DE3011276C2

DE3011276C2 - Verfahren zur Abwasserreinigung

Info

Publication number: DE3011276C2
Application number: DE3011276A
Authority: DE
Inventors: Irina Stanislavovna Astrachan Dzerzhinskaya; Ekaterina Grigorievna Gordeeva; Lidia Alexandrovna Karzhavina; Jurij Borisovi&ccaron; Ovchinnikov
Original assignee: ASTRACHANSKIJ FILIAL VSESOJUZNOGO NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKOGO INSTITUTA CELLJULOZNO-BUMAZNOJ PROMYSLENNOSTI ASTRACHAN' SU
Current assignee: ASTRACHANSKIJ FILIAL VSESOJUZNOGO NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKOGO INSTITUTA CELLJULOZNO-BUMAZNOJ PROMYSLENNOSTI ASTRACHAN' SU
Priority date: 1980-03-24
Filing date: 1980-03-24
Publication date: 1985-01-03
Also published as: DE3011276A1

Description

Bei der Herstellung von Sufatzellulose fallen Abwasser an, die zur Verringerung der Umweltverschmutzung gereinigt werden müssen, bevor sie in die Natur abgegeben werden. Hierfür sind moderne Abwässerreinigungsanlagen geeignet, die jedoch mit einem erheblichen Kostenaufwand betrieben werden müssen.

Die biologische Reinigung von Abwässern ist bekannt. So wird in der DE-AS 12 46 598 eine Hydrokultur hochwüchsiger Wasserpflanzen zur biologischen Klärung von Abwässern beschrieben und hierzu beispielsweise Schilfrohr erwähnt Aus der DE-AS14 84 837 ist die Verwendung von mit Flechtbinse (Scirpus lacustris) bewachsenen Abwasserteilchen zur Abwasserreinigung bekannt.

Die Verwendung der Flechtbinse ermöglicht es beim Durchfluß von Abwässern, die Schlammabsetzung am Boden des Abwasserbeckens zu vermeiden, weil unter Einwirkung des stark entwickelten Vforzelsystems der Pflanzen eine Mineralisierung der kolloidalen Abwasserinhaltsstoffe erfolgt.

Die Verwendung der Rechtbinse ist jedoch nur bei einer Nachreinigung von Abwässern mit einem niedrigen Gehalt an organischen Inhaltsstoffen wirtschaftlich und deshalb als alleiniges Verfahren zur Reinigung von bei der Herstellung von Sulfatzellulose anfallenden Abwässern nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Reinigung der bei der Herstellung von Sulfatzellulose anfallenden Abwässer zu zeigen, bei dem die zu reinigenden Abwasser durch einen mit Flechtbinse bewachsenen Abwasserteich geleitet werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man das durch einen mit Flechtbinse bewachsenen Äbwasserteich geleitete Abwasser

a) anschließend durch einen mit Sumpfkolben (Typha angustifolia) und daran anschließend durch einen mit Schilfrohr (Phragmites communis) bewachsenen Abwasserteich durchleitet und

b; das zu reinigende Abwasser in jedem der erwähnten Abwasserteiche 2 bis 3 Tage hält.

Das erfindungsgemäße dreistufige Verfahren ermöglicht bei der Reinigung von bei der Herstellung der Sulfatzcllulose anfallenden Abwässern einen hohen Reinigungsgrad unter gleichzeitiger Senkung der für die Abwasserreinigung erforderlichen Zeit. Der erreichte Reinigungsgrad entspricht einem Reinigungsgrad, wie er selbst nur durch kostspielige Anlagen zur Abwasserreinigung erzielt werden kann.

Eine andere Anordnung der mit den erwähnten höheren Wasserpflanzen bewachsenen Abwasserteiche bzw. der Einsatz einer Monokultur hat die Senkung des Reinigungsgrades sowie die Verlängerung der für den Reinigungsverlauf erforderlichen Zeit zur Folge.

