) in eine filtrierbare Form überzuführen. Die zugesetzte Menge an diesem oxidierend und desinfizierend wirkendem Mittel beeinflußt den pH-Wert des Wassers nicht stark, da lediglich relativ kleine Mengen zugesetzt werden; im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird dies dadurch möglich, daß in den vorangegangenen Fällungsstufen der wesentliche Anteil an verteilten Feststoffen entfernt worden ist. Die erforderliche Menge an dem zuzusetzenden oxidierend und desinfizierend wirkenden Mittel hängt von der angestrebten Reinheit des fertig behandelten Abwassers ab. Die Reinheit des abfließenden fertig gereinigten Wassers kann mittels üblicher Analysen überwacht und mit einem vorgegebenen Standard verglichen werden, wonach festgestellt wird, ob eine ausreichende Menge dieses oxidierend und desinfizierend wirkenden Mittels zugesetzt worden ist.

Nachdem das Wasser mit dem oxidierend und desinfizierend wirkenden Mittel behandelt worden ist, wird es durch ein übliches Sandbettfilter geführt, um im wesentlichen alle oxidierten Fest-

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stoffe und die noch verbliebenen sonstigen verteilten Feststoffe zu entfernen. Für das Sandbett kann relativ feiner Sand (vorzugsweise mit einer Teilchengröße von 60 um) verwendet v/erden; wegen der vorausgegangenen wirksamen Entfernung der verteilten Feststoffe im Verlauf der vorhergehenden Fällungsstufen wird auch bei Verwendung von feinem Sand eine gute Wirksamkeit des Filters gewährleistet. Der in dieser Filtrierstufe abgetrennte Anteil an festem Material ist recht klein, so daß eine häufige Reinigung des Filters nicht erforderlich ist. Alternativ zu einem Sandbettfilter kann auch eine vergleichbare Filtriereinrichtung verwendet werden, wie sie zur Behandlung von V/asser oder Abwasser üblich ist; verzugsweise wird jedoch ein Sandbettfilter verv/endet, da dieses relativ preiswert ist und eine lange Lebensdauer aufweist.

Als Folge der vorausgegangenen Verfahrensstufen weist das filtrierte Wasser einen Anteil an suspendierten Feststoffen auf, der nicht mehr als 10 mg/l beträgt; sofern ein trinkbares gereinigtes Abwasser angestrebt wird, sollen vorzugsweise überhaupt keine feststellbaren verteilten Feststoffe vorhanden sein; dieses Wasser wird anschließend mit wenigstens einem weiteren oxidierend und desinfizierend wirkenden Mittel behandelt, um alle noch vorhandenen Bakterien abzutöten und den BOD-Wert des Wassers abzusenken. Die Qualität des fertigen, schließlich abgegebenen V/assers hängt davon ab, wie weit das Wasser desinfiziert worden ist. Sofern es angestrebt wird, absolut genieß-

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bares Wasser zu haben, wird das Ausmaß der Desinfizierung größer sein, als für den Fall, wo lediglich ein außerordentlich reines und gewerbsmäßig wieder verwendbares, jedoch noch nicht genießbares Wasser angestrebt wird. Das bevorzugte Mittel zur Desinfizierung ist Ozon, da Ozon in einem derartigen System, wo das Wasser nicht mehr als 10 mg/1 suspendierte Peststoffe enthält, eine hohe Wirksamkeit aufweist. Daneben sind auch andere Behandlungen mit beispielsweise Sauerstoff, Chlor, den Hypochloriten von Natrium oder Calcium, sowie mit anderen desinfizierend wirkenden Mitteln oder mit Kombinationen dieser Mittel möglich; derartige Maßnahmen werden insbesondere dann vorgesehen, wenn das gereinigte Abwasser noch einen höheren Anteil an suspendierten Peststoffen aufweist. Sofern die Behandlung mit Ozon, eine sog. Ozonisierung, vorgesehen ist, ist das Ausmaß der Desinfizierung proportional zu der verwendeten Ozonmenge, weiterhin proportional zur Rührung nach der Ozonzugabe und schließlich proportional zur Dauer und Einwirkung des Ozons auf das Wasser. Eine Veränderung eines Parameters führt naturgemäß zu entsprechenden Veränderungen der anderen Parameter. In jedem Falle soll das Ausmaß der Desinfizierung so weit gehen, daß der BOD-Wert des gereinigten Abwassers auf unter 20 mg/l abgesenkt wird; um genießbares V/asser zu erhalten, wird der BOD-Wert vorzugsweise auf 5 mg/1 oder weniger abgesenkt.

