DE2829537A1

DE2829537A1 - Verfahren zur behandlung von abwaessern und -schlaemmen

Info

Publication number: DE2829537A1
Application number: DE19782829537
Authority: DE
Inventors: Claude Levaillant
Original assignee: CGR MEV SA
Current assignee: CGR MEV SA
Priority date: 1977-07-05
Filing date: 1978-07-05
Publication date: 1979-01-25
Also published as: US4187176A; FR2396724B1; FR2396724A1

Description

Patentanwälte

DiDl-Ing. Dipl -Chem Dipl -Ing

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

C.G.R.-MeV A. Juli 1978

Route de Guyancourt
78550 Buc / Frankreich

Unser Zeichen: C 5188

Verfahren zur Behandlung von Abwässern und -schlämmen

Die Behandlung von Abwässern und -schlämmen mit einem ionisierenden Strahlenbündel ergibt zufriedenstellende Ergebnisse. Indessen wird die Verunreinigung durch Schwermetalle immer bedeutender und die derzeit bekannten Behandlungsverfahren und -vorrichtungen erlauben nicht die Entfernung der Giftstoffe (insbesondere Schwermetallderivate) aus den diese enthaltenden Abwässern und -schlämmen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung von Abwässern und -schlämmen sowie die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens erlauben eine weitgehende Beseitigung dieser Nachteile.

Dr.Ha/Ma

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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung von Abwässern und -schlämmen, welches eine Dekantierung, eine aerobe, anaerobe und eine chemische Behandlung der Wässer und Schlämme und die Bestrahlung mit einem ionisierenden StrahlungsbUndel umfaßt, kennzeichnet sich durch die folgenden, nach der Dekantierung der primären Wasser und Schlämme durchzuführenden Verfahrensstufen :

a) Zentrifugierung der beim Dekantieren erhaltenen Wasser und Schlämme zur Abtrennung, entsprechend ihrer Dichte, der Abwasser, der aus nicht mit Schwermetallen beladenen organischen Verbindungen gebildeten Schlämme und der mit solchen Schwermetallen beladenen sowie der aus mineralischen Verbindungen bestehenden Schlämme;

b) Bestrahlung der aus mit Schwermetallen beladenen und nicht mit Schwermetallen beladenen organischen Verbindungen gebildeten Zentrifugierungsschlamme mit einem ionisierenden Strahlenbündel, wobei die Schwermetalle enthaltenden organischen Verbindungen in weniger giftige und dichtere, wiederverwertbare mineralische Verbindungen übergeführt werden;

c) Zentrifugieren der bestrahlten Schlämme, wobei man bestrahlte geklärte Wässer, bestrahlte, aus von Schwermetallen freien organischen Verbindungen gebildete Schlämme und aus mineralischen Verbindungen, insbesondere schwermetallhaltigen mineralischen Verbindungen gebildete Schlämme erhält, wobei die letzteren aufgrund ihrer höheren Dichte leicht abgetrennt werden können.

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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Behandlung von Abwässern und -schlämmen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, die eine Dekantierungsstation, eine Station zur aeroben, anaeroben und chemischen Behandlung der dekantierten Wässer sowie eine Vorrichtung zur Bestrahlung mit einem ionisierenden Strahlungsbündel aufweist, kennzeichnet sich durch:

- eine erste Zentrifuge zur Trennung der bei der Dekantierung erhaltenen Wässer und Schlämme, wobei die Abwässer, die nicht mit Schwermetallen beladenen organischen Schlämme und die mit Schwermetallen beladenen organischen Schlämme sowie die aus mineralischen Verbindungen gebildeten Schlämme entsprechend ihrer Dichte getrennt werden können;

- einen Bestrahlungskreis, der die Bestrahlung mittels der Bestrahlungsvorrichtung der aus organischen, mit Schwermetallen beladenen und nicht mit solchen beladenen organischen Verbindungen bestehenden Zentrifugierungsschlämme ermöglicht, wobei die mit Schwermetallen beladenen organischen Verbindungen nach der Bestrahlung in sehr dichte mineralische Verbindungen übergeführt worden sind;

- ein zweites, mit einer Zentrifuge arbeitendes Trennsystem, welches die Auftrennung der bestrahlten Schlämme in geklärte Wasser, aus schwermetallfreien organischen Verbindungen bestehende Schlämme und in aus mineralischen Verbindungen bestehende Schlämme ermöglicht.