Gemäß einer Ausführungsform besteht jeder Abwasserteich aus einem rechteckigen Becken mit einer Tiefe von 0.8 bis 1,0 m.

Die Abwasserteiche sind kaskadenartig mit einem Höhenabfall von 0,8 bis 1,0 m hintereinander angeordnet und durch Schleusen verbunden. Das zu reinigende Abwasser fließt vom ersten Abwasserteich in den nächsten und von dort in den übernächsten. In den ersten, sogenannten Aufnahme-Abwasserteich wird das Abwasser zum Zwecke dessen Reinigung mit Hilfe einer Pumpe gefördert. Am Eintrittsende des jeweiligen Abwasserteiches werden betonierte Absetzgruben ausgeführt.

Als Pflanzgut Werden Wurzelstöcke der höheren Wasserpflanzen verwendet, welche im Frühling vor dem Beginn der Vegetationsperiode in deren natürlichen Standorten bereitgestellt werden. Die erwähnten Wurzelstöcke werden in Stecklinge mit einer Länge von 15 bis 20 cm mit 1 bis 2 Augen geschnitten und in mit einem Pflug gezogenen Furchen auf einer Tiefe von 20 bis 25 cm in Quadratpflanzung mit einer Pflanzweite von 100 x 100 verpflanzt.

In den ersten Abwasserteich wird Seeschilf (Scirpus lacustris), in den zweiten Sumpfkolben (Typha angustifolia) und in den dritten Schilfrohr (Phragmites communis) ausgepflanzt. Die Pflanzen werden bis auf eine Höhe von 1 m unter deren regelmäßigen Begießung mit Abwassergroßgezogen, wonach die Abwasserteiche mit groß-W) gewachsenen Pflanzen zur Reinigung von bei der Herstellung der Sulfatzellulose anfallenden Abwässern verwendet werden können.

Das zu reinigende Abwasser wird mittels einer Pumpe in den Aufnahme-Abwasserteich mit Seeschilf eingeleitet und in diesem im Laufe von 2 bis 3 Tagen gehalten, wonach es in den nächstfolgenden Abwassertsich mit Sumpfkolben überfließt und in diesem ebenfalls 2 bis 3 Tage lang gehalten wird. Danach fließt das Abwasser in f>5 den dritten Abwasserteich nut Schilfrohr über und wird nach dessen Klärung in ein Rückhaltebecken zu dessen weiteren Verwertung, beispielsweise zur Berieselung von Futterpflanzen verwendet.

Es wurden BSB, sowie CSV der zu reinigenden sowie der bereits gereinigten Abwasser ermittelt. Das Verfahren zur Ermittlung von BSB₅ besteht im folgenden. Dem zu untersuchenden Abwasser nach dessen

Klärung im Laufe von 2 h wird eine Beimpfungslösung zugegeben. Die Beimpfungslösung wird folgenderweise hergestellt 11 destilliertem Wasser werden je 1 ml folgender vier Lösungen zugegeben:

a) eine Phosphatpufferlösung:

In 500 ml destilliertem Wasser werden 8,5 g KHjPO₄, 21,75 g K₂HPO₄,334 g Na₂HPO₄ · 7 H₂O sowie 1,7 g NH₄Cl aufgelöst und das erhaltene Volumen wird auf 11 aufgefüllt Der pH-Wert der erhaltenen Lösung soll 7,2 betragen;

b) eine Magnesiumsulfatlösung:

In destilliertem Wasser werden 22,5g MgSO₄ · 7 H₂O aufgelöst und das erhaltene Volumen wird auf 1 !aufgefüllt;

c) eine Kalziumchloridlösung:

Iq destilliertem Wasser werden 27,5 g entwässertes Kalziumchlorid aufgelöst und das erhaltene Volumen wird auf 11 aufgefüllt;

d) eine Eisentrichloridlösung:

In destilliertem Wasser werden 0,25 g FeCl₃ - 6 H₂O aufgelöst und das erhaltene Volumen wird auf 11 auf- is gefüllt.

