DE3105172A1

DE3105172A1 - Verfahren zur reinigung von niedrig belastetem abwasser

Info

Publication number: DE3105172A1
Application number: DE19813105172
Authority: DE
Inventors: Bert Ing.(grad.) 4300 Essen Höke; Christian Dipl.-Chem. Dr. 4300 Essen-Kettwig Oehme
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1981-02-13
Filing date: 1981-02-13
Publication date: 1982-08-19
Also published as: IT1157916B; AT377960B; IT8219529A0; BE892036A; SE8200583L; ATA45582A

Description

Verfahren zur Reinigung von niedrig belastetem Abwasser
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von niedrig belastetem Abwasser durch Behandlung des Abwassers mit sauerstoffhaltigen Gasen oder Sauerstoff und anschließende Filtration des sauerstoffgesättigten Abwassers durch ein Festbett aus porösem kohlenstoffhaltigem Material. Niedrig belastete Abwässer haben einen CSB-Wert (=chemischer Sauerstoffbedarf) von 40 bis 200 mg 02/1 und entstehen sehr häufig in biologischen Kläranlagen, die wegen der starken Verschmutzung oder der Herkunft des zulaufenden Abwassers eine ungenügende Reinigungsleistung haben und daher als Ablauf ein niedrig belastetes Abwasser abgeben, das einer weiteren Reinigung bedarf.
Aus der DE-OS 2 239 406 ist ein Verfahren zur Reinigung von biologisch abbaubarern, vorzugsweise häuslichem Abwasser bekannt, bei dem das Abwasser mit einem Flockungsmittel behandelt und nach Abtrennung des Schlamms über ein Filterbett aus Aktivkohle geleitet wird, dessen Höhe kleiner als 1 m ist und dessen Reinigungswirkung nicht auf der Adsorptionswirkung der Aktivkohle beruht.
Das Abwasser soll bei der Filtration einen Sauerstoffgehalt von 4 bis 6 mg 02/1 aufweisen. In der DE-PS 2 820 045 ist ein biologisches Tauchfilter zum Reinigen von Abwässern beschrieben, bei dem sich das Filtermaterial in einem gasdichten Druckbehälter befindet. Das Tauchfilter wird unter Druck betrieben und mit Abwasser beschickt, daß in einem Behälter unter Druck mit Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft so behandelt worden ist, daß es einen Sauerstoffgehalt von 30 bis 300 mg 02/1 aufweist. Als Filtermaterial soll körniger Ton verwendet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung schwach belasteter Abwässer zu schaffen, daß bei geringem Energieaufwand eine hohe, reproduzierbare Reinigungsleistung hat und auch die Entfernung biologisch schwer abbaubarer Substanzen aus dem Abwasser ermöglicht.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Abwasserreinigung bei Normaldruck und Umgebungstemperatur durchgeführt wird und daß zur Filtration des sauerstoffgesättigten Abwassers ein Festbett aus einer bituminösen verkokungsfähigen Steinkohle dient, die bei 750 bis 11000C mit Wasserdampf während 0,5 bis 3 Stunden behandelt worden ist, eine innere Oberfläche von 950 bis 1050 m2/g hat sowie eine Verteilung der Mikro-, Meso- und Makroporen entsprechend einer Jodzahl von 900 bis 1000 mg J/g, einer Methylenblauzahl von 230 bis 270 mg Farbstoff/g und einer Melasse- zahl von ca. 200 mg Melasse/g aufweist. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Filtrationsmasse werden die biologischen und chemisch-katalytischen Oxidationsreaktionen, die im Filter ablaufen, so beschleunigt, daß bereits die im Abwasser bei Normaldruck und Umgebungstemperatur gelöste Sauerstoffmenge einen weitgehenden Abbau der Abwasserinhaltstoffe bewirkt. Eine hohe Reinigungsleistung kann also ohne einen großen Sauerstoffüberschuß, der sich im Abwasser bei erhöhtem Druck einstellt, erzielt werden, und daher ist nach der Erfindung ein druckloser Sauerstoffeintrag in vorteilhafter Weise möglich. Insbesondere konnte nicht erwartet werden, daß auch biologisch schwer abbaubare Abwasserinhaltstoffe schnell und durchgreifend oxidiert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit besonders gutem Erfolg durchgeführt werden, wenn die zur Filtration verwendete Steinkohle nach der Wärmebehandlung noch mit einer 1 bis 10 %-igen wässrigen Kaliumperoxidisulfat-Lösung bei 70 bis 800C'während 10 bis 30 Minuten behandelt wird, da durch diese Maßnahme die katalytischen Wirkungen der Steinkohle auf die chemischen Oxidationsreaktionen verbessert werden können. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das sauerstoffgesättigte Abwasser einen Sauerstoffgehalt von 8 bis 50 mg 02/1 hat und daß das zur Filtration verwendete Festbett eine Höhe von 0,7 bis 1,3 m hat, daß die Filtergeschwindigkeit zwischen 2,5 und 7,5 m/h liegt und daß die Aufenthaltszeit des Wassers im Festbett 10 bis 30 Minuten beträgt. Die Sättigungsgrenze des Abwassers für Sauerstoff wird vom Partialdruck des Sauerstoffs, von den Abwasserinhaltstoffen, vom Druck und von der Temperatur bestimmt.
Der Gegenstand der Erfindung wird nachligend anhand der Zeichnung erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Reinigung von niedrig belastetem Abwasser dargestellt ist.
In einer biologischen Kläranlage 1 wird ein Abwasser gereinigt, das hauptsächlich aus Industrieabwässern und zum geringeren Teil aus häuslichem Abwasser besteht. Der Ablauf 2 der biologischen Kläranlage 1 hat wegen der starken Verschmutzung und der schweren biologischen Abbaubarkeit der Inhaltstoffe des Abwasser-Zulaufs 3 einen CSB-Wert von 180 mg 02/1 und einen BSB5-Wert (= biologischer Sauerstoffbedarf in 5 Tagen) von 50 mg 02/1. Der Ablauf 2 ist als schwach belastetes Abwasser anzusehen und kann nicht ohne eine weitere Reinigung in den Vorfluter abgegeben werden.
Der Ablauf 2 wird von der Pumpe 11 in den geschlossenen Behälter 4 gefördert, wo eine Behandlung mit reinem Sauerstoff 12 bei Umgebungstemperatur und Normaldruck, also bei ca. 1 bar und 10 bis 300C, durchgeführt wird.
Dabei nimmt der Ablauf 2 Sauerstoff bis zur Sättigungsgrenze (30 bis 40 mg/l) auf. Der Sauerstoffeintrag erfolgt in bekannter Weise mit Belüftungsdüsen 5, die so angeordnet sind, daß Sauerstoff und Wasser möglichst innig gemischt werden und lange in Kontakt bleiben. Das mit Sauerstoff gesättigte Wasser 6 fließt vom Behälter 4 in das Filter 7, in dem auf einem gelochten Boden 8 ein Festbett 9 angeordnet ist.
Das Festbett 9 hat eine Höhe von 1 m und wird von dem mit Sauerstoff gesättigten Wasser 6 von oben nach unten mit einer Filtergeschwindigkeit von ca. 4 m/h durchflossen, wobei es eine Aufenthaltszeit von ca.
15 Minuten im Festbett 9 hat. Das Wasser 6 wird dem Festbett 9 durch den Verteiler 13 gleichmäßig zugeführt.
Im Festbett 9 werden die Abwasserinhaltstoffe durch den im Wasser gelösten Sauerstoff oxidiert, wobei überwiegend Kohlendioxid und Wasser gebildet werden.
Die Oxidation erfolgt wahrscheinlich in der Hauptsache auf chemischem Wege, wobei das Festbett 9 als Oxidationskatalysator wirkt. Daneben werden in geringem Maße auch biologische Oxidationsvorgänge wirksam, da im Festbett 9 Mikroorganismen festgestellt wurden. Das aus dem Filter 7 abfließende gereinigte Wasser 10 hat einen CSB-Wert von weniger als 80 mg 02/1 und einen BSB5-Wert von weniger als 15 mg 02/1.
Das gereinigte Abwasser 10 kann in den Vorfluter unbedenklich eingeleitet werden. In gewissen Zeitabständen wird das Pestbett 9 durch eine Rückspülung mit dem Wasser 10 gereinigt und aufgelockert. In größeren Anlagen ist es zweckmäßig, mehrere Filter 7 parallel zu schalten.
Das Festbett 9 besteht aus einer bituminösen, verkokungsfähigen Steinkohle, die vor ihrem Einsatz bei 750 bis 11000C mit Wasserdampf während 0,5 bis 3 Stunden behandelt wird. Anschließend wird sie in eine 5 %-ige Kaliumperoxidisulfat-Lösung bei 70 bis 800C eingetaucht und dann getrocknet. Die Teilchen des Festbetts 9 haben eine Größe von 1 bis 2 mm Durchmesser und ein Schüttgewicht von 450 bis 550 g/l. Die innere Oberfläche (BET-Oberfläche, gemessen mit flüssigem Stickstoff) des Filtermaterials beträgt 2 950 bis 1050 m /g. Außerdem haben die Mikro-, Meso-und Makroporen im Filtermaterial eine charakteristische Verteilung, die durch eine Jodzahl von 900 bis 1000 mg J/g, eine Methylenblauzahl von 230 bis 270 mg Farbstoff/g und eine Melassezahl von ca. 200 mg Melasse/g festgelegt ist.