Für den Fall, daß ein genießbares gereinigtes Abwasser angestrebt wird, schließt sich an die oben genannte Desinfizierungs· stufe noch eine Behandlung mit Aktivkohle an, um Geruch und/

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oder Geschmack verursachende Stoffe durch Adsorption zu entfernen. Wegen der hohen Reinheit des gereinigten Wassers an diesem Punkt, wo das Wasser keine feststellbaren Anteile an suspendierten Feststoffen enthält, ist die Notwendigkeit einer häufigen Regeneration der Aktivkohle auf ein Minimum herabgesetzt. Wichtiger ist jedoch der Gesichtspunkt, daß der dank der vorausgegangenen Ozonisierungsstufe hohe Sauerstoffgehalt des Wassers die Regenerierung der Aktivkohle im Verlauf des Verfahrens fördert, weil eine Verstopfung oder Verunreinigung der Aktivkohle verhindert wird; im Ergebnis erweist sich damit die besondere Kombination einer Ozonisierung, gefolgt von einer Behandlung mit Aktivkohle als hochwirksam und bringt einen besonderen Vorteil.

Die aus dem Abwasser im Verlauf der Fällungsstufen und der anschließenden Filtrierungsstufe abgetrennten Feststoffe v/erden periodisch vom Boden der Fällungseinrichtungen abgezogen bzw. durch Rückspülung aus dem Filter entfernt. Es wird angestrebt, die Entfernung dieser Feststoffe ohne nennenswerte Aufwirbelung des Abwassers in den Einrichtungen durchzuführen,so daß die Ausfällung und die Filtrierung nicht gestört werden. Es wird weiterhin angestrebt, die Entfernung dieser Feststoffe in einer solchen Form durchzuführen, daß ein Anhalten des kontinuierlich ablaufenden Behandlungsverfahrens nicht erforderlich ist. Üblicherweise können die Feststoffe langsam durch den Boden der Fälleinrichtungen entfernt werden, ohne daß das Abwasser aufgewirbelt wird. Diese abgetrennten abgesetzten Feststoffe fallen in der Form eines

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Schlammes mit einem Peststoffgehalt von ungefähr 2,5 Gew.-# an.

Die Schlämme können mittels üblicher Verfahren vollständig beseitigt, beispielsweise auf Halde gelagert werden. Vorzugsweise wird jedoch ein Teil dar Schlämme, insbesondere der in der ersten Fällstufe angefallene Schlamm oder gegebenenfalls noch solche Schlämme, die in einer oder mehreren anderen Stufen angefallen sind, in den Mischtank zurückgeführt, wo das Flockungsmittel zugesetzt wird. Der zurückgeführte Schlamm ist reich an Flockungsmittel und kann deshalb zwischen 10 und 60% des in dieser Verfahrensstufe benötigten Flockungsmittels ersetzen. Der pH-Wert des zurückgeführten Schlammes liegt ungefähr bei 10,0, bevor dieser Schlamm in den Mischtank eingeführt wird; dieser pH-Wert beruht darauf, daß in diesem Schlamm der Anteil an Fällungsmittel und oxidierend wirkenden Chemikalien viel geringer ist, als der Anteil an Flockungsmittel.

Hierbei ist zu beachten, daß die Zurückführung (recycling) des Schlammes als Ersatz für das reine Flockungsmittel grundsätzlich eine wirtschaftliche Maßnahme darstellt, die bei jedem beliebigen Verfahren zur Behandlung und Aufbereitung von Abwasser anwendbar ist, wo ein Flockungsmittel eingesetzt wird, unabhängig von der Anzahl der Fällungsstufen, der Stufen zur Abtrennung von Feststoffen und/oder sonstigen Verfahrensstufen.

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Dementsprechend ist es ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, die Anwendung der Rückführung eines solchen Schlammes zum Ersatz von Flockungsmittel bei jeder beliebigen Abwasserbehandlung vorzusehen.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Bezugnahme auf die Figuren im einzelnen erläutert.

Hierzu zeigt Fig. 1 ein Fließschema zur Erläuterung der verschiedenen Verfahrensstufen bei der Behandlung von Abwasser mit Rückführung von abgetrennten Feststoffen gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung.