Anschließend wird die Beimpfungslösung durchmischt. Unmittelbar vor der Benutzung werden in die Beimpfungslösung Mikroorganismen in einer Menge von 1 ml je 11 der Beimpfungslösung eingeführt.

Nach der BeimpfiiJig wird das Abwasser mit Hilfe eines Hebers in geeichte Gefäße mit einem Fassungsvermögen von 100 bis 200 ml abgefüllt und mit eingeschliffenen Glastopfen verschlossen, so daß keine Luftblasen entstehen. Danach wird dasselbe Abwasser in Behälterdeckel abgefüllt, die Behälter werden umgekippt und in solcher Stellung in die Behälterdeckel eingestellt Danach werden die Behälter in ihre normale Stellung gebracht. Auf dieselbe Weise werden die Behälter auch mit Beimpfungslösung abgefüllt.

In einem Teil der Behälter mit dem zu untersuchenden Abwasser sowie in einem Behälter mit der Beimpfungslösung wird die Menge an gelöstem Sauerstoff nach dem Winckler-Verfahren bestimmt. Die restlichen Behälter mit dem zu untersuchenden Abwasser sowie mit der Beimpfungslösung werden in einem Thermostat untergebracht und in diesem bei einer Temperatur von 18 bis 20⁰C im Laufe von 5 Tagen gehalten. Nach dem Ablauf von 5 Tagen seit dem Beginn der Inkubation werden die das zu untersuchende Abwasser sowie die nur die Beimpfungslösung enthaltenden Behälter aus dem Thermostat herausgenommen und es wird der Gehalt an Sauerstoff nach dem Winkler-Verfahren ermittelt.

BSB₅ der Beimpfungslösung = · K ■ 0,08 · 1000

|_ K, - 2 K₂ - 2 J

Hierin bedeuten:

£7| = das Volumen einer 0,01-N-Natriumthiosulfatlösung, welche für die Austitrierung der Beimpfungslö-

sung während der Bestimmung deren Gehaltes an Sauerstoff vor der Inkubation verbraucht wurde, ml; a-i = dasselbe nach einer Inkubation im Laufe von 5 Tagen, ml; V₁ = das Fassungsvermögen des Behälters, in welchem der Gehalt der Beimpfungslösung an Sauerstoff vor

der Inkubation ermittelt wurde, ml; V₂ = das Fassungsvermögen des Behälters, in welchem der Gehait der Beimpfungslösung an Sauerstoff nach der Inkubation ermittelt wurde, ml;

A' = Korrekturfaktor zur Abrundung des Konzentrationswertes der Natriumthiosulfatlösung auf genau

0,01 N.

BSB₅ = lY-r-^ ττ^-ττ) A-IOOO- BSB₅ der Beimpfungslösung] -^-

l_\ K₁ - 2 K₂ - 2 / Jb

Hierin bedeuten:

<j| = das Volumen einer 0,01-N-Natriumthiosulfatlösung, welche für die Austitrierung des zu untersuchenden Abwassers während der Bestimmung dessen Gehaltes an Sauerstoff vor der Inkubation verbraucht wurde, ml;

ff- = dasselbe nach einer Inkubation im Laufe von 5 Tagen, ml;

V₁ = das Fassungsvermögen des Behälters, in weichem der Gehalt des zu untersuchenden Abwassers an Sauerstoff vor der Inkubation ermittelt wurde, ml;

V₂ = das Fassungsvermögen des Behälters, in welchem der Gehalt des zu untersuchenden Abwasser an Sauerstoff nach der Inkubation ermittelt wurde, ml;

A' = Korrekturfaktor zur Abrundung des Konzentrationswertes der Nalriumthiosulfatlösung auf genau

0,01 N;

b = das Volumen des zu untersuchenden Abwassers, welches für die Analyse genommen wurde, ml.