Claims

Ansprüche: 1. Verfahren zur Reinigung von niedrig belastetem Abwasser durch Behandlung des Abwassers mit sauerstoffhaltigen Gasen oder Sauerstoff und anschließende Filtration des sauerstoffgesättigten Abwassers durch ein Festbett aus porösem kohlenstoffhaltigem Material, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß es bei Normaldruck und Umgebungstemperatur durchgeführt wird und daß als poröses kohlenstoffhaltiges Material eine bituminöse verkokungsfähige Steinkohle dient, die bei 750 bis 0 1100 C mit Wasserdampf während 0,5 bis 3 Stunden behandelt worden ist, eine innere Oberfläche von 950 bis bis 1050 mg hat sowie eine Verteilung der Mikro-, Meso- und Makroporen entsprechend einer Jodzahl von 900 bis 1000 mg J/g, einer Methylenblauzahl von 230 bis 270 mg Farbstoff/g und einer Melassezahl von ca.

200 mg Melasseig aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steinkohle nach der Wärmebehandlung noch mit einer 1 bis 10 %-igen wässrigen Kaliumperoxidisulfat-Lösung bei 70 bis 800C während 10 bis 30 Minuten behandelt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstoffgesättigte Abwasser einen Sauerstoffgehalt von 8 bis 50 mg02/l hat.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Festbett eine Höhe von 0,7 bis 1,3 m hat, daß die Filtrationsgeschwindigkeit zwischen 2,5 und 7,5 mih liegt und daß die Aufenthaltszeit des Wassers im Festbett 10 bis 30 Minuten beträgt.