Die Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Einrichtung zur Wasserbehandlung, welche zur Durchführung der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.

Das einströmende Abwasser 1 fließt in eine Mischkammer 2. Der das Flockungsmittel darstellende Portland-Zement 3 wird in die Mischkammer über eine Verteileinrichtung 4 für trockene Chemikalien eingeführt. Es ist ein Rührer 5 vorgesehen, um die Mischung konstant zu bewegen und das Absetzen von Portland-Zement und festem Material am Boden dieser Kammer zu verhindern. Die Mischung wird anschließend in eine zweite Mischkammer 6 überführt. Dort wo das Abwasser in die Kammer 6 eintritt, wird Aluminiumsulfat 7 mittels einem Verteiler 8 für trockene Chemikalien zugesetzt. Ein Rührer 9 fördert das Flockenwachs-

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turn und verhindert das Absetzen der vermiechten Feststoffe. Das Gemisch aus Abwasser mit den zugesetzten Behandlungsmitteln wird anschließend in eine Flockungs- oder Absetzkammer 10 überführt; hier ist eine ausreichend lange Verweildauer vorgesehen, so daß sich im wesentlichen alle schwereren verteilten Feststoffteilchen am abgeschrägten Boden der Flockungskammer 11 absetzen können. Das Abwasser wird daraufhin in die erste Stufe 13 eines zweistufigen Klärbeckens 12 überführt. Dort wo das Abwasser in die erste Stufe eintritt, wird Kupfersulfat 14 mittels einem Verteil-er 15 für flüssige Chemikalien dem Abwasserstrom zugesetzt. In dieser ersten Stufe ist eine ausreichend lange Verweildauer des Abwassers vorgesehen, damit dort die leichteren verteilten Feststoffe ausfallen und sich am abgeschrägten Abschnitt 16 dieses Teils des Klärbeckens absetzen können. Das Abwasser wird daraufhin in die zweite Stufe des Klärbeckens 17 überführt. Dort wo das Abwasser in die zweite Stufe eintritt, wird Kaliumpermanganat 18 mittels einem Verteiler 19 für flüssige Chemikalien dem Abwasserstrom zugesetzt. In dieser zweiten Stufe ist eine ausreichend lange Verweildauer für das Abwasser vorgesehen, bis das Wasser eine dunkelbraune Farbe annimmt, was die Oxidation der Feststoffe anzeigt. Am Boden dieses zweiten Klärbeckens 20 setzen sich einige Feetstoffe ab.

Das Abwasser wird daraufhin in einen variablen Zwischenbehälter 21 überführt, wo es aufbewahrt werden kann, wenn das Sandbettfilter 23 nicht in Betrieb ist oder rückgespült wird. Sofern

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die Sandbettfilter in Betrieb sind , strömt das Abwasser gerade durch den Zwischentank 21, die Pumpe 22 und durch die Leitungen 26 in die Filter 23. In periodischen Abständen ist es erforderlich, die Filter rückzuspülen, um die darin abgelagerten Feststoffe zu entfernen. Hierzu wird mittels einer Pumpe 37 durch eine Leitung 24 klares Wasser, das entweder aus dem fertig gereinigten Abwasser nach dem vorliegenden Verfahren oder aus einer sonstigen Quelle 25 bezogen wird, nach oben durch das Sandbettfilter entgegengesetzt zur normalen Fließrichtung des Abwassers gedrückt. Die das Durchfließen gewährenden oder unterbrechenden Stellungen der Ventile 35, 35A, 36 und 36A werden entsprechend geändert, wenn die Filter aus der üblichen Betriebsstufe in die Rückspülstufe umgestellt werden und umgekdirt. Im Verlauf des üblichen Behandlungsverfahrens sLnd die Ventile 36 und 35A geöffnet, während die Ventile 36A und 35 geschlossen sind. Im Verlauf der Rückspülstufe nimmt jedes Ventil die entgegengesetzte Stellung ein. Das bei der Rückspülung aus den Filtern austretende Rückspülwasser mit den aus den Filtern entfernten Feststoffen wird über die Leitung 37 in einen Zwischentank 34 befördert, von wo es beseitigt oder mit anderen abgesetzten Feststoffen vereinigt wird, um entweder zurückgeführt oder beseitigt zu werden.