Der chemische Sauerstoffverbrauch (CS V) stellt eine äquivalente Masse an Sauerstoff, welche zur chemischen Oxydation von organischen sowie anorganischen Abwasserinhaitsstoffen verbraucht wird. Der CSV-Wert w^rd unter Anwendung von Kaliumdichromat ermittelt: 2 bis 20 ml filtriertes Abwasser werden mit destilliertem Wasser auf 50 ml aufgefüllt, in einen Rundkolben einem Fassungsvermögen von 300 ml übertragen unter zugeben von 25 ml titrierte Kaliumdichromatlösung. Danach werden in kleinen Portionen 30 ml konzentrierte Schwefelsäure zugegeben, wobei das Gemisch nach Zugeben jeder neuen Portion der Schwefelsäure sorgfältig zu vermischen ist Danach werden 0,3 bis 0,4 ml Silbersulfat sowie einige Stücke Bimsstein zugegeben, der Kolben wird mit Hilfe eines mit einem Rückflußkühler versehenen Stopfens abeschlossen und bis zum schwachen Kochen im Sandbad innerhalb von 2 h erwärmt Dann ist der Kolben abzukühlen. Die Rückflußkühlerwände

ίο werden mit 100 ml destilliertem Wasser gespült und der Inhalt des Kolbens wird in einen Erlenmeyer-Kolben mit einem Fassungsvermögen von 500 ml übertragen. Die Kolbenwände werden dabei mit destilliertem Wasser gespült. Nach dem Auffüllen mit destilliertem Wasser auf 350 ml werden 3 bis 4 Tropfen einer Indikaiorlösung (Ferroin bzw. Dipbenylamin) zugegeben und der Überschuß an Kaliumdichromat wird mit einer Lösung des Mohrschen Salzes austitriert.

Parallel dazu wird ein Nullversuch durchgeführt

Dazu werden die gesamten vorstehend beschriebenen Operationen mit 50 ml destilliertem. Wasser durchgeführt.

CSV = <^ab>"⁸¹⁰⁰⁰ mg/.

V

Hierin bedeuten:

a = das Volumen an Mohrschem Salz, welches für die Austitrierung bei der Durchführung des Nullversuchs erforderlich war, ml;

b = das Volumen an Mohrschem Salz, welches für die Austitrierung einer Probe des zu untersuchenden Abwassers erforderlich war, ml;

/V = Normalität der austitrierten Lösung des Mohrschen Salzes;
V = das Volumen des zu untersuchenden Abwassers, ml.

Beispiel 1

Die bei der Herstellung der Sulfatzellulose anfallenden Abwässer mit einem BSB₅-Wert von 330 mg O₂Zl, einem CS V-Wert von 800 mg O₂/! und einem pH-Wert von 14 wurden durch ein System von mit höheren Wasserpflanzen bewachsenen Abwasserteich auf erfindungsgemäße Weise hindurchgeleitet. Nach der Klärung des Abwassers im Laufe von 2 Tagen im ersten, mit Flechtbinse bewachsenen Abwasserteich besaß dieses folgende Kennwerte: BSB₅ - 100 mg O₂/l, CSV - 1480 mg O₂/l und pH-Wert - 7,8. Danach wurde das Abwasser in den nächstfolgenden, mit Sumpfkolben bewachsenen Abwasserteich überführt und in diesem 2 Tage iang gehalten, wona· h dessen Kennwerte die folgenden waren: BSB₅ - 36 mg O₂/l, CSV - 1430 mg O₂/! und pH-Wert - 8,1.

Anschließend wurde das zu reinigende Abwasser in den dritten, mit Schilfrohr bewachsenen Abwasserteich überführt und in diesem im Laufe von 2 Tagen gehalten, wonach es folgende Kennwerte aufwies: BSB₅ 10,5 mg O₂/!, CSV - 1400 mg O₂/l und pH-Wert - 8,0.
Das erfindungsgemäße Abwasserreinigungsverfahren dauert also 6 Tage.
Bei der Reinigung von bei der Herstellung der Sulfatzellulose anfallenden Abwässern mit Pinem BSB₅-Wert von 330 mg O₂/!, einem CSV-Wert von 1800 mg O₂/l und einem pH-Wert von 14 gemäß einem an sich bekannten Verfahren unter Anwendung einer Monokultur (Seeschilf) kann ein BSB₅-Wert von ca. 50 bis 80 mg O₂/l erreicht werden. Ein solches Abwasserreinigungsverfahren dauert 10 bis 12 Tage.