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Die Erfindung wird anhand der Zeichnung¹ in Verbindung mit der diesbezüglichen Beschreibung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise AusfUhrungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Zur erfindungsgeinäßen Behandlung der Abwässer und Schlämme dient vorzugsweise als ionisierendes Strahlenbündel ein solches aus beschleunigten Teilchen (Elektronen) , die von einem Teilchenbeschleuniger, z.B. einem linearen Beschleuniger, geliefert werden.

Das Verfahren zur Behandlung der Abwässer und -schlämme gemäß der Erfindung ermöglicht die Beseitigung der in den derzeit üblichen Verfahren auftretenden Nachteile. Da der Preis der Behandlung tatsächlich proportional der Menge an behandeltem fluidem Medium ist, wenn man, wie dies in der Regel der Fall ist, die trockenen Schlämme dann in der Landwirtschaft verwendet, und wenn man einen Schlamm, mit 50 g Trockenstoffen pro Liter z.B. verwendet, dienen 95 % der Bestrahlung der Behandlung des Wassers, während nur 5 % zur Behandlung der Schlämme dienten, was zu einer sehr geringen Ausbeute führt. Außerdem macht die Anwesenheit von Schwermetallen, wie Quecksilber, Kupfer, Nickel, Zink, die sich in Industrieabwässern finden, die organischen Schlämme für eine Verwendung in der Landwirtschaft ungeeignet.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung der Abwässer und -schlämme gewährleistet eine gute Ausbeute, einen geringen Preis und ermöglicht die Verwendung der behandelten Schlämme in der Landwirtschaft.

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Dieses Behandlungsverfahren umfaßt die folgenden Stufen:

- Dekantieren der primären Abwässer und -schlämme, wobei man einmal geklärte Wässer erhält, die dann eine aerobe Reinigungsbehandlung, eine anaerobe Reinigungsbehandlung und eine Hygienisierungsbehandlung mit Chlor oder einem Chlorderivat oder durch Ultraviolettbestrahlung oder mit Ozon erfahren können;

- Zentrifugierung der bei der Dekantierung angefallenen Restwässer und der Schlämme, die in der Reihenfolge der zunehmenden Dichte eine Trennung der Abwasser, der aus mit Schwermetallen beladenen organischen Verbindungen gebildeten Schlämme und der aus mineralischen Verbindungen gebildeten Schlämme gestattet;

- eine Bestrahlung mit einem ionisierenden Strahlungsbündel der aus den nach der ersten Zentrifugierung gewonnenen organischen Verbindungen bestehenden Schlämme;

- eine Zentrifugierung der bestrahlten Schlämme zur Auftrennung in: die durch Bestrahlung gereinigten und nach einer eventuellen zusätzlichen Hygienisierungsbehandlung, z.B. einer chemischen Behandlung mit Chlor, verwendbaren geklärten Wässer; die aus von ihren Schwermetallen befreiten organischen Verbindungen gebildeten Restschlämme, und die aus mineralischen Verbindungen gebildeten Schlämme, die wieder der Industrie zugeführt werden können.

Die erste Zentrifugierungsstufe ermöglicht die Abtrennung von zu behandelnden Wässern und Schlämmen, wobei die als mineralische Verbindungen vorliegenden Schwermetalle

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sich beim Bestrahlen partiell in organische giftige Stoffe umwandeln können. Da die Dichte der mineralischen Verbindungen, insbesondere derjenigen, welche Schwermetalle enthalten, größer ist als die Dichte der organischen Verbindungen, besteht der Anreiz, diese mineralischen Verbindungen vor der Bestrahlung abzutrennen und zu beseitigen, da sie sich während der Bestrahlung in giftige Produkte umwandeln können.