Nachdem das Abwasser durch das Sandbettfilter hindurchgetreten und filtriert worden ist, strömt es durch die Leitung 38 in eine Reihe von aufrecht stehenden Rohren 27 für die Ozonbe-

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handlung. Das Wasser tritt am Boden eines Rohres ein, wandert dort zu dessen Oberseite und wird schließlich in Reihe von dort zum Boden des nächsten Rohres geführt und so weiter. In einer Ozonisierungseinrichtung 29 wird Ozon erzeugt und unter Druck am Boden in jedes Rohr eingeführt; dort wird Ozon unter starker Rührung mit dem Abwasser vermischt und verbleibt anschließend in Berührung mit dem Abwasser während des gesamten Weges durch das entsprechende Rohr. Die Rührung und die dadurch erhaltene Mischung mit Ozon wird dadurch verstärkt, daß eine Schicht aus Granat 44 (komplexes Eisen- und Aluminiumsilikat) ungefähr 30 cm über dem Einlaß des Abwaseers nahe am Ozoneinlaß vorgesehen wird. Über ein Ablaßrohr 42 wird überschüssiger Ozon an der Oberseite des letzten Rohres 27 abgeführt und dadurch auch der Ausgleich des Druckes hergeführt, unter dem der Ozon am Einlaß der Ozonisierungsrohre in das Abwasser eintritt.

Nach der Behandlung mit Ozon kann das Abwasser wahlweise durch eine Reihe von Filtern 40 mit Aktivkohle geführt werden. Daraufhin verläßt das Abwasser dieses System. Die ausgefällten und mittels Filtration abgetrennten Feststoffe werden gesammelt und mittels einer Pumpe 32 über die Leitung 31 in Form von Schlamm zu einem Abmeßventil 33 geführt, wo je-weils ein Anteil des Schlammes in den Mischtank 2 zurückgeführt und der restliche Anteil beseitigt wird.

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung, ohne diese einzuschränken.

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Beispiel 1:

Bei einer kontinuierlichen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens laufen die nachfolgend angegebenen Maßnahmen ab:

(a) Abwasser aus einem Haushalt, d.h., städtische Abwässer, werden in einer Menge von 3,78 Millionen Liter pro Tag einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zugeführt. Das Abwasser weist einen pH-Wert von 6,6 auf und enthält etwa 720 kg Gesamtfeststoffe auf 1 Million Liter Abwasser; hiervon liegen etwa 250 kg in suspendierter bzw. verteilter Form vor, während der Rest kolloidal und/oder gelöst vorliegt. Das Abwasser wird in der Mischkammer mit Portland-Zement vermischt. Bis die Rückführung eines Teiles dss gebildeten Schlammes in die Mischkammer beginnt, werden 400 kg Portland-Zement pro 1 Million Liter Abwasser zugesetzt; im Anschluß daran wird die zugesetzte Menge Portland-Zement vermindert, wie das nachfolgend angegeben wird. Die mittlere Verweildauer des Abv/assers in der Mischkammer beträgt ungefähr 10 min, in deren Verlauf mechanisch gerührt wird. Beim Verlassen der Mischkammer weist die Mischung einen pH-Wert von 10,2 auf.

(b) Die Mischung wird in eine zweite Mischkammer überführt, wo Aluminiumsulfat in Form seines Hydrates

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₂^)₅ · 14H₂O) »Alaun in einer Menge von 100 kg pro 1 Million Liter Abwaseer zugesetzt wird; Das Gemisch wird dort weiter gerührt und in dieser Mischkammer für eine mittlere Verweildauer von ungefähr 10 min gehalten. Beim Verlassen dieser zweiten Mischkammer weist das ausströmende Wasser einen pH-Wert von ungefähr 8,8 auf;

(c) im Anschluß daran wird die Mischung in eine Flokkungskammer überführt, wo die mittlere Verweildauer ungefähr 10 min beträgt. Im Verlauf dieser Zeitspanne setzt sich ein Gemisch aus den schwereren suspendierten Feststoffteilchen, Portland-Zement und Al₂(SO₄)-, am Boden der Flockungskammer ab.An der Oberseite dieser Flockungskammer wird das Abwasser abgezogen, ohne den Ausfällvorgang zu stören.