Beispiel 2

D^;e bei der Herstellung der Sulfatzellulose anfallenden Abwässer mit einem BSB₅-Wert von 260 mg O?/l, einem CSV-Wert von 1500 mg O₂/l und einem pH-Wert von 10,8 wurden durch jin System von mit höheren Wasserpflanzen bewachsenen Abwasserteichen im erfindi.ng-.geinäßen Sinn hindurchgeleitet. Nach der Klärung des Abwassers im Laufe von 3 Tagen im ersten, mit Flechtbinse bewachsenen Abwasserteich wies dieses folgende Kennwerte auf: BSB₅ - 82 mg O₂/l, CSV - 1098 mg O₂/l und pH-Wert - 8,6. Danach wurde dis Abwasser in den nächstfolgenden, mit Sumpfkolben bewachsenen Abwasserteich überführt und in diesem 3 Tage lang gehalten, wonach dessen Kennwerte die folgenden waren: BSB₅ - 31 mg O₂/l, CSV - 1020 mg O₂/l und pH-Wert - 8,0. Anschließend wurde das zu reinigende Abwasser in den dritter«, rnjt Schilfrohr bewachsenen Abwasserteich überfuhrt und in diesem im Laufe von 3 Tagen gehalten, wonach es folgende Kennwerte aufwies: BSB< -

M) 11 mg O,/l, CSV - 830 mg OJI und pH-Wert - 8,0.

Beispiel 3

Das Verfahren zur Abwasserreinigung wurde erfindungsgemäß folger .Herweise durchgerührt.
Die bei der Herstellung der Sulfatzellulose anfallenden Abwasser mit einem BSB₅-Wert von 188 mg O?/l, einen CSV-Wert von 860 mg O₂/! und einem pH-Wert von 9,5 wurden durch Gefäße hindurchgeleitet, in welchen auf mit Wasser angefeuchtetem Sandsubstrat höhere Wasserpflanzen verpflanzt waren, wobei die erwähnten Gefäße folgenderweise angeordnet waren:

das Gefäß mit Flechtbinse;
das Gefäß mit Sumpfkolben;
das Gefäß mit Schilfrohr.

Das zu reinigende Abwasser wurde in diesem Abwasserreinigungsverfahren durch die gesamten drei Rcini- 5 gungsstufen innerhalb von 9 Tagen hindurchgeleitet.

Nach dem Durchlaufen der ersten Reinigungsstufe wies das Abwasser folgende Kennwerte auf: BSB^ 41,8 mg O₂/l, CSV - 505 mg O₂/! und pH-Wert - 7,6; nach dem Durchlaufen der zweiten Reinigungsstufe: BSB<
- 15,8 mg Oj/I, CSV - 450 mg O₂/l und pH-Wert - 7,6; nach dem Durchlaufen der dritten Reinigungsstufe:
BSB₃ - 11,2 mg O₂/!, CSV - 415 mg 0₂/l und pH-Wert - 7,6. iu

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Reinigung von bei der Herstellung von Sulfatzellulose anfallenden Abwässern, in welchem die zu reinigenden Abwasser durch einen mit Flechtbinse (Scirpus lacustris) bewachsenen Abwasserteich S hindurchgeleitet, dadurch gekennzeichnet, daß

a) das zu reinigende Abwasser hierauf durch einen mit Sumpfkolben (Typha angustifcüa) und anschließend durch einen mit Schilfrohr (Phragmites communis) bewachsenen Abasserteich hindurchgeleitet wird; b) das zu reinigende Abwasser in jedem der erwähnten Abwasserteiche 2 bis 3 Tage gehalten wird.