Hingegen werden die Schwermetalle enthaltenden organischen Verbindungen zum großen Teil nach der Bestrahlung in weniger giftige mineralische Verbindungen mit größerer Dichte übergeführt und diese Verbindungen lassen sich dann leicht während der zweiten Zentrifugierung gewinnen.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Behandlung von Wässern und Schlämmen enthält bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel:

- einen Dekanteur 1, der einmal mit einem System 2 zur aeroben Behandlung der Abwasser und zum andern mit einem anaeroben Digerierapparat für die bei der Dekantierung angefallenen Schlämme verbunden sein kann;

- einen ersten Zentrifugalabscheider 4, der eine Trennung der Abwässer, der aus mit Schwermetallen beladenen organischen Verbindungen bestehenden Schlämme und der aus mineralischen Verbindungen bestehenden Schlämme ermöglicht;

- eine Bestrahlungsvorrichtung 5, die mindestens einen Teilchenbeschleuniger 6 (Elektronen) enthält und die Bestrahlung der aus giftigen, mit Schwermetallen beladenen organischen Verbindungen gebildeten Schlämme ermöglicht;

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- einen zweiten Zentrifugalabscheider 7, der die Abtrennung einmal der bestrahlten, geklärten Restwässer, die in das aerobe Behandlungssystem 2 zurückgeführt werden können, und zum andern der aus von giftigen Schwermetallen befreiten organischen Verbindungen bestehenden Schlämme, die nunmehr in der Landwirtschaft verwendbar sind, ermöglicht, währenddem die aus mit Schwermetallen beladenen mineralischen Verbindungen gebildeten Schlämme durch diesen zweiten Separator 7 abgetrennt und beseitigt oder in der Industrie wiederverwendet werden.

Eine vorstehend beschriebene Vorrichtung kann die Behandlung der den Bedürfnissen einer Zusammenballung von einigen Hunderttausend Bewohnern entsprechenden Abwässern und Schlämmen ermöglichen, was 150.000 Tonnen behandeltes Abwasser pro Tag entsprechen kann, die 0,2 g organische Stoffe pro Liter enthalten. Der Hauptteil des Wassers wird in Form von geklärtem Wasser, das weniger als 0,03 g Trockenstoff pro Liter enthält, abgeführt und am Ausgang des Systems 3 zur anaeroben Behandlung kann man 600 Tonnen aktivierte Schlämme pro Tag, enthaltend 35 g organischen Stoff pro Liter, erhalten.

Am Ausgang des ersten Separators 4 kann man pro Tag 200 Tonnen Schlamm mit 90 g Trockenstoffen pro Liter und am Ausgang des zweiten Separators 7 kann man pro Tag 90 Tonnen Schlamm erhalten, die etwa 170 g pro Liter Trockenstoffe enthalten, welche zum größten Teil aus organischen Stoffen bestehen, die in biologischer Hinsicht durch Bestrahlung mit einem Bündel beschleunigter Elektronen saniert wurden.

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Zur Erhöhung des Volumens an pro Tag bestrahlten Schlämmen kann man zwei Beschleuniger oder auch eine zweiseitige Strahlungsvorrichtung verwenden, wie sie in der französischen Patentanmeldung Nr. 77.20376 beschrieben ist. Diese Vorrichtung ermöglicht die Behandlung einer doppelt so dicken Fluidschicht mit einem Bündel aus beschleunigten Elektronen mit gegebener Energie, wobei die Fluidschicht gleichzeitig auf ihrer Unter- und Oberseite bestrahlt wird.

Mit Ausnahme der aus dem zweiten Zentrifugalseparator 7 ausgetretenen geklärten Wässer, die nur einen geringen Teil der Ausflüsse ausmachen, und die eine Bestrahlung erfahren haben, werden alle angefallenen geklärten Wässer (primäre oder Restwässer) getrennt, entweder mit Chlor oder dessen Derivaten, oder mit Ultraviolettlicht, oder mit Ozon nach bekannten Verfahren behandelt.

In den beschriebenen und dargestellten Beispielen besteht das ionisierende Strahlenbündel aus„beschleunigten Elektronen, es kann jedoch auch durch ein Gammastrahleribündel, das z.B. von Kobalt 60 geliefert wird, ersetzt werden. Eine gemischte Behandlung mit Elektronen (oder Gammastrahlen) und mittels Pasteurisierung kann auch angewendet werden.