(d) Das teilweise gereinigte Abwasser wird anschließend in ein Klärbecken überführt. Hier wird das Wasser mit Kupfer(II)sulfat (CuSO. · 5H₂O), das unter Fachleuten auch als "Blaustein^w bekannt ist, in einer Menge von 50 kg/1 Million Liter Abwaseer versetzt und vermischt. Die erhaltene Mischung wird für eine Verweildauer von ungefähr 2 Std. in diesem Klärbecken gehalten. Im Verlauf dieser Zeitspanne setzen sich Feststoffe aus dieser Mischung am Boden des Klärbeckens ab. Das Ab-

wasser wird an der Oberseite des Klärbeckens abgezogen

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ohne den Ausfällvorgang zu stören. Bei Verlassen des Klärbeckens weist das austretende Wasser einen pH-Wert von ungefähr 7,4 auf.

(e) Das neutrale abfließende Abwasser wird anschließend in ein weiteres Klärbecken überführt. Hier wird das V/asser mit Kaliurnpermanganat in einer Menge von 10 kg/1 Million Liter Wasser versetzt. In diesem zweiten Klärbecken wird die Mischung für eine mittlere Verweildauer von 1 Std. gehalten. Im Verlauf dieser Zeitspanne setzen sich Feststoffe aus der Mischung am Boden des Klärbeckens ab. Das austretende Wasser wird von der Oberseite des Klärbeckens abgezogen, ohne diesen Ausfällvorgang r,u stören.

(f) Das austretende Wasser wird anschließend in ein Sandbettfilter mit Sand einer Teilchengröße von 60 um überführt, wo die im Wasser enthaltenen oxidierten Feststoffe abfiltriert werden.

(g) Das filtrierte Wasser wird anschließend in drei, in Reihe angeordnete Ozonisierungskammern eingeführt, wo Ozon unter einem Überdruck von 0,7 kg/cm durch das Wasser geperlt und heftig damit vermischt wird. Insgesamt werden 1,45 kg Ozon/1 Million Liter Wasser eingeführt. Hierdurch werden alle in dem Wasser enthaltenen Bakterien und Mikroorganismen abgetötet und das

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Abwasser desinfiziert. In jeder Stufe der dreistufigen Ozonisierungseinrichtung ist für das Wasser eine mittlere Verweildauer von 5 min vorgesehen.

(h) Nach der Ozonbehandlung kann das gereinigte Wasser der Wiederverwendung zugeführt werden; sofern genießbares Wasser angestrebt wird, v/ird eine weitere Behandlung mit Aktivkohle durchgeführt.

(i) Die in den Verfahrensstufen (c), (d) und (e) abgesetzten Feststoffe werden in Form eines Schlammes, der, bezogen auf das Trockengewicht, etwa 2 bis 5% Feststoffe enthält, periodisch aus den entsprechenden Flockungs- und Klärkammern abgezogen, ohne dadurch die Strömung des zu reinigenden Wassers oder den Fällungsvorgang zu stören. Die in dem Sandbettfilter (Verfahrensstufe (f)) angesammelten Feststoffe werden in gleicher Weise durch Spülung aus den Filtern entfernt. Werden alle diese abgesetzten und im Filter zurückgehaltenen Feststoffe miteinander vereinigt, so wird auf Trockengewichtsbasis eine Gesamtmenge von angenähert 806 kg Feststoffe/1 Million Liter behandeltes Abwasser erhalten. Der diese Feststoffe enthaltende Schlamm weist ungefähr einen pH-Wert von 10 auf.

(j) * Nachdem die vereinigten ausgefällten und im Filter zurückgehaltenen Feststoffe in einer ausreichenden

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Menge angefallen sind, wird ein Teil diß ses Schlammes in die Verfahrensstufe (a) zurückgeführt, um dort als Ersatz für einen Teil des Portland-Zementes zu dienen. Unter der Annahme, daß das kontinuierlich einströmende Abwasser stets die gleichen Eigenschaften aufweist, ist zur Erreichung eines pH-Wertes von ungefähr 10 lediglich eine Menge von ca. 200 kg Portland-Zement/1 Million Liter Abwasser anstelle der oben genannten 400 kg/1 Million Liter Wasser, erforderlich. Die anderen 200 kg des ursprünglich für die Behandlung von 1 Million Liter Abwasser erforderlichen Portland-Zementes werden durch ungefähr 600 kg rückgeführte Feststoffe/1 Million Liter Wasser ersetzt. Die Anteile an den sonstigen, im Verlauf des Verfahrens zugesetzten Chemikalien, werden gleich gehalten. flPchdem die Rückführung dieses Schlammanteils in vollem Betrieb ist, ergeben die vereinigten abgesetzten und im Filter zurückgebliebenen Feststoffe zusammen einen Schlamm,dessen Anteil auf Trockenbasis ungefähr 1200 kg Feststoffe/1 Million Abwasser ausmacht; hiervon wird jedoch die Hälfte kontinuierlich in die Verfahrensstufe (a) zurückgeführt und ersetzt dort eine Hälfte des ansonsten erforderlichen Portland-Zementes. Der restliche Schlamm wird entwässert und gelagert; vorzugsweise wird dieser Schlamm als Düngemittel eingesetzt, da er wegen seines hohen Gehaltes an Kalk, Kalium und Phosphat einen beträchtlich höheren Wert aufweist, als die üblichen biologischen Schlämme.

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~³⁸ " 2742035

Die Rückführung vermindert den erforderlichen Bedarf an Portland-Zement beträchtlich, wodurch insgesamt die Kosten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gesenkt und der Anteil an zu beseitigendem Schlamm vermindert wird.

Beispiel 2:

Das bei der Haltung von Wassergeflügel anfallende Abwasser mit einem Gesamtfeststoffgehalt von ungefähr 360 kg/1 Million Liter Abwasser wird im wesentlichen analog zu Beispiel 1 mit den dort genannten Chemikalien in entsprechenden Mengen behandelt; abweichend wird lediglich die Behandlung mit Aktivkohle weggelassen. Es wird jeweils das einfließende und abströmende Wasser analysiert, wobei die nachfolgend aufgeführten Ergebnisse erhalten worden sind:

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Einfließendes Wasser

(mg/1)

Gesamtfeststoffgehalt

Gesamtanteil an gelösten Feststoffen

Gesamtanteil an suspendierten Feststoffen

Gesamtanteil an flüchtigen Feststoffen

Gesamtanteil an flüchtigen gelösten Feststoffen

Gesamtanteil an flüchtigen suspendierten

Feststoffen

σ	B.O.D-Wert
co co	C.O.D-Wert
	Gesamt-Phosphat-Gehalt
O	Ammonium-Stickstoff
cn	organischer Stickstoff
cn	Gesamtstickstoff
	Farbe
	Trübung
	Calcium
	Kupfer
	Eisen
	Magnesium
	Mangan

365
272
93
218
216

1.000
229,0

12,0
13,8
15,5
29,3
68,3^X

2,8

0,04

0,1

2,7

0,04

gereinigtes, abströmendes Wasser (mg/1)

272

268

147
146

15
12,7

0,42 7,5 1,2 8,7 8,5^X 2,4^X 26,0 0,4

XXX

2,6

0,8

Einfließendes Wasser

(mg/1)

gereinigtes, abströmendes Wasser (mg/1)

Natrium Kalium Zink

35,0
25,0
0,17

19,0 5,0 1,3

CD O CO 00

XX

XXX

Farbeinheiten

Jackson-Trübungeeinheiten

nicht bestimmt

_ 41 -

2742035

Aus obigen Ergebnissen folgt, daß über 95% der in dem einfließenden Wasser enthaltenen verteilten Feststoffe entfernt worden sind. Es tritt eine geringfügige Nettoabnahme im Gewicht der gelösten Feststoffe auf, dieser Effekt war jedoch deutlicher, als er aus dieser Nettoabnahme folgt, da der Anteil an bestimmten besonderen gelösten Feststoffen deutlich herabgesetzt worden ist und weiterhin der BOD-Wert und der
COD-Wert stark vermindert worden sind; im Ergebnis wird ein gereinigtes abfließendes V/asser erhalten, das nahezu Trinkqualität aufweist und in die öffentlichen Wasserversorgungssysteme eingeführt werden könnte.

Die verwendeten Abkürzungen, nämlich BOD-Wert und COD-Wert sind Fachleuten gut bekannt und stehen für den biochemischen bzw. chemischen Sauerstoffbedarf von derartigem Wasser.