Schließlich können die aus mit Schwermetallen behafteten mineralischen Verbindungen bestehenden Schlämme als Vorratsquellen angesehen werden. Die Konzentration dieser schweren Schlämme wird nach dem Austritt aus dem zweiten Zentrifugalabscheider 7 größer sein, da ein Teil der in den organischen Schlämmen enthaltenen giftigen Elemente bei der Bestrahlung in mineralische Verbindungen umgewandelt wurde, was von Interesse sein kann.

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Die Zentrifugalabscheider 4 und 7 können solche mit drei Ebenen sein oder können Jeder zwei Separatoren mit zwei kaskadenartig angeordneten Ebenen umfassen.

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Claims

Patentanwälte Dipl.-lng. Dipl.-Chem. Dipl.-lng. E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser Ernsbergerstrasse 19 8 München 60 C.G.R.-MeV 4. Juli 1978 Route de Guyancourt 78530 Buc / Frankreich Unser Zeichen: C 3188 Patentansprüche

1.) Verfahren zur Behandlung von Wässern und Schlämmen, umfassend eine Dekantierung, eine aerobe, anaerobe und chemische Behandlung der Wasser und Schlämme und eine Bestrahlung mit einem ionisierenden Strahlungsbündel, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Dekantierung der Primärwässer und -schlämme sich die folgenden Stufen anschließen:

a) Zentrifugierung der bei der Dekantierung erhaltenen Wasser und Schlämme zur Auftrennung entsprechend ihrer Dichte in die Abwasser, die aus nicht mit Schwermetallen beladenen und mit Schwermetallen beladenen organischen Verbindungen gebildeten Schlämme und die aus mineralischen Verbindungen gebildeten Schlämme;

Dr.Ha/Ma

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ORIGINAL INSPECTED

b) Bestrahlung der aus nicht mit Schwermetallen beladenen und mit Schwermetallen beladenen organischen Verbindungen gebildeten Zentrifugierungsschlämme mit einem ionisierenden Strahlenbündel, wobei die mit Schwermetallen beladenen organischen Verbindungen in weniger giftige, wiederverwendbare mineralische Verbindungen mit höherer Dichte umgewandelt werden;

c) Zentrifugierung der bestrahlten Schlämme unter Erzielung der bestrahlten geklärten Wässer, der von Schiermetallen befreiten, aus organischen Verbindungen bestehenden behandelten Schlämme und schließlich der aus Schwermetalle enthaltenden mineralischen Verbindungen bestehenden Schlämme, die aufgrund ihrer hohen Dichte leicht abgetrennt werden können.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, enthaltend eine Dekantierungseinrichtung, eine Einrichtung 2ur aeroben, anaeroben und chemischen Behandlung der dekantierten Wässer, sowie eine Vorrichtung zur Bestrahlung mit einem ionisierenden Strahlenbündel, gekennzeichnet durch:

- ein erstes Zentrifugalsystem (4) zur Auftrennung der Dekantierungswässer und -schlämme je nach ihrer Dichte in die Abwässer, die nicht mit Schwermetallen beladenen und die mit Schwermetallen beladenen organischen Schlämme und die aus mineralischen Verbindungen gebildeten Schlämme;

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- eine Bestrahlungsanordnung zur Bestrahlung mittels der Vorrichtung (5) der aus mit Schwermetallen beladenen und nicht beladenen organischen Verbindungen bestehenden Zentrifugierungsschlämme, wobei die mit Schwermetallen beladenen organischen Verbindungen zum großen Teil durch die Bestrahlung in mineralische Verbindungen mit hoher Dichte umgewandelt werden;

- ein zweites Zentrifugalsystem (7) zur Auftrennung der bestrahlten Schlämme in geklärte Wasser, in aus von Schwermetallen befreiten organischen Verbindungen bestehende Schlämme und in aus mineralischen Verbindungen bestehende Schlämme.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungsvorrichtung (5) mindestens einen linearen Teilchenbeschleuniger enthält, der ein Bündel aus beschleunigten Elektronen liefert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Beschleuniger (6) einem Magnetspiegel zugeordnet ist, der eine zweiseitige Bestrahlung einer Fluidschicht ermöglicht, die aus den aus organischen Verbindungen gebildeten Schlämmen besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2,, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Trennsystem (4) einen Separator mit drei Ebenen besitzt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Trennsystem (4) zwei Separatoren mit zwei kaskadenartig angeordneten Ebenen besitzt.

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