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Claims

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER ZWIRNER · HIRSCH · BREHM PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN A 7 A 2 O 8 Pateruccnsult RadeclcestraOe 43 8'JOO München 60 Telefon (089) 883603/8836C4 Telet 05-212313 Telegramme PateiMconsult Patentconsuit Sonnenberger SUjOo 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561993 Telex 01-186237 Telegramme Palentconsult Rocky Jack Carvalho, 1120 Rafael Street, North Salem, Oregon 97303, U.S.A. Chemische Abwasserbehandlung Patentansprüche:

1. Verfahren zur Behandlung von Abwasser,

mit einem pH-Wert unter 9,0 und mit einem Gehalt an nitrifi-

zierenden Bakterien sowie einem Cresanitfeststoff-Gehalt von

mehr als 200 ir.g/l,

gekennzeichnet durch die nachfolgenden Verfahrensschritte:

(a) Ein bestimmter Anteil des Abwassers wird mit einer solchen Menge eines alkalischen, die Koagulation

München: R. Kramer Dpl.lng. . W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. ■ P. Hirsch Dipl.-Ing. · H. P. Breiim Dipl.-Chem. Dr. phil. nal. Wiesbaden: P G. Blumbach Dipl.-Ing. ■ P.Bergen Dipl. Ing Dr.jur.. . O. Zv/irner Oipl.-Ing. Dipt-W Ing.

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2 7 Λ 2 O a

unterstützenden Mittel vermischt, damit der pH-Wert der Mischung auf wenigstens ungefähr 9, jedoch weni ger als 11 ansteigt, wobei durch diese Zunahme des pH-Wertes die nitrifizierenden Bakterien abgetötet werden;

(b) der erhaltenen Mischung wird ein ansäuerndes Fällungsmittel in einer solchen Menge zugesetzt, daß der pH-Wert der Mischung um etwa 1 Einheit abgesenkt wird und dadurch die in der Mischung enthalte nen, verteilten Feststoffe zu Aggregaten zusammengeballt v/erden;

(c) die zusammengeballten Feststoffe werden aus der Mischung abgetrennt;

(d) der danach erhaltenen Mischung wird ein ansäuerndes Fällungsmittel in einer solchen Menge zugesetzt, daß der pH-Wert der Mischung weiterhin um etwa 1 Einheit abgesenkt wird, so daß ein pH-Wert nicht unter ungefähr 6 und nicht höher als ungefähr 8,5 vorliegt, wodurch die noch in der Mischung enthaltenen Feststoffe weiter zu Aggregaten zusammengeballt werden;

(e) diese nunmehr zusammengeballten Feststoffe werden aus der Mischung abgetrennt;

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^Λ *~* ' '"i "lit*

(f) nach dieser mehrfachen Abtrennung von zusammengeballten Feststoffen wird der erhaltenen Mischung eine solche Menge eines oxidierend und desinfizierend wirkenden Mittels zugesetzt, damit wenigstens ein Teil der verbleibenden Feststoffe oxidiert und in eine filtrierbare Form umgewandelt werden;

(g) die danach erhaltene Mischung wird filtriert, um die oxidierten Feststoffe aus der Mischung abzutrennen; und

(h) der filtrierten Mischung wird eine solche Menge eines zweiten oxidierend und desinfizierend wirkenden Mittels zugesetzt, damit der BOD-Wert der Mischung auf unter 20 mg/1 abgesenkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

in der Verfahrensstufe (h) eine solche Menge an zweitem, oxidierend und desinfizierend wirkendem Mittel zugesetzt wird,damit der BOD-Wert auf 5 mg/1 oder weniger abgesenkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

im Anschluß an den Verfahrensschritt (h) die erhaltene Mischung durch ein Bett mit Aktivkohle geführt wird.

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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

zusätzlich die nachfolgenden Verfahrensschritte vorgesehen

werden:

(i) Ein zweiter Anteil des Abwassers, welcher dem

ersten Anteil des Abwassers entspricht, wird mit einer geringeren Menge an dem die Koagulation fördernden Mittel versetzt, als dem ersten Abwasseranteil in der Verfahrensstufe (a) zugesetzt worden ist; und

diesem zweiten Abwasseranteil wird eine solche Menge an im Verfahrensschritt (c) abgetrennten, zusammengeballten Feststoffen zugesetzt, damit die zweite Mischung einen pH-Wert aufweist, der im wesentlichen dem pH-Wert der nach dem Verfahrensschritt (a) erhaltenen ersten Mischung entspricht; und

anschließend werden mit dieser zweiten Mischung die Verfahrensschritte (b) bis (h) wiederholt.

909812/0516 ORIGINAL INSPECTED